[论文解读] Populating the Digital Space for Cultural Heritage with Heritage Digital Twins

Franco Niccolucci, Achille Felicetti+1 more|arXiv (Cornell University)|May 26, 2022

3D Surveying and Cultural Heritage被引用 4

一句话总结

本文提出了一种新颖的、符合标准的本体论，称为遗产数字孪生（Heritage Digital Twin），用于构建文化遗产数字空间的结构，实现与Europeana等平台的语义互操作性。通过将数字孪生建模为全面、语义丰富的知识库，该方法支持对复杂、相互关联的文化遗产数据进行统一访问，并通过真实应用场景初步验证了其有效性。

ABSTRACT

The present paper concerns the design of the semantic infrastructure of the digital space for cultural heritage as envisaged by the European Commission in its recent documents. Due to the complexity of the cultural heritage data and of their intrinsic interrelationships, it is necessary to introduce a novel ontology, yet compliant with existing standards and interoperable with previous platforms used in this context, such as Europeana. The digital space organization must be tailored to the methods and the theory of cultural heritage, briefly summarized in the introduction. The new ontology is based on the Digital Twin concept, i.e. the digital counterpart of cultural heritage assets incorporating all the digital information pertaining to them. This creates a Knowledge Base on the cultural heritage digital space. The paper outlines the main features of the proposed Heritage Digital Twin ontology and provides some examples of application. Future work will include completing the ontology in all its details and testing it in other real cases and with the various sectors of the cultural heritage community.

研究动机与目标

• 为欧洲委员会构想的文化遗产数字空间设计语义基础设施。
• 通过一种新型、可互操作的本体论，解决文化遗产数据的复杂性与相互关系问题。
• 确保与现有标准和平台（如Europeana）的兼容性。
• 基于数字孪生概念，为文化遗产资产建立一个扎根于知识库的模型。
• 通过可扩展、理论一致的建模，支持未来在文化遗产各领域的集成。

提出的方法

• 基于数字孪生概念设计新型本体论，将文化遗产资产表示为动态、信息丰富的数字对应物。
• 确保符合现有语义标准（如CIDOC CRM、Schema.org），以实现互操作性。
• 将文化遗产数据建模为具有丰富元数据和来源信息的互联知识实体。
• 定义物理文化遗产资产、其数字孪生体以及相关文档、元数据和上下文之间的关系。
• 使用形式化本体建模，表示遗产对象的时间、空间和上下文维度。
• 通过原型实现和文化遗产场景中的真实应用案例验证该方法。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一种语义本体论，以全面表示文化遗产数据的复杂性，同时确保与现有系统的互操作性？
• RQ2 数字孪生概念在将多样化文化遗产数据统一为一致的数字知识库方面发挥何种作用？
• RQ3 所提出的本体论如何支持跨不同文化遗产领域异构数据源的集成？
• RQ4 该本体论在多大程度上保留了文化遗产学术研究的理论与方法论基础？
• RQ5 数字孪生模型如何扩展以支持文化遗产信息的长期、可扩展管理？

主要发现

• 所提出的遗产数字孪生本体论成功地将文化遗产资产建模为语义丰富的数字孪生体，实现了全面的数据集成。
• 该本体论与CIDOC CRM、Schema.org等现有标准兼容，确保与Europeana等平台的互操作性。
• 初步应用案例证实了该模型在表示物理文物、其数字对应物以及上下文元数据之间复杂关系方面的能力。
• 该方法支持统一的知识库，增强了可发现性、来源追踪能力以及文化遗产领域间的数据共享。
• 该框架具有可扩展性，可适应多样化的文化遗产领域，具备大规模部署潜力。
• 本文为未来工作奠定了基础，包括本体论的完整化以及更广泛社区的测试。