Sa puso ng sinaunang lungsod ng PompeiiKung saan ibinaon ng pagsabog ng Vesuvius noong 79 AD ang lahat sa ilalim ng abo at pumice, isang bagong bida ang sumali sa conservation team: a robot na ginagabayan ng artificial intelligence may kakayahang tumulong sa pagpapanumbalik ng mga fresco na nabasag sa mga bodega sa loob ng mga dekada.
Malayo sa imahe ng klasikal na arkeolohiya batay lamang sa palette at brush, pinagsasama ang proyektong ito advanced robotics, AI algorithms, at computer vision techniques upang muling ayusin ang mga fragment na parang ito ay isang monumental na jigsaw puzzle, na may libu-libong nasirang piraso at walang "kahong larawan" na nagpapakita ng huling resulta.
Isang high-tech na laboratoryo sa gitna ng Pompeii
Ang robotic system ay bahagi ng Ayusin, ang English acronym para sa "Reconstruction of the Past", isang research project na pinondohan ng European Union na binago ang isang lugar ng archaeological park sa isang tunay na high-tech na laboratoryo na inilapat sa pamana.
Ayon sa mga namamahala sa programa, ang platform ay na-install sa Rustic House, isang gusali ng estado sa loob ng Archaeological Park ng Pompeii na na-renovate at inangkop upang ilagay ang mga kinakailangang kagamitang pang-agham, mula sa mga robotic arm hanggang sa mga image capture at processing system.
Ang project coordinator, Propesor Marcello Pelillo, mula sa Ca' Foscari University of Venice, ay binibigyang-diin na ang inisyatiba na ito ay nagsama-sama ng "mga mundong tila napakalayo" sa isa't isa: sa isang banda, ang pinaka-advanced na mga diskarte ng artificial intelligence at robotics; sa kabilang banda, ang tradisyonal na arkeolohiya at konserbasyon ng mga ari-arian ng kultura.
Sa mga salita ng mga mananaliksik, ang layunin ay dalawa: sa isang banda, upang sumulong sa pisikal na muling pagtatayo ng mga frescoSa kabilang banda, upang bumuo ng mga tool na maaaring magamit sa iba pang mga site at museo sa Italya, Espanya at iba pang bahagi ng Europa, kung saan libu-libong mga fragment ang naipon sa mga deposito na naghihintay na pag-aralan.
Paano gumagana ang puzzle-solving robot
Ang sistema na idinisenyo sa loob ng balangkas ng RePAIR ay binubuo ng dalawang magkaparehong robotic armnaka-mount sa isang karaniwang katawan, nilagyan ng mga sensor ng paningin na nagbibigay-daan para sa detalyadong pagsusuri ng bawat fragment at ang posisyon nito sa espasyo na matatagpuan.
Ang bawat braso ay nagtatapos sa isang uri ng "malambot na kamay" ng nababaluktot na istrakturamay kakayahang humawak ng napakarupok na mga piraso na may maselan na pagkakahawak, na pinapaliit ang panganib ng karagdagang pinsala sa mga ibabaw na nasira na ng pagsabog, ang paglipas ng panahon at, sa ilang mga kaso, ng mga pambobomba ng World War II.
Ang daloy ng trabaho ay nagsisimula sa digitalization ng mga fragmentAng mga detalyadong larawan ay kinukuha ng bawat piraso at iniimbak sa isang computer system. Gamit ang impormasyong ito, sinusubukan ng mga artificial intelligence algorithm na "solve" ang puzzle sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga gilid, dekorasyon, kulay, hugis, at posibleng mga tugma sa pagitan ng mga fragment.
Kapag ang software ay nagmumungkahi ng isang posibleng solusyon, ito ay ipapadala sa platform ng hardwarekung saan inilalagay ng mga robotic arm ang mga bahagi sa kinakalkulang posisyon. Ang awtomatikong pagpupulong na ito ay nagbibigay-daan para sa pagsubok ng mga kumbinasyon nang mas mabilis kaysa sa puro manu-manong trabaho.
Binubuo ni Pelillo ang hamon sa pamamagitan ng pagpapaalala sa lahat na ito ay isang palaisipan. "sobrang kumplikado"na may daan-daan o libu-libong mga fragment, kadalasang napakasira at hindi natin nalalaman nang maaga kung ano ang magiging hitsura ng huling imahe, na pinipilit ang AI na gumana nang halos bulag, nang walang kumpletong modelo ng sanggunian.
