Muinaisen kaupungin sydämessä PompejiSiellä missä Vesuviuksen purkaus vuonna 79 jKr. hautasi kaiken tuhkan ja hohkakiven alle, suojelutiimiin on liittynyt uusi päähenkilö: tekoälyn ohjaama robotti kykenevä auttamaan varastoissa vuosikymmeniä särkyneiden freskojen entisöimisessä.
Kaukana pelkästään paletin ja siveltimen käyttöön perustuvasta klassisesta arkeologiasta, tämä projekti yhdistää edistynyt robotiikka, tekoälyalgoritmit ja konenäkötekniikat järjestellä palasia uudelleen ikään kuin se olisi monumentaalinen palapeli, jossa on tuhansia vaurioituneita paloja eikä "laatikkokuvaa", joka näyttäisi lopputuloksen.
Huipputeknologinen laboratorio Pompejin sydämessä
Robottijärjestelmä on osa Korjaus, englanninkielinen lyhenne sanoista "Reconstruction of the Past", tutkimushanke, jota rahoitti EU joka on muuttanut osan arkeologisesta puistosta todelliseksi perintöön sovellettavaksi huipputeknologiseksi laboratorioksi.
Ohjelmasta vastaavien mukaan alusta on asennettu Maalaismainen talo, Pompejin arkeologisessa puistossa sijaitseva valtionrakennus, joka on kunnostettu ja mukautettu tarvittavien tieteellisten laitteiden, robottikäsivarsista kuvantamis- ja käsittelyjärjestelmiin, sijoittamiseksi.
Projektin koordinaattori, professori Marcello Pelillo, Venetsian Ca' Foscari -yliopistosta, korostaa, että tämä aloite on yhdistänyt "toisistaan hyvin etäisiltä" vaikuttaneita maailmoja: toisaalta edistyneimmät tekniikat tekoäly ja robotiikka; toisaalta perinteinen arkeologia ja konservointi kulttuuriomaisuudesta.
Tutkijoiden sanoin tavoite on kaksitahoinen: toisaalta edetä freskojen fyysinen rekonstruktioToisaalta kehittää työkaluja, joita voidaan käyttää muissa paikoissa ja museoissa Italiassa, Espanjassa ja muualla Euroopassa, missä tuhansia fragmentteja on kertynyt tutkimusta odottaviin talletuksiin.
Näin pulmia ratkaiseva robotti toimii
RePAIR-hankkeen puitteissa suunniteltu järjestelmä koostuu seuraavista osista: kaksi identtistä robottikäsivarttaasennettu yhteiseen vartaloon, varustettu näköanturit jotka mahdollistavat kunkin fragmentin yksityiskohtaisen analyysin ja sen sijainnin paikantamisen avaruudessa.
Jokainen käsivarsi päättyy eräänlaiseen joustavan rakenteen "pehmeä käsi"kykenevä pitämään erittäin hauraita kappaleita herkällä otteella, minimoimalla lisävaurioiden riskin pinnoille, jotka ovat jo vaurioituneet purkauksen, ajan kulumisen ja joissakin tapauksissa toisen maailmansodan pommitusten seurauksena.
Työnkulku alkaa siitä, että fragmenttien digitointiJokaisesta palasta otetaan yksityiskohtaiset kuvat ja tallennetaan tietokonejärjestelmään. Näiden tietojen avulla tekoälyalgoritmit yrittävät "ratkaista" palapelin analysoimalla reunoja, koristelua, värejä, muotoa ja mahdollisia palasten välisiä vastaavuuksia.
Kun ohjelmisto ehdottaa mahdollista ratkaisua, se lähetetään palvelimelle. laitteistoalustajossa robottikäsivarret asettavat osat laskettuun asentoon. Tämä automatisoitu kokoonpano mahdollistaa yhdistelmien testaamisen paljon nopeammin kuin pelkästään manuaalisella työllä.
