DOI: https://doi.org/10.3390/s24123978
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38931761
تاريخ النشر: 2024-06-19
المؤلف: Franco Niccolucci وآخرون
الموضوع الرئيسي: المسح ثلاثي الأبعاد والتراث الثقافي
نظرة عامة
يتناول هذا القسم من الورقة تعزيز أنطولوجيا التوأم الرقمي للتراث (HDTO) لدمج تفاعلية التوائم الرقمية في توثيق التراث الثقافي. يقدم المؤلفون ملخصًا للتطبيقات الحالية للتوائم الرقمية في هذا المجال، مشيرين إلى المراجعات السابقة التي تسلط الضوء على الجسم الواسع من الأدبيات العلمية. يقدمون أنطولوجيا جديدة، وهي أنطولوجيا التوأم الرقمي التفاعلي (RDTO)، التي تصف بشكل دلالي المستشعرات والمحفزات وعمليات اتخاذ القرار. هذا التحول يحول النهج المتزامن السابق إلى نهج تاريخي، مما يسمح بتفاعل أكثر ديناميكية مع الأحداث الواقعية.
تؤكد الاستنتاجات على دمج المستشعرات والمحفزات في RDTO لنمذجة استجابات التوائم الرقمية للمؤثرات الخارجية. يحلل المؤلفون كيف يمكن لهذه الأنظمة أن تتفاعل بناءً على القياسات الفيزيائية من المستشعرات، التي تُعلم صانعي القرار الذين يأمرون المحفزات باتخاذ الإجراءات المناسبة. يعترفون بأن النموذج لا يشمل جميع ردود الفعل المحتملة، وخاصة تلك المدفوعة بالمعلومات الخارجية، مثل توقعات الطقس. تشير الورقة إلى نظام MOSE في البندقية كمثال عملي على هذا النهج، موضحة كيف يمكن أن تخفف التدابير التنبؤية من تأثير المد العالي على مواقع التراث الثقافي. بالإضافة إلى ذلك، يقترح المؤلفون إمكانية محاكاة الأحداث الخارجية ضمن إطار التوأم الرقمي لتقييم النتائج المحتملة والإجراءات التصحيحية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الأهمية المتزايدة للتوائم الرقمية عبر مجالات مختلفة، لا سيما في السياقات الصناعية وتراث الثقافات. تعمل التوائم الرقمية كتمثيلات رقمية للكيانات الواقعية، مع تطبيقات تتراوح من النمذجة البيئية من قبل الهيئات التنظيمية مثل المفوضية الأوروبية إلى توثيق التراث الثقافي من خلال نماذج ثلاثية الأبعاد رقمية. تسلط الورقة الضوء على تطور التوائم الرقمية في الحفاظ على التراث، مشددة على الحاجة إلى توثيق خلفية شاملة مرتبطة بالنماذج ثلاثية الأبعاد، والتي تم تناولها من خلال مشاريع مثل 3D-COFORM وتطوير نمذجة معلومات المباني التراثية (HBIM).
ينتقد المؤلفون أنظمة التوثيق القائمة على 3D لقيودها في إدارة البيانات، لا سيما في تسهيل التحليلات المقارنة عبر أصول التراث المتعددة. يقترحون أنطولوجيا جديدة، وهي أنطولوجيا التوأم الرقمي للتراث (HDTO)، التي توسع نموذج المرجع المفاهيمي CIDOC (CRM) لتنظيم معلومات التراث بشكل أفضل ودمج الجوانب غير الملموسة للتراث. توضح الورقة تقديم أنطولوجيا التوأم الرقمي التراثي التفاعلي (RHDTO)، التي تهدف إلى تعزيز التفاعلية والاستجابة للتوائم الرقمية للتغيرات في العالم الحقيقي. تم تصميم هذا الإطار الجديد لتسهيل تبادل البيانات المستمر وتنشيط العمليات بين العوالم الرقمية والمادية، مما يحسن نمذجة أصول التراث ضمن بيئات ديناميكية. يخطط المؤلفون لتطوير هذه الأنطولوجيا بشكل تدريجي، مع التركيز في البداية على نمذجة المستشعرات وأحداث التنشيط لإشراك كل من أصحاب المصلحة الفنيين وغير الفنيين في أبحاث التراث.
نقاش
يتناول القسم أنطولوجيا التوأم الرقمي للتراث (HDTO)، التي تعمل كإطار لتمثيل أصول التراث الثقافي بصيغة رقمية. تعتبر أنطولوجيا HDTO امتدادًا لنموذج المرجع المفاهيمي CIDOC (CRM) وتهدف إلى تعزيز التوافق الدلالي بين أنظمة توثيق التراث الثقافي المختلفة. تشمل الجوانب الملموسة وغير الملموسة للتراث الثقافي، مع تعريف التوأم الرقمي للتراث (HDT) كتمثيل رقمي شامل لأصول التراث، بما في ذلك العناصر القابلة للنقل وغير القابلة للنقل وغير الملموسة. تنظم الأنطولوجيا البيانات المتعلقة بهذه الأصول، مما يربط بين تمثيلات رقمية مختلفة وتوثيق، وبالتالي إنشاء بديل رقمي متماسك للكيانات التراثية الواقعية.