Mga iconic na fresco: mula sa House of Painters hanggang sa Schola Armaturarum
Ang yugto ng pagsubok ng robot ay nakatuon sa dalawang set ng sariwang ani na isinasaalang-alang emblematic ng world heritage at na sila ay nasa isang pira-pirasong estado sa mga bodega ng parke.
Ang una ay tumutugma sa kisame ng ilang silid ng House of the Painters Working on the Island of the Chaste Lovers (kadalasang tinutukoy din bilang House of the Painters in Action), nasira ng pagsabog ng Vesuvius at literal na nasira ng mga pambobomba na nakaapekto sa Pompeii noong World War II.
Ang pangalawang pangkat ng mga gawa ay ang mga fresco ng Schola Armaturarum, isang gusaling nauugnay sa mga asosasyon ng gladiator, na ang pagbagsak noong 2010 ay nag-iwan ng malaking pinsala sa mural nito at hindi pa rin ganap na naibalik.
Ang parehong set ay eksaktong nagpapakita ng uri ng problema na gustong tugunan ng proyektong ito: libu-libong mga nakakalat na labina may mga gaps, eroded surface at halo-halong piraso na maaaring kabilang sa iba't ibang mga gawa, isang bagay na makabuluhang nagpapalubha sa gawain ng mga restorer.
Gaya ng ipinaliwanag ng direktor ng Pompeii Archaeological Park, Gabriel ZuchtriegelAng kakaibang hugis at palamuti ng bawat fragment ay theoretically nagpapahintulot sa kabuuan na muling tipunin, ngunit "walang tao ang makakagawa nito nang mag-isa" kapag nakikitungo sa napakalaking dami ng nasirang materyal, kaya ang tulong ng artificial intelligence ay nagiging susi.
AI at arkeolohiya: pakikipagtulungan, hindi kapalit
Sa kabila ng katanyagan ng robot sa media, iginiit ng mga tagapamahala ng RePAIR na ang Ang teknolohiya ay hindi sinadya upang palitan ang mga arkeologongunit upang suportahan sila sa isa sa pinakamabagal at pinakanakakabigo na mga gawain ng kanilang trabaho: ang recomposition ng mga pira-pirasong materyales.
Upang sanayin ang sistema, nilikha ng koponan artipisyal na mga replika ng mga fragment Batay sa mga na-digitize na modelo, ang robot ay maaaring magsanay sa mga hindi tunay na bahagi sa panahon ng yugto ng pagsubok, na binabawasan ang panganib ng pinsala sa orihinal na materyal.
Ang binuo na interface ay nagbibigay-daan sa mga eksperto sa pagpipinta at pagpapanumbalik ng mural makipag-ugnayan sa system, patunayan o itama ang mga solusyong iminungkahi ng AI at i-ambag ang kanilang paghuhusga na nakabatay sa karanasan, lalo na tungkol sa istilo, teknik at iconography.
Sa tabi ng trabaho kasama ang robot, isang pangkat ng mga espesyalista mula sa Unibersidad ng LausannePinangunahan ni Propesor Michel E. Fuchs, ang koponan ay gumugol ng mga taon sa pagbuo ng isang programa ng pag-aaral at manu-manong recomposition, batay sa morphological, stylistic at teknikal na pagsusuri ng bawat fragment, na isinama sa mga resulta na nabuo ng makina.
Ang hybrid na diskarte na ito —pagsasama-sama awtomatikong pagkalkula at karanasan ng tao— Ito ay umuusbong bilang isang benchmark para sa hinaharap na mga proyekto sa Europa sa mga archaeological site at museo, kung saan ang pakikipagtulungan sa pagitan ng mga disiplina ay magiging mas karaniwan.
Isang proyekto sa Europa na may epekto sa kabila ng Italya
Inilunsad ang RePAIR Setyembre 2021 at pinag-ugnay ng Ca' Foscari University of Venice, na may partisipasyon ng ilan Mga sentro at institusyon ng pananaliksik sa Europa, kabilang ang Italian Institute of Technology (IIT) at ang Pompeii Archaeological Park mismo bilang pangunahing testing ground.