Pelillo kiteyttää haasteen muistuttamalla kaikkia, että kyseessä on palapeli. "äärimmäisen monimutkainen"sadoista tai tuhansista fragmenteista, usein erittäin huonokuntoisista ja tietämättä etukäteen, miltä lopullinen kuva näyttää, mikä pakottaa tekoälyn työskentelemään käytännössä sokkona ilman täydellistä vertailumallia.
Ikonisia freskoja: Maalarien talosta Schola Armaturarumiin
Robotin testausvaihe on keskittynyt kahteen tuoretuoteryhmään, joita harkitaan maailmanperinnön symboli ja että ne olivat hajanaisessa tilassa puiston varastoissa.
Ensimmäinen vastaa Siveiden rakastavaisten saarella työskentelevien maalareiden talon useiden huoneiden katto (jota usein kutsutaan myös Taiteen maalarien taloksi), joka vaurioitui Vesuviuksen purkauksessa ja kirjaimellisesti räjähti palasiksi Pompejin pommituksissa toisen maailmansodan aikana.
Toinen teosryhmä koostuu freskoista. Schola Armaturarum, gladiaattoriyhdistyksiin liittyvä rakennus, jonka romahdus vuonna 2010 vahingoitti vakavasti suurta osaa sen seinämaalauksista, eikä sitä ole vieläkään täysin restauroitu.
Molemmat joukot edustavat juuri sitä ongelmaa, johon tämä projekti pyrkii puuttumaan: tuhansia hajallaan olevia jäänteitärakoja, erodoituneita pintoja ja sekalaisia osia, jotka saattavat jopa kuulua eri teoksiin, mikä vaikeuttaa merkittävästi restauroijien työtä.
Kuten Pompejin arkeologisen puiston johtaja selittää, Gabriel ZuchtriegelKunkin fragmentin ainutlaatuinen muoto ja koristelu mahdollistavat teoriassa kokonaisuuden uudelleen kokoamisen, mutta "kukaan ihminen ei voisi tehdä sitä yksin" käsitellessään niin valtavia määriä vaurioitunutta materiaalia, joten tekoälyn apu on avainasemassa.
Tekoäly ja arkeologia: yhteistyötä, ei korvaamista
Robotin medianäkyvyydestä huolimatta RePAIRin johtajat väittävät, että Teknologian ei ole tarkoitus korvata arkeologejavaan tukeakseen heitä yhdessä työnsä hitaimmista ja turhauttavimmista tehtävistä: pirstaloituneiden materiaalien uudelleenkokoamisessa.
Järjestelmän kouluttamiseksi tiimi loi fragmenttien keinotekoiset kopiot Digitoitujen mallien perusteella robotti voisi harjoitella epäaitojen osien kanssa testausvaiheen aikana, mikä vähentäisi alkuperäisen materiaalin vaurioitumisriskiä.
Kehitetty käyttöliittymä mahdollistaa seinämaalauksen ja restauroinnin asiantuntijoiden olla vuorovaikutuksessa järjestelmän kanssa, validoida tai korjata tekoälyn ehdottamia ratkaisuja ja osallistua kokemukseen perustuvaan harkintaansa, erityisesti tyylin, tekniikan ja ikonografian osalta.
Robotin kanssa tehtävän työn ohella asiantuntijatiimi Lausannen yliopistoProfessori Michel E. Fuchsin johdolla tiimi on vuosia kehittänyt tutkimus- ja manuaalisen uudelleenkompositio-ohjelmaa, joka perustuu kunkin fragmentin morfologiseen, tyylilliseen ja tekniseen analyysiin ja integroidaan koneen tuottamiin tuloksiin.
Tämä hybridi lähestymistapa – yhdistäen automatisoitu laskenta ja ihmisen kokemus— Siitä on tulossa vertailukohta tuleville eurooppalaisille hankkeille arkeologisilla kohteilla ja museoissa, joissa tieteenalojen välinen yhteistyö yleistyy yhä enemmän.
Eurooppalainen hanke, jonka vaikutukset ulottuvat Italian ulkopuolelle
RePAIR lanseerattiin vuonna Syyskuu 2021 ja sitä koordinoi Venetsian Ca' Foscari -yliopisto, ja siihen osallistuu useita Eurooppalaiset tutkimuskeskukset ja -laitokset, mukaan lukien Italian teknillinen instituutti (IIT) ja itse Pompejin arkeologinen puisto tärkeimpänä testausalueena.
