V srdci starobylého města PompejeTam, kde erupce Vesuvu v roce 79 n. l. pohřbila vše pod popelem a pemzou, se k ochranářskému týmu připojil nový protagonista: robot řízený umělou inteligencí schopný pomoci s restaurováním fresek, které byly po celá desetiletí rozbité ve skladech.
Daleko od obrazu klasické archeologie založené pouze na paletě a štětci, tento projekt kombinuje pokročilá robotika, algoritmy umělé inteligence a techniky počítačového vidění přeskládat fragmenty, jako by to byla monumentální skládačka s tisíci poškozených dílků a bez „krabicové fotografie“ ukazující konečný výsledek.
High-tech laboratoř v srdci Pompejí
Robotický systém je součástí Opravit, anglická zkratka pro „Rekonstrukce minulosti“, výzkumný projekt financovaný EU která proměnila část archeologického parku ve skutečnou high-tech laboratoř aplikovanou na dědictví.
Podle těch, kteří mají program na starosti, byla platforma instalována v Rustikální dům, státní budova v Archeologickém parku v Pompejích, která byla zrekonstruována a upravena pro umístění potřebného vědeckého vybavení, od robotických ramen až po systémy pro snímání a zpracování obrazu.
Koordinátor projektu, profesor Marcello Pelilloz Univerzity Ca' Foscari v Benátkách zdůrazňuje, že tato iniciativa spojila „světy, které se od sebe zdály velmi vzdálené“: na jedné straně nejpokročilejší techniky umělá inteligence a robotika; na druhé straně, tradiční archeologie a konzervace kulturních statků.
Slovy výzkumníků je cíl dvojí: na jedné straně pokročit v fyzická rekonstrukce fresekNa druhou stranu vyvinout nástroje, které by mohly být použity na jiných místech a v muzeích v Itálii, Španělsku a zbytku Evropy, kde se v depozitářích hromadí tisíce fragmentů čekajících na studium.
Jak funguje robot pro řešení hádanek
Systém navržený v rámci projektu RePAIR se skládá z dvě identická robotická ramenanamontovaný na společném trupu, vybavený obrazové senzory které umožňují podrobnou analýzu každého fragmentu a jeho polohu v prostoru.
Každé rameno končí jakýmsi „měkká ruka“ flexibilní strukturyschopné jemným úchopem udržet extrémně křehké kusy, čímž se minimalizuje riziko dalšího poškození povrchů již poškozených erupcí, plynutím času a v některých případech i bombardováním druhé světové války.
Pracovní postup začíná tím, digitalizace fragmentůZ každého dílku se pořídí detailní snímky, které se uloží do počítačového systému. Pomocí těchto informací se algoritmy umělé inteligence pokoušejí „vyřešit“ hádanku analýzou hran, dekorací, barev, tvaru a možných shod mezi fragmenty.
Jakmile software navrhne možné řešení, je odesláno do hardwarová platformakde robotická ramena umisťují díly do vypočítané polohy. Tato automatizovaná montáž umožňuje testování kombinací mnohem rychleji než při čistě ruční práci.
Pelillo shrnuje výzvu tím, že všem připomíná, že je to hádanka. „extrémně složitý“se stovkami nebo tisíci fragmentů, často velmi poškozených a bez toho, abychom předem věděli, jak bude výsledný obraz vypadat, což nutí umělou inteligenci pracovat prakticky naslepo, bez kompletního referenčního modelu.
Ikonické fresky: od Domu malířů po Scholu Armaturarum
Testovací fáze robota se zaměřila na dvě sady čerstvých produktů, které byly zvažovány. symbol světového dědictví a že se nacházely ve fragmentovaném stavu ve skladech parku.
První odpovídá strop několika místností Domu malířů pracujících na Ostrově cudných milenců (často také označovaný jako Dům malířů v akci), poškozený erupcí Vesuvu a doslova rozmetený na kusy bombardováním, které postihlo Pompeje během druhé světové války.
Druhou skupinou děl jsou fresky Schola Armaturarum, budova související s gladiátorskými asociacemi, jejíž zřícení v roce 2010 vážně poškodilo velkou část její nástěnné výzdoby a dosud nebyla plně obnovena.
Obě sady představují přesně ten typ problému, který chce tento projekt řešit: tisíce roztroušených pozůstatkůs mezerami, erodovanými povrchy a smíšenými kusy, které mohou dokonce patřit k různým dílům, což restaurátorům značně komplikuje práci.
Jak vysvětluje ředitel Archeologického parku v Pompejích, Gabriel ZuchtriegelUnikátní tvar a výzdoba každého fragmentu teoreticky umožňuje opětovné sestavení celku, ale „žádný člověk by to nedokázal sám“ při práci s tak obrovským množstvím poškozeného materiálu, takže pomoc umělé inteligence se stává klíčovou.
