CC BY
25
Научни трудове на Съюза на учените в България - Пловдив. Серия В. Техника и технологии. Том XVII, ISSN 1311 -9419 (Print); ISSN 2534-9384 (Online), 2019. Scientific Works of the Union of Scientists in Bulgaria - Plovdiv. Series C. Technics and Technologies. Vol. XVII., ISSN 1311 -9419 (Print); ISSN 2534-9384 (Online), 2019
ТЕХНОЛОГИИ ЗА ДИГИТАЛИЗАЦИЯ НА КУЛТУРНО-ИСТОРИЧЕСКО НАСЛЕДСТВО Тодор Рачовски, Мариян Каляев, Станка Хаджиколева Пловдивски университет „П. Хилендарски"
TECHNOLOGIES FOR DIGITIZATION OF CULTUIOL AND HISTORICAL HEMTAGE TodorRachovski, Marian KaASev, StaLka HaAzHikDleva Plovdiv University „Paisii Hilendarski"
Abstract: This paper presents a survey of contemporary technologies for digitization of cultural and historical heritage. It explores the application of the Internet of Things concept for building of virtual cultural environments of interactive artefacts. It also outlines the main challenges that face the development of digital cultural exhibitions and spaces.
Keywords: digitization of cultural heritage, virtual cultural spaces, digital cultural exibitions
УВОД
Съвременните информационни и комуникационни технологии улесняват интеграцията между цифровите и реалните измерения. Те могат да свържат физическия свят със света на информацията, за да улеснят създаването на нови знания, анализирането и споделянето на информация. През последните години тези възможности се експлоатират активно и от културните институции.
Концепцията „интелигентна среда" описва виртуално пространство, способно да придобие и приложи познания за околната среда и нейните обитатели, с цел подобряване на потребителските опит и преживяване. Съществени условия за реализацията й са наличието на Интернет свързаност и цифрова трансформация на обектите, потребителските услуги и комуникации.
Много от областите, свързани с културното наследство, могат да се разглеждат като места, където хората взаимодействат с културни артефакти. Изграждането на виртуални културни пространства с интерактивни артефакти е атрактивна възможност за културните институции. Интересна е перспективата за включване на крайния потребител в дигиталното пространство като активен елемент, който не само е само консуматор на дигитални услуги, но и участник в създаването на цялостния потребителски продукт. В статията са разгледани някои иновативни експерименти и резултати, свързани с дигитализацията на културни пространства и артефакти.
ТЕХНОЛОГИИ ЗА ДИГИТАЛИЗАЦИЯ НА КУЛТУРНО-ИСТОРИЧЕСКО НАСЛЕДСТВО
Разработването и внедряването на инструмента за създаване на впечатляващи интерактивни преживявания, които свързват физическото измерение на културните институции със съответната цифрова мултимедийна информация, е актуална задача. В такава насока е работата по проект meSch (Material EncounterS with digital Cultural
Heritage). Основен акцент е създаването на културно пространство с обекти с дигитално съдържание, което се визуализира при подходящи условия. Текущото визуализиране на информация става в момента, когато даден посетител на музей или група посетители приближат даден обект (Petrelli, Ciolfi et al., 2013).
Проектът е фокусиран върху три основни идеи:
• Осезаемо взаимодействие, при което се използват дигитални технологии за привличане вниманието на посетителите върху културното наследство. Това включва:
■ външно взаимодействие - технологии, осветяващи средата с прожектори и/или озвучаващи я с динамично генериран звук, като целта е създаване на атрактивна атмосфера;
■ вътрешно взаимодействие - вградени в обектите изчислителни устройства, сензори и изпълнителни устройства.
• Персонализация, включваща два аспекта:
■ съдържание - предоставя се различно съдържание на различните видове посетители;
■ контекст - изборът на съдържание се основава на определена ситуация. За създаването на персонализирани взаимодействия, кураторите могат да ползват система за управление на съдържанието, с която да събират и съставят привлекателно съдържание.
