Senovės miesto širdyje PompėjaTen, kur 79 m. išsiveržęs Vezuvijus viską palaidojo po pelenais ir pemza, prie gamtosaugos komandos prisijungė naujas veikėjas: a robotas, valdomas dirbtinio intelekto galintis padėti restauruoti freskas, kurios dešimtmečius buvo sudaužytos sandėliuose.
Toli gražu ne klasikinės archeologijos įvaizdis, pagrįstas vien palete ir teptuku, šis projektas sujungia pažangi robotika, dirbtinio intelekto algoritmai ir kompiuterinio matymo technikos pertvarkyti fragmentus taip, tarsi tai būtų monumentali dėlionė su tūkstančiais pažeistų detalių ir be jokios „dėžutės nuotraukos“, kurioje būtų matyti galutinis rezultatas.
Aukštųjų technologijų laboratorija Pompėjos širdyje
Robotinė sistema yra dalis REPAIR, angliškas „Praeities rekonstrukcijos“ akronimas, tyrimų projektas, finansuojamas Europos Sąjunga kuris archeologinio parko teritoriją pavertė tikra aukštųjų technologijų laboratorija, pritaikyta paveldui.
Pasak programos vadovų, platforma buvo įdiegta Kaimiškas namas, valstybinis pastatas Pompėjos archeologiniame parke, kuris buvo renovuotas ir pritaikytas reikiamai mokslinei įrangai – nuo robotinių rankų iki vaizdo fiksavimo ir apdorojimo sistemų.
Projekto koordinatorius, profesorius Marčelas Peliljas, iš Venecijos Ca' Foscari universiteto, pabrėžia, kad ši iniciatyva sujungė „pasaulius, kurie atrodė labai tolimi“ vienas nuo kito: viena vertus, pažangiausi metodai dirbtinis intelektas ir robotika; kita vertus, tradicinė archeologija ir konservavimas kultūros vertybių.
Tyrėjų žodžiais tariant, tikslas yra dvejopas: viena vertus, siekti pažangos fizinė freskų rekonstrukcijaKita vertus, sukurti įrankius, kuriuos būtų galima naudoti kitose Italijos, Ispanijos ir likusios Europos vietose ir muziejuose, kur tūkstančiai fragmentų sukaupti telkiniuose, laukiančiuose tyrimų.
Kaip veikia galvosūkius sprendžiantis robotas
RePAIR sistemoje sukurta sistema susideda iš dvi identiškos robotinės rankossumontuotas ant bendro liemens, aprūpintas regėjimo jutikliai leidžia atlikti išsamią kiekvieno fragmento analizę ir nustatyti jo padėtį erdvėje.
Kiekviena ranka baigiasi savotiškai lanksčios struktūros „minkšta ranka“galintis subtiliai laikyti itin trapius daiktus, sumažinant tolesnės žalos riziką paviršiams, jau pažeistiems išsiveržimo, laiko tėkmės ir kai kuriais atvejais Antrojo pasaulinio karo bombardavimo.
Darbo eiga prasideda nuo fragmentų skaitmeninimasKiekvienos detalės detalūs vaizdai yra nufotografuojami ir saugomi kompiuterinėje sistemoje. Naudodami šią informaciją, dirbtinio intelekto algoritmai bando „išspręsti“ dėlionę analizuodami kraštus, dekoracijas, spalvas, formą ir galimus fragmentų atitikmenis.
Kai programinė įranga pasiūlo galimą sprendimą, ji siunčiama į aparatinės įrangos platformakur robotinės rankos įdeda dalis į apskaičiuotą padėtį. Šis automatizuotas surinkimas leidžia išbandyti derinius daug greičiau nei dirbant vien tik rankiniu būdu.
Pelillo apibendrina iššūkį primindamas visiems, kad tai galvosūkis. „itin sudėtinga“su šimtais ar tūkstančiais fragmentų, dažnai labai sugedusių ir mums iš anksto nežinant, kaip atrodys galutinis vaizdas, todėl dirbtinis intelektas yra priverstas dirbti praktiškai aklai, be pilno etaloninio modelio.
Ikoninės freskos: nuo Dailininkų namų iki „Schola Armaturarum“
Roboto bandymų etapas buvo sutelktas į du šviežių produktų rinkinius, kurie buvo svarstomi pasaulio paveldo simbolis ir kad jie buvo fragmentiškos būklės parko sandėliuose.
Pirmasis atitinka kelių Dailininkų, dirbančių Skaistių meilužių saloje, namų kambarių lubos (dažnai dar vadinamas „Veikiančių tapytojų namu“), apgadintas Vezuvijaus išsiveržimo ir tiesiogine prasme susprogdintas bombardavimų, kurie paveikė Pompėją Antrojo pasaulinio karo metu.
Antroji darbų grupė yra freskos Schola Armaturarum, su gladiatorių asociacijomis susijęs pastatas, kurio griūtis 2010 m. smarkiai apgadino ir vis dar nėra iki galo restauruota.
Abu rinkiniai tiksliai atitinka šio projekto keliamą problemą: tūkstančiai išsibarsčiusių palaikųsu tarpais, erozijos pažeistais paviršiais ir mišriomis dalimis, kurios gali priklausyti net skirtingiems kūriniams, o tai labai apsunkina restauratorių darbą.
Kaip aiškina Pompėjos archeologinio parko direktorius, Gabrielius ZuchtriegelisUnikali kiekvieno fragmento forma ir puošyba teoriškai leidžia surinkti visumą, tačiau „joks žmogus negalėtų to padaryti vienas“, kai susiduriama su tokiais milžiniškais pažeistos medžiagos kiekiais, todėl dirbtinio intelekto pagalba tampa pagrindine.
