La robotica intelligente viene in aiuto per ricostruire il passato
La ricostruzione di opere d’arte in frantumi è una delle procedure più laboriose dell’archeologia: innumerevoli reperti, dai vasi agli affreschi, emergono in tanti pezzi dagli scavi archeologici, e rimetterli insieme è come lavorare a un complesso puzzle 3D, un antico mosaico di superfici e schemi erosi senza disporre di alcuna immagine di riferimento. «Ogni frammento deve essere maneggiato con grande cura secondo rigorosi standard di conservazione, poiché giunzioni errate o manipolazioni eccessive possono causare danni irreversibili», spiega Marcello Pelillo, docente di informatica presso l’Università Ca’ Foscari di Venezia. «La combinazione di incertezza, fragilità e gran numero di pezzi implica che la ricostruzione manuale può richiedere mesi o addirittura anni di lavoro meticoloso.» Il progetto RePAIR(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, ha preso una nuova direzione, ovvero quella di utilizzare un sistema robotico intelligente abbinato all’intelligenza artificiale (IA) per elaborare, abbinare e assemblare fisicamente in modo autonomo i manufatti frantumati. Il sistema è stato testato su casi di studio emblematici di Pompei con l’obiettivo di restaurare due affreschi di fama mondiale, ridotti in migliaia di pezzi.
Ricostruire opere d’arte frammentate
Il progetto RePAIR ha sviluppato un sistema integrato che combina digitalizzazione 3D portatile, IA e una piattaforma robotica a doppio braccio per supportare la ricostruzione di opere d’arte frammentate. In primo luogo, i frammenti sono stati scansionati in loco utilizzando un set di acquisizione dedicato per produrre modelli 3D e a colori accurati; quindi, gli algoritmi di IA hanno analizzato la geometria, le caratteristiche della superficie e i motivi decorativi per suggerire possibili corrispondenze, mentre gli archeologi e i conservatori convalidavano e guidavano il processo. «Una volta definita un’ipotesi di ricostruzione, un sistema robotico dotato di pinze morbide e sensori di visione è in grado di assistere nell’attenta manipolazione e nel posizionamento dei frammenti», spiega Pelillo. Il prototipo è stato testato presso il Parco Archeologico di Pompei, includendo frammenti di affreschi provenienti dalla Casa dei Pittori al Lavoro(si apre in una nuova finestra) e dalla Schola Armaturarum(si apre in una nuova finestra).
Ridurre l’apporto umano mantenendo l’importanza centrale degli esperti
Uno dei risultati più importanti del progetto è stata la dimostrazione di un flusso di lavoro end-to-end, ovvero digitalizzazione, abbinamento basato sull’IA e assistenza robotica, che può operare efficacemente in un contesto patrimoniale reale. RePAIR ha dimostrato che la tecnologia può ridurre il tempo necessario per analizzare e organizzare i frammenti, mantenendo gli esperti al centro del processo decisionale. Le sfide principali hanno riguardato la gestione della fragilità dei materiali, dei frammenti incompleti o altamente degradati e dell’incertezza intrinseca della ricostruzione archeologica, ambito in cui non tutti i pezzi sono disponibili e non tutte le soluzioni sono definitive. «Garantire una manipolazione robotica sicura e una significativa supervisione umana sono state considerazioni tecniche ed etiche di fondamentale rilevanza», osserva Pelillo.
Verso un’archeologia sempre più automatizzata
Piuttosto che strumento volto a sostituire i conservatori e gli archeologi umani, il team di RePAIR vede la tecnologia come un supporto che, con l’aiuto dell’IA, può aiutare a elaborare grandi quantità di dati e proporre ipotesi di ricostruzione più rapidamente rispetto ai soli metodi manuali. La robotica è inoltre d’aiuto nelle attività di movimentazione ripetitive o fisicamente impegnative, accelerando il processo di ricostruzione. «Tuttavia, l’interpretazione, la convalida e la responsabilità etica rimangono saldamente nelle mani dell’essere umano», aggiunge Pelillo. «Più in generale, l’IA e la robotica fanno parte di una più ampia trasformazione digitale dell’archeologia nell’ambito della quale la documentazione avanzata, l’analisi dei dati e l’assistenza automatizzata sono sempre più integrate nei flussi di lavoro della ricerca e della conservazione.» I ricercatori stanno proseguendo il proprio lavoro affinando gli algoritmi, migliorando le capacità di manipolazione robotica ed esplorando le applicazioni ad altri tipi di materiali frammentati del patrimonio culturale. «Prevediamo ulteriori collaborazioni e prove volte a espandere la metodologia a nuovi casi di studio e contesti, con l’obiettivo di integrare maggiormente questi strumenti nella pratica della conservazione e rendere più fattibili in futuro progetti di ricostruzione su larga scala», conclude Pelillo.