Hanketta rahoitetaan EUTämä vahvistaa aloitteen yhteisöulottuvuutta, joka ei rajoitu Pompejin yksittäistapauksen ratkaisemiseen, vaan pyrkii luomaan perustan uusille työkaluille, joita voidaan soveltaa kulttuuriperintö kaikkialla Euroopassa, mukaan lukien Espanjassa säilynyt.
Museot, arkeologiset puistot ja fragmenttien esineiden säilytyspaikat voisivat hyötyä tulevina vuosina tästä kehitetyt menetelmät Tässä kokeessa sovelsimme algoritmeja ja robotiikkaa erityyppisille alustoille: ei vain freskoille, vaan myös keramiikalle, veistoksille tai arkkitehtonisille elementeille.
Niitä säilytetään monien eurooppalaisten arkeologisten kohteiden varastoissa tuhansia palasia vielä kokoamatta joita ajan ja henkilöresurssien puutteen vuoksi ei ole voitu tutkia perusteellisesti. Jos teknologia osoittautuu luotettavaksi, se voisi merkittävästi nopeuttaa luokittelu-, rekonstruointi- ja dokumentointiprosesseja.
Ohjelman kannattajat kuitenkin vaativat, että laajempi käyttöönotto on toteutettava erittäin tiukat suojelu- ja seurantakriteeritvarmistaakseen, että robottien ja algoritmien käyttö ei vaaranna alkuperäisteosten eheyttä.
Tulevaisuuden arkeologia: haasteet ja mahdollisuudet
Yksi projektin monimutkaisimmista näkökohdista on itse materiaalin luonne, jonka kanssa robotti työskentelee: epätäydellisiä, erodoituneita ja sekoitettuja kappaleitajotka usein edustavat vain pientä osaa alkuperäisestä teoksesta, jättäen suuria aukkoja, joita on mahdotonta täyttää kokonaan.
Algoritmien on myös käsiteltävä epävarmuutta tarkasta alkuperästä monista fragmenteista: vaikka ne säilytetään samoissa arkistoissa, ne voivat vastata eri huoneita, eri aikoja tai jopa kaukana toisistaan olevia rakennuksia, mikä pakottaa järjestelmän hylkäämään näennäisesti päteviä mutta virheellisiä yhdistelmiä.
Tämän monimutkaisuuden hallitsemiseksi kehittäjät ovat turvautuneet edistyneet konenäkötekniikat ja koneoppimista, joka kykenee samanaikaisesti arvioimaan rappauksen muotoa, paksuutta, koristeellista kuviota, värejä sekä viivojen ja kuvallisten motiivien välisiä mahdollisia jatkuvuuksia.
Puiston johtaja Gabriel Zuchtriegel näkee tämän työlinjan esimakua siitä, mitä voisi olla tulevaisuuden arkeologiaJossa tekoälyllä on keskeinen rooli paitsi freskojen rekonstruoinnissa, myös tiedonhallinnassa, kaivausten dokumentoinnissa ja yleisölle saatavilla olevien virtuaalimallien luomisessa.
Pompejissa – yhdessä maailman kuuluisimmista arkeologisista kohteista – saavutettu edistys voi toimia esimerkkinä vastaavien hankkeiden edistämiseksi muissa Euroopan kohteissa ja edistää instituutioiden välinen yhteistyöverkosto jotka jakavat teknologioita, tietokantoja ja käyttöprotokollia.
Tämän tekoälyohjatun robotin kokemukset Pompejissa osoittavat, että yhdistettynä huippututkimusta, kansainvälistä yhteistyötä ja arkeologista tietämystäOn mahdollista palauttaa muoto – ja osittain myös historia – teoksille, jotka näyttivät olevan tuomittuja jäämään pirstaleisiksi varastolaatikoihin, mikä avaa lupaavan polun perinnön säilyttämiselle Italiassa, Espanjassa ja muualla Euroopassa.