تقدم HDTO فئات وخصائص محددة لنمذجة الكيانات الثقافية، بما في ذلك الجوانب الملموسة (HC3) والجوانب غير الملموسة (HC4)، بالإضافة إلى التوثيق الرقمي (HC6، HC7، HC8). كما أنها تضم عناصر من أنطولوجيات أخرى، مثل أنطولوجيا السرد (NOnt)، لتسهيل تمثيل القصص والسرد المرتبطة بالتراث الثقافي. يسمح تصميم الأنطولوجيا بدمج نمذجة معلومات المباني (BIM) وامتداداتها، مما يعزز توثيق وإدارة أصول التراث. بشكل عام، تهدف HDTO إلى توفير إطار منظم وقابل للقراءة من قبل الآلات يدعم التوثيق الديناميكي وتحليل التفاعلات الثقافية، مما يضمن توافقًا عالي المستوى عبر مجالات متعددة.
DOI: https://doi.org/10.3390/s24123978
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38931761
Publication Date: 2024-06-19
Author(s): Franco Niccolucci et al.
Primary Topic: 3D Surveying and Cultural Heritage
Overview
This section of the paper discusses the enhancement of the Heritage Digital Twin Ontology (HDTO) to incorporate the reactivity of digital twins in cultural heritage documentation. The authors provide a summary of existing applications of digital twins in this field, referencing prior reviews that highlight the extensive body of scientific literature. They introduce a new ontology, the Reactive Digital Twin Ontology (RDTO), which semantically describes sensors, activators, and decision-making processes. This shift transforms the previous synchronic approach to a diachronic one, allowing for a more dynamic interaction with real-world events.
The conclusions emphasize the integration of sensors and activators into the RDTO to model the responses of digital twins to external stimuli. The authors analyze how these systems can react based on physical measurements from sensors, which inform decision-makers that command activators to take appropriate actions. They acknowledge that the model does not encompass all potential reactions, particularly those driven by external information, such as weather forecasts. The paper cites the MOSE system in Venice as a practical example of this approach, illustrating how predictive measures can mitigate the impact of high tides on cultural heritage sites. Additionally, the authors suggest the potential for simulating external events within the digital twin framework to evaluate possible outcomes and corrective actions.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the growing significance of digital twins across various fields, particularly in industrial and cultural heritage contexts. Digital twins serve as digital representations of real-world entities, with applications ranging from environmental modeling by regulatory bodies like the European Commission to the documentation of cultural heritage through digitized 3D models. The paper highlights the evolution of digital twins in heritage conservation, emphasizing the need for comprehensive background documentation linked to 3D models, which has been addressed through projects like 3D-COFORM and the development of Heritage Building Information Modeling (HBIM).
The authors critique existing 3D-based documentation systems for their limitations in data management, particularly in facilitating comparative analyses across multiple heritage assets. They propose a new ontology, the Heritage Digital Twin Ontology (HDTO), which extends the CIDOC Conceptual Reference Model (CRM) to better organize heritage information and incorporate intangible aspects of heritage. The paper outlines the introduction of the Reactive Heritage Digital Twin Ontology (RHDTO), which aims to enhance the interactivity and responsiveness of digital twins to real-world changes. This new framework is designed to facilitate ongoing data exchange and process activation between the digital and physical realms, thereby improving the modeling of heritage assets within dynamic environments. The authors plan to develop this ontology incrementally, focusing initially on sensor and activation event modeling to engage both technical and non-technical stakeholders in heritage research.
Discussion
The section discusses the Heritage Digital Twin Ontology (HDTO), which serves as a framework for representing cultural heritage assets in a digital format. The HDTO ontology is an extension of the CIDOC Conceptual Reference Model (CRM) and aims to enhance semantic interoperability among various cultural heritage documentation systems. It encapsulates both tangible and intangible aspects of cultural heritage, defining the Heritage Digital Twin (HDT) as a comprehensive digital representation of heritage assets, including movable, immovable, and intangible elements. The ontology organizes data related to these assets, linking various digital representations and documentation, thereby creating a cohesive digital alter ego for real-world heritage entities.
The HDTO introduces specific classes and properties to model cultural entities, including tangible aspects (HC3) and intangible aspects (HC4), as well as digital documentation (HC6, HC7, HC8). It also incorporates elements from other ontologies, such as the Narrative Ontology (NOnt), to facilitate the representation of stories and narratives associated with cultural heritage. The ontology’s design allows for the integration of Building Information Modeling (BIM) and its extensions, thereby enhancing the documentation and management of heritage assets. Overall, the HDTO aims to provide a structured, machine-readable framework that supports the dynamic documentation and analysis of cultural heritage interactions, ensuring high-level interoperability across multiple domains.