DOI: https://doi.org/10.1038/s40494-025-01622-0
تاريخ النشر: 2025-05-14
المؤلف: Xunrong Ye وآخرون
الموضوع الرئيسي: تحليل مواد التراث الثقافي
نظرة عامة
تقدم ورقة البحث تحليلًا شاملًا للببليومتري لتطبيق تقنيات الطيف (ST) في التراث الثقافي (CH) من 1992 إلى 2024، مع معالجة فجوة في الأدبيات الحالية التي تركزت بشكل أساسي على تقنيات محددة. يكشف التحليل عن تطور كبير في هذا المجال، حيث انتقل من التحليلات الكيميائية والفيزيائية الأساسية إلى توصيف المواد الجزيئية المتقدمة عبر مجموعة متنوعة من أشكال التراث، مثل القطع الأثرية والجداريات. يبرز هذا التحول ضرورة وجود طرق طيفية مصممة خصيصًا، لا سيما دمج تقنيات رامان، والطيف الناتج عن الانهيار بالليزر (LIBS)، والطيف تحت الأحمر. على الرغم من التقدم، لا تزال هناك تحديات، بما في ذلك توفر البيانات وتكاليف التشغيل، التي تحددها الدراسة كمجالات حاسمة للتطوير المستقبلي.
تشير النتائج الرئيسية إلى أن تطور ST في CH يمكن تقسيمه إلى أربع مراحل متميزة، مع زيادة ملحوظة في الاهتمام واتجاهات النشر. تسلط الدراسة الضوء على أهمية دمج التقنيات متعددة الطيف وتؤكد على طيف رامان كأداة محورية في هذا المجال. تكشف التحليلات الموضوعية أن أبحاث الصبغات هي موضوع مركزي يدفع التقدم، بينما تشير أيضًا إلى قيود المنهجيات الحالية، مثل الحاجة إلى تحسين أنظمة التعلم الآلي وتقليل التكاليف. تدعو الدراسة إلى نهج متعدد التخصصات لتعزيز استدامة CH وتوفر إطارًا أساسيًا للبحث المستقبلي، بهدف تعزيز التعاون والابتكار داخل تقاطع الطيف والتراث الثقافي.
طرق
في هذا القسم، يحدد المؤلفون نهجهم المنهجي، مع التأكيد على استخدام التحليل الببليومتري كوسيلة كمية لتقييم وتتبع الأدبيات الأكاديمية. يستخدمون ثلاثة أدوات رئيسية: CiteSpace و VOSviewer و SciMAT. يتم تسليط الضوء على CiteSpace و VOSviewer لفعاليتهما في إدارة مجموعات البيانات الكبيرة وإنشاء تمثيلات بيانات بصرية جذابة. يستخدم VOSviewer، بشكل خاص، خوارزميات متقدمة لمعالجة وتصوير مجموعات بيانات متنوعة، مما يؤدي إلى مخرجات بصرية عالية الجودة. بالإضافة إلى ذلك، يتم تقديم SciMAT كأداة برمجية مجانية تساعد في توثيق تطور مواضيع البحث والمفاهيم، وقادرة على إنشاء خرائط موضوعية توضح تجمعات هذه التطورات.
نتائج
تشير النتائج إلى زيادة كبيرة ومستدامة في المنشورات العلمية المتعلقة بالعلوم والتكنولوجيا للتراث الثقافي (STCH) من 1992 إلى 2024، مما يعكس اهتمامًا متزايدًا ونشاطًا بحثيًا في هذا المجال. توضح الخريطة الموضوعية المقدمة في الشكل 3 مشهدًا ديناميكيًا حيث تظهر كلمات رئيسية جديدة جنبًا إلى جنب مع الاحتفاظ بالمفاهيم الراسخة، مما يشير إلى كل من التطور والاستمرارية داخل هذا المجال. يبرز هذا الاتجاه نضوج STCH وإمكاناته لفرص البحث المستقبلية.
تتصدر دول مثل إيطاليا وإسبانيا وفرنسا تقدمات STCH، حيث تتميز بحجم كبير من المنشورات وتعاونات دولية قوية، من المحتمل أن تكون مدفوعة بمواردها الغنية من التراث الثقافي ومؤسساتها الأكاديمية القوية. يمثل المجلس الوطني للبحوث في إيطاليا مثالًا على هذا الاتجاه، حيث يعرض مساهمات أكاديمية كبيرة وشبكات تعاون واسعة. على العكس من ذلك، تظهر بعض المؤسسات، مثل جامعة غنت في بلجيكا، معدلات استشهاد عالية ولكن تفتقر إلى مشاركة تعاونية مماثلة، مما يشير إلى تباين في تأثير البحث والشبكات داخل هذا المجال.