Ang proyekto ay pinondohan ng European UnionPinatitibay nito ang dimensyon ng komunidad ng isang inisyatiba na hindi limitado sa paglutas ng isang partikular na kaso sa Pompeii, ngunit naghahangad na maglatag ng mga pundasyon para sa mga bagong tool na naaangkop sa pamana ng kultura sa buong Europa, kabilang ang napanatili sa Espanya.
Ang mga museo, archaeological park, at imbakan ng mga pira-pirasong artifact ay maaaring makinabang sa mga darating na taon mula sa nabuo ang mga metodolohiya Sa eksperimentong ito, inangkop namin ang mga algorithm at robotics sa iba't ibang uri ng mga suporta: hindi lang mga fresco, kundi pati na rin ang mga ceramics, sculpture, o elemento ng arkitektura.
Sa mga bodega ng maraming European archaeological site, sila ay napanatili libu-libong mga fragment na hindi pa muling buuin na dahil sa kakulangan ng oras at human resources ay hindi napag-aral ng malalim. Kung mapatunayang maaasahan ang teknolohiya, maaari nitong makabuluhang mapabilis ang mga proseso ng pag-uuri, muling pagtatayo, at dokumentasyon.
Ang mga tagapagtaguyod ng programa ay iginigiit, gayunpaman, na ang anumang mas malawak na paglulunsad ay dapat isagawa kasama napakahigpit na pamantayan sa konserbasyon at pagsubaybayupang matiyak na ang paggamit ng mga robot at algorithm ay hindi nakompromiso ang integridad ng mga orihinal na gawa.
Arkeolohiya ng hinaharap: mga hamon at posibilidad
Ang isa sa pinakamasalimuot na aspeto ng proyekto ay ang mismong likas na katangian ng materyal na ginagamit ng robot: hindi kumpleto, nabura at pinaghalong pirasona kadalasang kumakatawan lamang sa isang maliit na bahagi ng orihinal na gawain, na nag-iiwan ng malalaking puwang na imposibleng mapunan nang lubusan.
Dapat ding harapin ng mga algorithm ang kawalan ng katiyakan tungkol sa eksaktong pinagmulan ng maraming mga fragment: bagama't sila ay pinananatili sa parehong mga repository, maaari silang tumutugma sa iba't ibang mga silid, iba't ibang oras o kahit na mga gusali na malayo sa isa't isa, na pinipilit ang system na itapon ang tila wasto ngunit hindi tamang mga kumbinasyon.
Upang pamahalaan ang kumplikadong ito, ang mga developer ay bumaling sa advanced na mga diskarte sa computer vision at machine learning, na may kakayahang sabay na masuri ang hugis, ang kapal ng plaster, ang pandekorasyon na pattern, ang mga kulay at ang mga posibleng continuity sa pagitan ng mga stroke at pictorial motif.
Ang direktor ng parke, si Gabriel Zuchtriegel, ay nakikita ang linya ng trabaho na ito bilang isang preview ng kung ano ang maaaring maging arkeolohiya ng hinaharapKung saan ang artificial intelligence ay gaganap ng isang sentral na papel hindi lamang sa muling pagtatayo ng mga fresco, kundi pati na rin sa pamamahala ng data, ang dokumentasyon ng mga paghuhukay at ang paglikha ng mga virtual na modelo na naa-access ng publiko.
Ang pag-unlad na natamo sa Pompeii—isa sa mga pinakatanyag na archaeological site sa mundo—ay maaaring magsilbing showcase upang i-promote ang mga katulad na proyekto sa iba pang mga European site, na nagsusulong ng isang network ng pakikipagtulungan sa pagitan ng mga institusyon na nagbabahagi ng mga teknolohiya, database, at operating protocol.
Ang karanasan ng AI-guided robot na ito sa Pompeii ay nagpapakita na, kapag pinagsama makabagong pananaliksik, internasyonal na kooperasyon, at kaalamang arkeolohikoPosibleng ibalik ang anyo—at sa bahagi rin ng kasaysayan—sa mga gawa na tila hinatulan na manatiling pira-piraso sa mga kahon ng bodega, na nagbubukas ng isang magandang landas para sa konserbasyon ng pamana sa Italya, Espanya at sa iba pang bahagi ng Europa.