Dirbtinis intelektas ir archeologija: bendradarbiavimas, o ne pakeitimas
Nepaisant roboto dėmesio žiniasklaidoje, „RePAIR“ vadovai tvirtina, kad Technologijos nėra skirtos pakeisti archeologusbet padėti jiems vienoje lėčiausių ir labiausiai varginančių užduočių jų darbe: perdaryti suskaidytas medžiagas.
Sistemos apmokymui komanda sukūrė dirbtinės fragmentų kopijos Remiantis suskaitmenintais modeliais, robotas bandymo etape galėtų praktikuotis su neautentiškomis dalimis, taip sumažindamas originalios medžiagos pažeidimo riziką.
Sukurta sąsaja leidžia sienų tapybos ir restauravimo specialistams sąveikauti su sistema, patvirtinti arba ištaisyti dirbtinio intelekto siūlomus sprendimus ir prisidėti savo patirtimi pagrįstu vertinimu, ypač stiliaus, technikos ir ikonografijos srityse.
Kartu su darbu su robotu, specialistų komanda iš Lozanos universitetasProfesoriaus Michelio E. Fuchso vadovaujama komanda daugelį metų kūrė studijų ir rankinio perkomponavimo programą, pagrįstą kiekvieno fragmento morfologine, stilistine ir technine analize, kuri integruojama su mašinos gautais rezultatais.
Šis hibridinis metodas – derinant automatizuotas skaičiavimas ir žmonių patirtis— Tai tampa etalonu būsimiems Europos projektams archeologinėse vietovėse ir muziejuose, kur vis labiau įprastės bendradarbiavimas tarp disciplinų.
Europos projektas, turintis poveikį ne tik Italijai
RePAIR buvo paleistas 2021 m. Rugsėjis ir jį koordinuoja Venecijos Ca' Foscari universitetas, dalyvaujant keliems Europos tyrimų centrai ir institucijos, įskaitant Italijos technologijos institutą (IIT) ir patį Pompėjos archeologinį parką kaip pagrindinę bandymų vietą.
Projektą finansuoja Europos SąjungaTai sustiprina iniciatyvos, kuri neapsiriboja konkretaus Pompėjos atvejo sprendimu, bet ir siekia padėti pamatus naujoms priemonėms, taikomoms..., bendruomenės aspektą. kultūros paveldas visoje Europoje, įskaitant ir tą, kuris saugomas Ispanijoje.
Muziejai, archeologiniai parkai ir fragmentiškų artefaktų saugyklos ateinančiais metais galėtų pasinaudoti šia galimybe. sukurtos metodikos Šiame eksperimente pritaikėme algoritmus ir robotiką skirtingų tipų atramoms: ne tik freskoms, bet ir keramikai, skulptūroms ar architektūros elementams.
Jie saugomi daugelio Europos archeologinių vietovių sandėliuose. tūkstančiai fragmentų, kurie dar nesurinkti kurių dėl laiko ir žmogiškųjų išteklių stokos nebuvo galima nuodugniai ištirti. Jei technologija pasirodys esanti patikima, ji galėtų gerokai paspartinti klasifikavimo, rekonstrukcijos ir dokumentavimo procesus.
Tačiau programos šalininkai tvirtina, kad bet koks platesnis diegimas turi būti atliekamas su labai griežti išsaugojimo ir stebėsenos kriterijaisiekiant užtikrinti, kad robotų ir algoritmų naudojimas nepakenktų originalių kūrinių vientisumui.
Ateities archeologija: iššūkiai ir galimybės
Vienas iš sudėtingiausių projekto aspektų yra pati medžiaga, su kuria dirba robotas: nepilni, eroduoti ir sumaišyti gabalaikurie dažnai sudaro tik nedidelę originalaus kūrinio dalį, palikdami dideles spragas, kurių neįmanoma visiškai užpildyti.
Algoritmai taip pat turi susidoroti su netikrumas dėl tikslios kilmės daugelio fragmentų: nors jie saugomi tose pačiose saugyklose, jie gali atitikti skirtingus kambarius, skirtingą laiką ar net toli vienas nuo kito esančius pastatus, todėl sistema yra priversta atmesti, atrodytų, galiojančius, bet neteisingus derinius.
Norėdami valdyti šį sudėtingumą, kūrėjai kreipėsi į pažangios kompiuterinio matymo technikos ir mašininis mokymasis, galintis vienu metu įvertinti tinko formą, storį, dekoratyvinį raštą, spalvas ir galimą potėpių bei vaizdinių motyvų tęstinumą.
Parko direktorius Gabrielis Zuchtriegelis šią darbo liniją mato kaip galimybę pamatyti, kas bus toliau. ateities archeologijaKuriame dirbtinis intelektas atliks pagrindinį vaidmenį ne tik rekonstruojant freskas, bet ir valdant duomenis, dokumentuojant kasinėjimus bei kuriant visuomenei prieinamus virtualius modelius.
Pompėjoje – vienoje garsiausių pasaulio archeologinių vietovių – pasiekta pažanga gali būti pavyzdys, skatinantis panašius projektus kitose Europos vietovėse, skatinant institucijų bendradarbiavimo tinklas kurios dalijasi technologijomis, duomenų bazėmis ir veikimo protokolais.
Šio dirbtinio intelekto valdomo roboto patirtis Pompėjoje rodo, kad kartu pažangiausi tyrimai, tarptautinis bendradarbiavimas ir archeologinės žiniosGalima atkurti kūrinių, kurie atrodė pasmerkti likti suskaidyti sandėlio dėžėse, formą – ir iš dalies istoriją – atveriant perspektyvų kelią paveldo išsaugojimui Italijoje, Ispanijoje ir likusioje Europoje.