l’intelligenza artificiale ricompone i frammenti degli affreschi

La tecnologia incontra la storia: grazie a un progetto europeo i frammenti degli affreschi di Pompei, ridotti in pezzi dal tempo e dai bombardamenti, stanno trovando nuova vita grazie a robot e algoritmi di intelligenza artificiale. Una sperimentazione che promette di rivoluzionare il lavoro degli archeologi.

Volg al termine il progetto di ricerca RePair, acronimo di Reconstructing the Past: Artificial Intelligence and Robotics Meet Cultural Heritage, finanziato dall’Unione Europea, che ha inteso sperimentare la realizzazione di una infrastruttura robotica, guidata dall’intelligenza artificiale e l’uso di algoritmi per la ricomposizione di affreschi di Pompei in frammenti, come in un puzzle. Il prototipo è stato validato con prime prove sperimentali sul campo presso il Parco Archeologico di Pompei, dimostrando che la robotica e l’intelligenza artificiale potranno in futuro facilitare il lavoro degli archeologi.

La ricerca ha avuto per oggetto due esempi iconici di grandi affreschi del patrimonio culturale mondiale che si trovano in stato frammentario e sono conservati nei depositi del Parco Archeologico di Pompei. Si tratta degli affreschi del soffitto di ambienti della Casa dei Pittori al Lavoro nell’Insula dei Casti Amanti, danneggiati nel corso della eruzione del 79 d.C. e poi ridotti in frantumi in seguito ai bombardamenti della Seconda Guerra Mondiale e degli affreschi della Schola Armaturarum, determinati dal crollo dell’edificio nel 2010 e in parte ancora non ricollocati.

Nel primo caso sul contesto già lavoravano a partire dal 2018 un gruppo di esperti di pitture murali dell’Università di Losanna, guidato dal professor Michel E. Fuchs, con un programma di studio e di ricomposizione manuale, con cui i ricercatori del progetto RePair hanno avuto confronto.

Partito a settembre 2021, il progetto è stato coordinato dall’Università Ca’ Foscari di Venezia e ha coinvolto università e istituti di ricerca in Europa e in Italia, tra cui l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) e il Parco Archeologico di Pompei sede d’eccezione e campo sperimentale di applicazione del progetto. Tra i partner stranieri la Ben-Gurion University of the Negev di Israele, l’Associacao do Instituto Superior Tecnico Para a Investigacao e Desenvolvimento del Portogallo, la Rheinische Friedrich Wilhelms Universitat di Bonn in Germania.

“Dopo quattro anni di lavoro si è concluso il progetto europeo RePair, una cooperazione internazionale che ha messo insieme mondi apparentemente lontani, le più avanzate tecniche di intelligenza artificiale e la robotica, con l’archeologia e la preservazione dei beni culturali, patrimonio dell’umanità – commenta Marcello Pelillo, Professore all’Università Ca’ Foscari di Venezia e coordinatore di progetto – Ha rappresentato un primo, pionieristico passo verso un traguardo ambizioso: eliminare una delle attività più laboriose e frustranti della ricerca archeologica, consentendo così di convogliare energie e competenze preziose verso attività più propriamente scientifiche e creative”.

L’infrastruttura robotica è stata posizionata presso Casina Rustica, edificio demaniale all’interno del Parco Archeologico di Pompei, ristrutturato e rifunzionalizzato per ospitare le attrezzature tecnologiche necessarie. Mentre i team di robotica si sono occupati della progettazione e realizzazione del sistema, gli esperti in intelligenza artificiale e machine learning hanno elaborato e definito gli algoritmi per la ricomposizione degli affreschi.

Per potere studiare i reperti e preservarli ulteriormente, il gruppo di ricerca ha realizzato, in seguito alla digitalizzazione dei frammenti, delle repliche artificiali, in modo che il sistema robotico potesse manipolare pezzi non autentici nelle fasi di test.

“Dopo aver acquisito e digitalizzato le immagini dei singoli frammenti il sistema cerca di risolvere il “puzzle” e la soluzione trovata viene inviata alla piattaforma hardware che, utilizzando due bracci robotici dotati di ‘soft hand’, colloca automaticamente i frammenti nella posizione desiderata. Si tratta di un puzzle estremamente complesso, formato da centinaia o migliaia di frammenti spesso logorati o gravemente danneggiati, senza conoscere in anticipo quale dovrebbe essere il risultato finale – spiega il professor Pelillo – Manca, per così dire, l’immagine sulla scatola che possa guidare il lavoro. Inoltre, i pezzi recuperati rappresentano frequentemente solo una porzione dell’opera originaria, rendendo inevitabili ampie o numerose lacune nella ricostruzione. A complicare ulteriormente il processo, vi è la difficoltà di stabilirne l’effettiva provenienza, poiché non di rado i frammenti, pur appartenendo a opere differenti, risultano mescolati tra loro. Per affrontare questo formidabile problema abbiamo impiegato sofisticate tecniche di Intelligenza Artificiale e realizzato un’interfaccia che consente agli archeologi di dialogare con il sistema”.

“Il futuro dell’archeologia presuppone un uso eticamente corretto dell’intelligenza artificiale. È una grande sfida – sottolinea il direttore del Parco Archeologico, Gabriel Zuchtriegel – affrontare la ricomposizione di una immensa mole di frammenti, come ad esempio quelli danneggiati durante i bombardamenti di Pompei nel 1943, e che dovrebbe essere possibile grazie alla forma e alla decorazione singolare di ogni elemento. Ma nessun essere umano ci riuscirebbe da solo. È qui che entra in gioco l’intelligenza artificiale, che ci aiuta ad affrontare la complessità dei materiali archeologici, e che in futuro avrà un ruolo centrale nell’archeologia, se pensiamo anche alle quantità di dati che emergono negli scavi di archeologia preventiva su cantieri in tutta Italia. Ci vogliono, tuttavia, competenze e valori condivisi per utilizzare l’intelligenza artificiale in modo scientificamente ed eticamente corretto e Pompei sta partecipando a questo sviluppo globale.” (di Paolo Martini)