مناقشة
تحدد قسم المناقشة في ورقة البحث هذه المنهجية والنتائج المتعلقة بتطبيق تقنيات الطيف في دراسة التراث الثقافي (CH). استخدمت الدراسة قاعدة بيانات Web of Science (WoS) لجمع وفحص الأدبيات ذات الصلة، واختارت في النهاية 2,435 مقالة تمت مراجعتها من قبل الأقران للتحليل الببليومتري. يتم تصنيف تطور المنشورات حول تقنيات الطيف في التراث الثقافي (STCH) إلى أربع مراحل من 1992 إلى 2024، مما يكشف عن زيادة كبيرة في إنتاج البحث، خاصة من 2015 فصاعدًا، مع أكثر من 174 منشورًا سنويًا. يُعزى هذا النمو إلى التقدم في الأساليب التحليلية وزيادة التعاون بين الدول، حيث تتصدر إيطاليا وفرنسا والولايات المتحدة في المساهمات.
تشير التحليلات الموضوعية إلى تطور ديناميكي لمواضيع البحث، مع زيادة ملحوظة في عدد مواضيع البحث من 123 في 2003-2008 إلى 445 في 2016-2024. تشمل الكتل الرئيسية المحددة طيف رامان (RS)، والطيف المعزز السطحي لرامان (SERS)، وتوصيف المواد، مما يبرز أهمية هذه التقنيات في تحديد وحفظ القطع الأثرية الثقافية. كما تؤكد التحليلات على دور التعاون بين التخصصات ودمج التعلم الآلي والمنهجيات المبتكرة في تعزيز فعالية تقنيات الطيف لحفظ CH. بشكل عام، تؤكد النتائج على الدور الحاسم لـ STCH في مواجهة التحديات المعاصرة في الحفاظ على التراث الثقافي والحاجة إلى البحث المستمر والتعاون في هذا المجال.
القيود
تقدم الدراسة عدة قيود قد تؤثر على شمولية نتائجها. أولاً، كانت جمع البيانات مقيدة بالمنشورات المدرجة في فهرس الاقتباسات العلمية الموسع (SCI-E) وفهرس اقتباسات العلوم الاجتماعية (SSCI) ضمن قاعدة بيانات Web of Science (WoS)، مما استبعد قواعد بيانات أخرى مثل Scopus و Google Scholar. قد تحد هذه القيود من عينة البحث وقد تؤثر على قابلية تعميم النتائج. يمكن أن تستفيد الأبحاث المستقبلية من دمج مجموعة أوسع من قواعد البيانات لتعزيز قوة النتائج. بالإضافة إلى ذلك، كان التحليل مقصورًا على المقالات المنشورة باللغة الإنجليزية، مما استبعد الأدبيات ذات الصلة بلغات أخرى.
ثانيًا، استخدمت الدراسة فقط خوارزمية نسبة الاحتمال اللوغاريتمي (LLR) لتحليل الكتل، مما يشير إلى أن دمج خوارزميات تحليل الارتباط المتعددة يمكن أن يحسن دقة النتائج. كان التركيز على الكتل الرئيسية، بسبب قيود المساحة، يعني أن الكتل غير الرئيسية لم يتم استكشافها بعمق، مما قد يغفل رؤى قيمة. أخيرًا، بينما يوفر تحديد حدود البحث والاتجاهات من خلال تحليل البرمجيات منظورًا موضوعيًا، فإنه يتطلب مزيدًا من مراجعة الأدبيات والتنظيم لتحقيق استنتاجات أكثر دقة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s40494-025-01622-0
Publication Date: 2025-05-14
Author(s): Xunrong Ye et al.
Primary Topic: Cultural Heritage Materials Analysis
Overview
The research paper presents a comprehensive bibliometric analysis of the application of spectroscopy techniques (ST) in cultural heritage (CH) from 1992 to 2024, addressing a gap in existing literature that has primarily focused on specific techniques. The analysis reveals a significant evolution in the field, transitioning from basic chemical and physical analyses to advanced molecular material characterization across a variety of heritage forms, such as artifacts and murals. This shift underscores the necessity for tailored spectroscopic methods, particularly the integration of Raman, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), and Infrared Spectroscopies. Despite advancements, challenges remain, including data availability and operational costs, which the study identifies as critical areas for future development.