• Направи си сам. Основна пречка за усвояването на иновативните технологии и прилагането им в културно-историческите институции е необходимостта от служители с високи технически умения и компетенции. Наличието на софтуерни инструмента за лесно и интуитивно създаване на интерактивни експонати, съобразени с нуждите на културните институции, е предпоставка за ускоряване на процеса на дигитализация на културното наследство.
В (Piccialli & Chianese, 2017) е разгледана рамката на приложение Smart City, която използва нови интелигентни услуги и приложения, за да предостави полезна и контекстна информация, базирана на местоположението и предпочитанията на потребителите. Предложени са модели за внедряване на интелигентна система от тип „интернет на нещата" (Internet of Things, IoT), насочена към осигуряване на нови потребителски изживявания. Те дават възможност на потребителите да взаимодействат с обектите като с живи същества и да имат интуитивен достъп до широк спектър от мултимедийно съдържание. Архитектурата на приложението е пет-слойна:
• Сензорен слой. Това е физическият слой, съставен от сензорните възли. Отговорен е за управлението на всички възли, намиращи се в околната среда.
• Локализиращ слой. Управлява търсенето на посетители в близост до обект. Използва ниска честота на сканиране на Bluetooth устройства, чрез които се открива близостта на посетителя до целевия обект.
• Приложен слой. Представлява мобилно приложение, използвано от посетител, което автоматично показва най-близките обекти и стартира възпроизвеждането на аудиофайлове, визуализиране на фото галерии, видео, и др.
• Мрежов слой. Този слой е отговорен за контрола и управлението на трансфера на данни между различни мрежи и приложения.
• Слой на знания. Управлява създаването и съхранението на цялостното мултимедийно съдържание.
Context Evolution System е система с модулна архитектура, базирана на SOA концепцията (Chianese & Piccialli, 2016). Възможността за лесна интеграция на услуги, написани на различни езици за програмиране, улеснява комуникацията с различни устройства и доставя лесен начин за обработка и предаване на информация от бизнес
логиката на приложението към външни източници. Модулната архитектура включва следните компоненти:
• Мениджър на услугите. Този компонент е ядрото на системата - двигателят, отговорен за управлението на събитията и за смяната на контекста. Включва три под-модула:
o Детектор на събития, отговорен за прихващане и обработка на събития и
активиране на модул Контекстно превключване; o Контекстно превключване - управлява превключването на контекста, динамичния избор на изгледи за контекстуални данни (полезни данни, които трябва да се представят), и предлагането на подходящи за потребителя услуги; o Генератор на обходни пътища, отговорен за аранжирането на подходящи обекти по обходните маршрути, предлагани на посетителите.
• Доставчик на услуги е компонентът, отговорен за адаптирането и доставянето на услугите на потребителите. Напр., ако даден потребител се намира в близост до културна единица: (i) като първа стъпка, присъствието му ще бъде открито от внедрен сензор, и (ii) промените в контекста и Доставчикът на услуги активират услугата за управление на мултимедията, за да предоставят мултимедийна информация на потребителя чрез мобилното му устройство.
• База знания и потребителски регистър - тези компоненти могат да се разглеждат като хранилища, които управляват съответно (i) мултимедийни данни, за да предложат на потребителя дигитализирана информация за обекти, подредена във формата на обходни пътеки, и (ii) регистър за поведението и активността на потребителите.
• Контекстен мениджър - служи за управлението на текущия контекст чрез непрекъснатото съхраняване на цялостната информация, характеризираща контекста в даден момент.
В (Chianese & Piccialli, 2014) също се следва концепцията за дигитална идентичност на музейните обекти и свързаността помежду им в мрежа чрез интернет на нещата. Обектите се дигитализират благодарение на сензорни технологии, които позволяват дистанционно управление и дистанционно наблюдение върху условията и промените на средата. За разлика от предишните модели, тук е използвана технологията Web of Data (наричана още семантична мрежа). Практически представлява обработка на информация на „човешки език", която се доставя на посетителите при локален достъп до обекти на културното наследство. Предложена е трислойна архитектура, вкл. :
• сензорен слой, отговарящ за придобиването и трансфера на данни и за сътрудничество с възлите в мрежата;
• мрежови слой, за трансфериране на данни между различни мрежи и приложения;
• приложен слой, в който са разположени IoT приложенията и функционалностите.
