La robotique intelligente aide à reconstituer le passé
La reconstruction d’œuvres d’art brisées est l’une des procédures les plus exigeantes en termes de main-d’œuvre dans le domaine de l’archéologie. D’innombrables objets, allant des vases aux fresques, sont mis au jour brisés lors de fouilles archéologiques. Il s’agit d’un puzzle 3D complexe: un ancien labyrinthe de surfaces et de motifs érodés sans image de référence. «Chaque fragment doit être manipulé avec le plus grand soin, dans le respect de normes de conservation rigoureuses, car des assemblages incorrects ou une manipulation excessive peuvent causer des dommages irréversibles», explique Marcello Pelillo, professeur d’informatique à l’université Ca’ Foscari de Venise. «Compte tenu de l’incertitude, de la fragilité et du nombre considérable de pièces, la reconstruction manuelle peut nécessiter des mois, voire des années, de travail minutieux.» Le projet RePAIR(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, a pris une nouvelle orientation: l’utilisation d’un système robotique intelligent associé à l’intelligence artificielle (IA) pour traiter, mettre en correspondance et assembler physiquement de manière autonome des artefacts de fracture. Le système a été testé sur des études de cas emblématiques provenant de Pompéi, dans le but de restaurer deux fresques de renommée mondiale, réduites en milliers de morceaux.
Reconstruction d’œuvres d’art fragmentées
Le projet RePAIR a mis au point un système intégré combinant la numérisation 3D portable, l’IA et une plateforme robotique à deux bras pour faciliter la reconstruction d’œuvres d’art fragmentées. Les fragments ont d’abord été scannés sur place à l’aide d’un dispositif d’acquisition spécialisé afin de produire des modèles 3D et des modèles couleur précis. Des algorithmes d’IA analysent ensuite la géométrie, les caractéristiques de surface et les motifs décoratifs pour suggérer des correspondances possibles, les archéologues et les conservateurs validant et guidant le processus. «Une fois l’hypothèse de reconstruction définie, un système robotique équipé de pinces souples et de capteurs de vision peut faciliter la manipulation et le positionnement minutieux des fragments», explique Marcello Pelillo. Le prototype a été testé au Parc archéologique de Pompéi, notamment avec des fragments de fresques provenant de la Maison des peintres au travail(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et de la Schola Armaturarum(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre).
Réduire l’intervention humaine tout en conservant les experts au cœur du processus
L’un des résultats les plus importants du projet a été la démonstration d’un flux de travail de bout en bout – numérisation, mise en correspondance basée sur l’IA et assistance robotique – qui peut fonctionner efficacement dans un contexte patrimonial réel. Le projet a montré que la technologie peut réduire le temps nécessaire à l’analyse et à l’organisation des fragments, tout en maintenant les experts au centre de la prise de décision. Les principaux défis consistaient à gérer la fragilité des matériaux, à traiter les fragments incomplets ou très dégradés et à tenir compte de l’incertitude inhérente à la reconstruction archéologique, où toutes les pièces ne sont pas disponibles et où toutes les solutions ne sont pas définitives. «Garantir la sécurité des opérations robotiques et une supervision humaine efficace constituaient des enjeux techniques et éthiques essentiels», note Marcello Pelillo.
Vers une archéologie de plus en plus automatisée
Plutôt que de remplacer les restaurateurs et archéologues humains, l’équipe de RePAIR considère la technologie comme un outil de soutien qui, avec l’aide de l’IA, peut aider à traiter de grandes quantités de données et proposer des hypothèses de reconstruction plus rapidement que les méthodes manuelles seules. La robotique permet également d’effectuer des tâches de manutention répétitives ou physiquement exigeantes, ce qui accélère le processus de reconstruction. «Cependant, l’interprétation, la validation et la responsabilité éthique restent fermement entre des mains humaines», ajoute Marcello Pelillo. «D’une manière plus générale, l’IA et la robotique s’inscrivent dans le cadre d’une transformation numérique plus large de l’archéologie, où la documentation avancée, l’analyse des données et l’assistance automatisée sont de plus en plus intégrées aux processus de recherche et de conservation.» Les chercheurs poursuivent leurs travaux en affinant les algorithmes, en améliorant les capacités de manipulation robotique et en explorant les applications à d’autres types de matériaux fragmentés du patrimoine culturel. «D’autres collaborations et essais devraient permettre d’étendre cette méthodologie à de nouvelles études de cas et à de nouveaux contextes, dans le but d’intégrer davantage ces outils dans les pratiques de conservation et de rendre les projets de reconstruction à grande échelle plus réalisables à l’avenir», explique Marcello Pelillo.