Key findings indicate that the evolution of ST in CH can be divided into four distinct phases, with a notable increase in interest and publication trends. The research highlights the importance of integrating multi-spectral techniques and emphasizes Raman spectroscopy as a pivotal tool in the field. Thematic analyses reveal that pigment research is a central topic driving advancements, while also pointing out the limitations of current methodologies, such as the need for improved machine learning systems and cost reduction. The study advocates for a multidisciplinary approach to enhance CH sustainability and provides a foundational framework for future research, aiming to foster collaboration and innovation within the intersection of spectroscopy and cultural heritage.
Methods
In this section, the authors outline their methodological approach, emphasizing the use of bibliometric analysis as a quantitative means to evaluate and track scholarly literature. They employ three primary tools: CiteSpace, VOSviewer, and SciMAT. CiteSpace and VOSviewer are highlighted for their effectiveness in managing large datasets and creating visually compelling data representations. VOSviewer, in particular, utilizes advanced algorithms to process and visualize diverse datasets, resulting in high-quality visual outputs. Additionally, SciMAT is introduced as a free software tool that aids in documenting the evolution of research topics and concepts, capable of generating thematic maps that illustrate the clustering of these developments.
Results
The results indicate a significant and sustained increase in scientific publications related to Science and Technology for Cultural Heritage (STCH) from 1992 to 2024, reflecting a growing interest and research activity in this area. The thematic map presented in Figure 3 illustrates a dynamic landscape where new keywords are emerging alongside the retention of established concepts, suggesting both evolution and continuity within the field. This trend highlights the maturation of STCH and its potential for future research opportunities.
Countries such as Italy, Spain, and France are leading in STCH advancements, characterized by a high volume of publications and strong international collaborations, likely driven by their rich cultural heritage resources and robust academic institutions. The National Research Council of Italy exemplifies this trend, showcasing significant academic contributions and extensive collaborative networks. Conversely, some institutions, like Ghent University in Belgium, demonstrate high citation rates but lack comparable collaborative engagement, indicating variability in research impact and networking within the field.
Discussion
The discussion section of this research paper outlines the methodology and findings related to the application of spectroscopic techniques in the study of cultural heritage (CH). The study utilized the Web of Science (WoS) database to gather and screen relevant literature, ultimately selecting 2,435 peer-reviewed articles for bibliometric analysis. The evolution of publications on spectroscopic techniques in cultural heritage (STCH) is categorized into four phases from 1992 to 2024, revealing a significant increase in research output, particularly from 2015 onward, with over 174 publications annually. This growth is attributed to advancements in analytical methods and increased collaboration among countries, with Italy, France, and the United States leading in contributions.
The thematic analysis indicates a dynamic evolution of research themes, with a notable increase in the number of research themes from 123 in 2003-2008 to 445 in 2016-2024. Key clusters identified include Raman spectroscopy (RS), surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS), and materials characterization, highlighting the importance of these techniques in the identification and preservation of cultural artifacts. The analysis also emphasizes the role of interdisciplinary collaboration and the integration of machine learning and innovative methodologies in enhancing the effectiveness of spectroscopic techniques for CH preservation. Overall, the findings underscore the critical role of STCH in addressing contemporary challenges in cultural heritage conservation and the need for ongoing research and collaboration in this field.
Limitations
The study presents several limitations that may affect the comprehensiveness of its findings. Firstly, data collection was restricted to publications indexed in the Science Citation Index Expanded (SCI-E) and Social Sciences Citation Index (SSCI) within the Web of Science (WoS) database, omitting other databases such as Scopus and Google Scholar. This limitation potentially narrows the research sample and may impact the generalizability of the results. Future research could benefit from incorporating a wider range of databases to enhance the robustness of the findings. Additionally, the analysis was confined to articles published in English, excluding relevant literature in other languages.
Secondly, the study employed only the Log-Likelihood Ratio (LLR) algorithm for cluster analysis, suggesting that the integration of multiple association analysis algorithms could improve result accuracy. The focus on key clusters, due to space constraints, meant that non-focus clusters were not explored in depth, which may overlook valuable insights. Lastly, while the identification of research frontiers and trends through software analysis offers an objective perspective, it necessitates further literature review and organization to achieve more nuanced conclusions.