В сензорения слой, сензорите са два вида - сървърен възел (разглеждан още като основен) и подвъзел. Сървърните възли служат за създаване на безжична мрежа и съдържат информация, свързана с обектите в зоната им. Всеки обект е оборудван с допълнителен подвъзел, който създава Bluetooth Low Energy (BLE) зона и е свързан със сървърен възел. Когато посетител с инсталираното мобилно приложение на музея е в зоната на сървърния възел, автоматично се свързва с безжичната му мрежа. MAC адресът на телефона се запазва в сървърния възел със съответния му IP адрес. Когато посетителят навлезе в BLE зоната на обект, получава на смартфона си мултимедийно съдържание за съответния обект.
В (Petrina, Volokhova et al., 2017) са предложени концепция и модел за изграждане на интелигентна среда. Идеята е чрез виртуализация на обектите да се пресъздаде реалността им. Информацията за музейните експозиции се предава на посетителите чрез мултимедийни средства като телефони, таблети или други устройства, чрез визуализация на снимки и възпроизвеждане на звукозаписи. Интелигентната среда се състои от три основни компонента:
• Онтологичен модел - съдържа описателна информация за музейните експонати, която се използва за изграждане на семантична мрежа. Това включва: историческа информация за музейните експозиции и експонатите, информация за връзките между експонатите и общи конструктивни правила за семантичната мрежа (класове обекти, техните атрибути и отношения).
• Уики технология (Semantic MediaWiki), която преобразува семантиката от информационната система на музея в семантична мрежа с помощта на експерти (служители на музея и историци), следвайки правилата на онтологичния модел. Семантичната мрежа е ориентиран граф, състоящ се от възли, които представляват исторически обекти (експонати, свързани лица и т.н.) и ребра, означаващи семантични връзки между тях. Правилата за структуриране на информацията се определят чрез конкретна онтология.
• Семантични алгоритми за извличане на информация от семантичната мрежа, като се вземат предвид съществуващите връзки между музейните експонати и други обекти.
В (Jara, Sun et al., 2015) се акцентира върху изграждането на глобална IoT среда, в който безброй устройства изграждат т. нар. умни градове, както и внедряването на тази технология в културно-исторически обекти и музеи. Основните предизвикателства при изграждането на подобни системи са следните:
• Разумен модел за организация на данните за интелигентните градове. Традиционните модели за данни не отговaряг на изискваните при интелигентните градове. Необходими са добре дефинирани модели на данните за интелигентните градове, вкл. отчитащи множество семантични фактори.
• Технологични предизвикателства за защита на характерните култури и наследства. Много култури и обичаи произлизат от древни традиции и са дълбоко вкоренени в сърцата на местните жители. Тези култури са трудни за наблюдение от сензорните устройства. Аудио и видео записи могат да заснемат само външната форма на тези дейности, но е трудно да се покаже същността им.
• Сигурност и поверителност. Интелигентният град осигурява много удобства и полезни услуги за обитателите си. Атаките на сигурността и нарушаването на неприкосновеността на личния живот са едни от най-големите предизвикателства за интелигентния град. Необходимо е изграждането на адекватна защита, вкл. на информацията от сензорите, събиращи данни от културните обекти.
• Устойчивост на приложенията - предвид обработването на големи потоци от данни, този модул е отговорен за проблемите, свързани с развитието на приложенията. Разнообразието от услуги се основава на сътрудничеството на множество устройства за наблюдение, задействане и свързване на IoT. Голямо предизвикателство е поддържането на непрекъснатата работа на всички устройства и комуникацията между тях, още повече, че с течение на времето, условията на средата може да се променят.