Umělá inteligence a archeologie: spolupráce, ne náhrada
Navzdory mediální prominenci robota manažeři RePAIR trvají na tom, že Technologie nemá nahradit archeologyale podpořit je v jednom z nejpomalejších a nejfrustrujících úkolů jejich práce: rekompozici fragmentovaných materiálů.
Pro trénování systému tým vytvořil umělé repliky fragmentů Na základě digitalizovaných modelů mohl robot během testovací fáze cvičit s neautentickými díly, čímž se snížilo riziko poškození původního materiálu.
Vyvinuté rozhraní umožňuje odborníkům v oblasti nástěnných malířství a restaurování interagovat se systémem, ověřovat nebo opravovat řešení navržená umělou inteligencí a přispívat svým úsudkem založeným na zkušenostech, zejména pokud jde o styl, techniku a ikonografii.
Souběžně s prací s robotem pracuje tým specialistů z Univerzita v LausanneTým vedený profesorem Michelem E. Fuchsem strávil roky vývojem studijního programu a manuální rekompozice, založeného na morfologické, stylistické a technické analýze každého fragmentu, která je integrována s výsledky generovanými strojem.
Tento hybridní přístup – kombinující automatizovaný výpočet a lidská zkušenost— Stává se referenčním bodem pro budoucí evropské projekty v archeologických nalezištích a muzeích, kde se spolupráce mezi obory stane stále běžnější.
Evropský projekt s dopadem i za hranicemi Itálie
RePAIR byl spuštěn v roce Září 2021 a je koordinován Univerzitou Ca' Foscari v Benátkách za účasti několika Evropská výzkumná centra a instituce, včetně Italského technologického institutu (IIT) a samotného Archeologického parku v Pompejích jako hlavního testovacího pole.
Projekt je financován z EUTo posiluje komunitní rozměr iniciativy, která se neomezuje pouze na řešení konkrétního případu v Pompejích, ale usiluje o položení základů pro nové nástroje použitelné pro… kulturní dědictví v celé Evropě, včetně té zachované ve Španělsku.
Muzea, archeologické parky a úložiště fragmentárních artefaktů by v nadcházejících letech mohly z toho těžit. vyvinuté metodiky V tomto experimentu jsme algoritmy a robotiku přizpůsobili různým typům podkladů: nejen freskám, ale i keramice, sochám nebo architektonickým prvkům.
Ve skladech mnoha evropských archeologických nalezišť jsou uchovávány tisíce fragmentů, které ještě nebyly znovu sestaveny které kvůli nedostatku času a lidských zdrojů nebylo možné hloubkově prostudovat. Pokud se technologie ukáže jako spolehlivá, mohla by výrazně urychlit procesy klasifikace, rekonstrukce a dokumentace.
Zastánci programu však trvají na tom, že jakékoli širší zavedení musí být provedeno s velmi přísná kritéria ochrany a monitorovánízajistit, aby použití robotů a algoritmů neohrozilo integritu původních děl.
Archeologie budoucnosti: výzvy a možnosti
Jedním z nejsložitějších aspektů projektu je samotná povaha materiálu, se kterým robot pracuje: neúplné, erodované a smíšené kusykteré často představují jen malou část původního díla a zanechávají velké mezery, které je nemožné zcela zaplnit.
Algoritmy se musí také zabývat nejistota ohledně přesného původu mnoha fragmentů: ačkoli jsou uloženy ve stejných úložištích, mohou odpovídat různým místnostem, různým časům nebo dokonce budovám daleko od sebe, což nutí systém zahodit zdánlivě platné, ale nesprávné kombinace.
Aby se s touto složitostí vypořádali, vývojáři se obrátili na pokročilé techniky počítačového vidění a strojové učení, schopné současně vyhodnotit tvar, tloušťku omítky, dekorativní vzor, barvy a možné kontinuity mezi tahy a obrazovými motivy.
Ředitel parku Gabriel Zuchtriegel vnímá tuto pracovní linii jako předpremiéru toho, co by mohlo být archeologie budoucnostiV němž bude umělá inteligence hrát ústřední roli nejen při rekonstrukci fresek, ale také při správě dat, dokumentaci vykopávek a vytváření virtuálních modelů přístupných veřejnosti.
Pokrok dosažený v Pompejích – jednom z nejznámějších archeologických nalezišť světa – může sloužit jako ukázka pro podporu podobných projektů v dalších evropských lokalitách a podpořit tak… síť spolupráce mezi institucemi které sdílejí technologie, databáze a operační protokoly.
Zkušenosti s tímto robotem řízeným umělou inteligencí v Pompejích ukazují, že v kombinaci špičkový výzkum, mezinárodní spolupráce a archeologické znalostiJe možné obnovit formu – a částečně i historii – dílům, která se zdála být odsouzena k uložení do fragmentů ve skladovacích krabicích, a otevřít tak slibnou cestu pro ochranu kulturního dědictví v Itálii, Španělsku a zbytku Evropy.