Inteligentna robotyka pomaga łączyć elementy z przeszłości
Rekonstrukcja zniszczonych dzieł sztuki jest jedną z najbardziej pracochłonnych procedur w archeologii. Niezliczone artefakty, od waz po freski, wyłaniają się w częściach z wykopalisk archeologicznych. Tworzą złożoną, trójwymiarową układankę – starożytne puzzle o zerodowanej powierzchni i wzorach bez zdjęcia, do którego można by się odnieść. „Z każdym fragmentem należy obchodzić się bardzo ostrożnie, zgodnie ze ścisłymi wytycznymi konserwacji, ponieważ nieprawidłowe połączenia lub nadmierna manipulacja mogą spowodować nieodwracalne szkody”, mówi Marcello Pelillo, profesor informatyki na Uniwersytecie Ca' Foscari w Wenecji. „Połączenie niepewności, kruchości i ogromnej liczby elementów oznacza, że ręczna rekonstrukcja może zająć miesiące, a nawet lata drobiazgowej pracy”. Zespół finansowanego przez UE projektu RePAIR(odnośnik otworzy się w nowym oknie) obrał nowy kierunek: wykorzystuje inteligentny system robotyczny w połączeniu ze sztuczną inteligencją (AI) do autonomicznego przetwarzania, dopasowywania i fizycznego montażu połamanych artefaktów. System został przetestowany w ramach studiów przypadku na kultowych artefaktach pochodzących z Pompejów. Ich celem było zrekonstruowanie dwóch światowej sławy fresków, rozbitych na tysiące kawałków.
Rekonstrukcja fragmentarycznych dzieł sztuki
W ramach projektu RePAIR opracowano zintegrowany system łączący przenośną digitalizację 3D, sztuczną inteligencję oraz dwuramienną platformę robotyczną, wspomagający rekonstrukcję rozdrobnionych dzieł sztuki. Fragmenty zostały najpierw zeskanowane na miejscu przy użyciu specjalnego zestawu do akwizycji danych w celu uzyskania precyzyjnych, trójwymiarowych modeli w kolorze. Następnie algorytmy AI analizowały geometrię, cechy powierzchni i wzory dekoracyjne, aby zasugerować możliwe dopasowanie, zaś archeolodzy i konserwatorzy zatwierdzali i kierowali procesem. „Po zdefiniowaniu hipotezy rekonstrukcji, zrobotyzowany system wyposażony w miękkie chwytaki i czujniki wizyjne pomaga w ostrożnym przenoszeniu i pozycjonowaniu fragmentów”, wyjaśnia Pelillo. Prototyp został przetestowany w Parku Archeologicznym w Pompejach m.in. na fragmentach fresków z Domu Malarzy przy Pracy(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i Schola Armaturarum(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
Ograniczenie udziału człowieka przy jednoczesnym zachowaniu centralnej roli ekspertów
Jednym z najważniejszych rezultatów projektu była demonstracja kompleksowego przepływu pracy – digitalizacji, dopasowywania opartego na sztucznej inteligencji i asysty robotów – który może być skutecznie wykorzystywany w kontekście rzeczywistego dziedzictwa. Projekt pokazał, że technologia może skrócić czas potrzebny na analizę i organizację fragmentów, jednocześnie angażując ekspertów do procesu decyzyjnego. Kluczowe wyzwania obejmowały zarządzanie kruchością materiałów, pracę z niekompletnymi lub silnie zdegradowanymi fragmentami oraz mierzenie się z nieodłączną niepewnością rekonstrukcji archeologicznej, w której nie wszystkie elementy są dostępne, a rozwiązania nie mają charakteru ostatecznego. „Nasze rozważania techniczne i etyczne koncentrowały się na zapewnieniu bezpiecznego manipulowania przez roboty oraz sensownego nadzoru ze strony człowieka”, zauważa Pelillo.
Postępująca automatyzacja archeologii
Zamiast zastępować ludzkich konserwatorów i archeologów, zespół projektu RePAIR traktuje technologię jako narzędzie wspomagające, które – przy wykorzystaniu sztucznej inteligencji – pozwala na sprawniejsze przetwarzanie dużych ilości danych oraz szybsze generowanie hipotez rekonstrukcyjnych niż tradycyjne metody ręczne. Robotyka pomaga również w powtarzalnych lub wymagających fizycznie zadaniach związanych z obsługą, przyspieszając proces rekonstrukcji. „Z drugiej strony interpretacja danych i ich walidacja oraz odpowiedzialność etyczna są wciąż w ludzkich rękach”, dodaje Pelillo. „Z szerszej perspektywy sztuczna inteligencja i robotyka stanowią element głębokiej transformacji cyfrowej w archeologii, w której zaawansowana dokumentacja, analiza danych oraz zautomatyzowane wsparcie są coraz ściślej integrowane z procesami badawczymi i konserwatorskimi”. Badacze kontynuują prace, udoskonalając algorytmy, poprawiając możliwości obsługi robotów i badając zastosowanie do innych rodzajów rozdrobnionych materiałów dziedzictwa kulturowego. „Oczekuje się, że dalsza współpraca i testy pozwolą rozszerzyć metodologię na nowe studia przypadków i konteksty, sprzyjając pełniejszej integracji tych narzędzi z praktyką konserwatorską oraz zwiększając wykonalność projektów rekonstrukcyjnych na dużą skalę w przyszłości”, mówi Pelillo.