Персонализирането и подобряването на потребителското изживяване в дигиталните културни екосистеми е изключително важно. (Paneva-Marinova, Iliev et al., 2018) разглеждат възможността за интегриране в реално време на информация от различни дигитални културни екосистеми, в съответствие с конкретните потребителски нужди. Специални услуги на дигиталните екосистеми индексират съдържанието на информационните
хранилища и ги анализират в контекста на потребителските изисквания. Потребителските нужди, интереси, цели и предпочитания трябва да бъдат внимателно проучени. Съществени са редица въпроси: Какви са мотивите на потребителя за изследване на конкретната дигитална екосистема? Кои са факторите, които карат потребителя да се включи в наблюдателни дейности? Какво е влиянието на предишния опит на потребителя? Как потребителят определя своите нужди? Какви са действията на потребителя в дигиталната екосистема?, и др. Отговорите на тези въпроси очертават индивидуалния потребителски профил, който трябва да бъде използван като отправна точка при дизайна на персонализиран потребителски продукт.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведеното проучване показва, че редица културни институции полагат значими усилия за иновиране на предлаганите продукти и услуги и персонализирането им в съответствие с индивидуалните потребителски предпочитания. Привлекателна е възможността за изграждане на виртуални културни пространства, които предоставят интерактивна контекстна информация за артефакт и лесен достъп до информация за исторически свързани с него обекти и събития. Основна задача е автоматичното агрегиране на подходящо мултимедийно съдържание, базирано на информацията за наличните артефакти и специфичните изисквания на потребителя. Поддържането на различни възможности за предоставяне на информационни ресурси до потребителя - в различен формат и подходящи за различни мобилни устройства, е друг важен фактор за подобряване на потребителското преживяване.
Ще дойде ли ден, в който чарът на посещението „на място" в културните институции и историческата енергия на отминалите епохи ще бъдат засенчени от виртуалните посещения и яркото дигитално потребителско преживяване ще омагьоса потребителите завинаги? Предстои да разберем!
Благодарности: Работата е частично финансирана от проект СП17-ФМИ-005 „Студентска школа за ИКТ иновации в бизнеса и обучението" към Фонд „Научни изследвания" при Пловдивския университет „Паисий Хилендарски".
ЛИТЕРАТУРА
Chianese, A., Piccialli, F. (2014). Designing a Smart Museum: When Cultural Heritage Joins IoT, Eighth International Conference on Next Generation Mobile Apps, Services and Technologies, 10-12 Sept. 2014, Oxford, UK.
Chianese, A., Piccialli, F. (2016). A smart system to manage the context evolution in the Cultural Heritage domain, Computers and Electrical Engineering, Vol. 55, Issue C, October 2016, pp. 27-38.
Jara, A., Sun, Y., Song, H., Bie, R., Genooud, D., Bocchi, Y. (2015). Internet of Things for Cultural Heritage of Smart Cities and Smart Regions. IEEE 29th International Conference on Advanced Information Networking and Applications Workshops, 24-27 March 2015, Gwangiu, South Korea.
Paneva-Marinova, D., Iliev, A., Pavlov, R., Zlatkov, L. (2018) Towards Increasing and Personalizing of User Experience in the Digital Culture Ecosystem. International Journal of Applied Engineering Research, vol. 13, (6), pp. 4227-4231, ISSN: 0973-4562.
Petrelli, D., Ciolfi, L., Dijk, D., Horneker, E., Not, E. and Schmidt, A. (2013). Integrating material and digital: a new way for cultural heritage. Interactions: new visions of human-computer interaction, 20 (4), 58-63.
Petrina, O., Volokhova, V., Yalovitsyna, S., Varfolomeyev, A., Korzun, D. (2017). On Semantic Network Design for a Smart Museum of Everyday Life History, Proceeding of the 20th Conference of Fruct Association, 2017, ISSN 2305-7254.
Piccialli, F., Chianese, A. (2017). Alocation-based IoT platform supporting the cultural heritage domain, Concurrency Computat: Pract Exper. 2017;29:e4091. https://doi.org/10.1002/cpe.4091.
meSch Project - Material EncounterS with digital Cultural Heritage, available at: http://www.mesch-project.eu, last access 1.11.2018.
Wikipedia, Service-oriented architecture, available at:
https://en.wikipedia.org/wiki/Service-oriented_architecture, last access 1.11.2018.
World Wide Web Consortium, Building the Web of Data, available at: https://www.w3.org/2013/data/, last access 1.11.2018.
