Umetna inteligenca je razkrila skrivnost starodavnega rimskega rokopisa, ki je bil nedostopen skoraj 2000 let

Članek smo povzeli po spletnem portalu www.nature.com.

Razvozlanje starodavnih rokopisov iz rimskega mesta Herculaneum je ena največjih ugank v znanstveni zgodovini. Ta misteriozna zgodba je prinesla razsvetlitev v razumevanju antične preteklosti. Karboniziran rokopis iz rimskega mesta Herculaneum, ki je ležal nespremenjen od leta 79, ko ga je pokopal izbruh Vezuva, je zdaj postal berljiv zahvaljujoč izjemni uporabi umetne inteligence.

21-letni študent računalniške znanosti, Luke Farritor z Univerze v Nebraski-Lincoln, je razvil algoritem strojnega učenja, ki je prepoznal grške črke na papirusu, vključno s πορϕυρας (porphyras), kar pomeni “vijolično”. Farritor je izkoristil subtilne razlike v površinski strukturi, da je svojo nevronsko mrežo naučil prepoznavati črnilo.

FOTO: scrollprize.org

Federica Nicolardi, papirologinja na Univerzi v Neaplju v Italiji, ki je bila del akademskega odbora, odgovornega za pregled Farritorjevih odkritij, pravi:

“Ob prvem pogledu na sliko sem bila osupla. To je bil neprecenljiv trenutek. Sedaj lahko končno vidimo, kaj se skriva znotraj teh zvitkov.”

Zgodba se začne leta 79, ko je izbruh Vezuva pokopal mesto Herculaneum pod 20 metri vulkanskega pepela. Prvi poskusi razvozlanja papirusov so pustili le razbitine, in znanstveniki so mislili, da bo ostale zvitke nemogoče razvozlati ali prebrati.

Vezuvijski izziv

Vesuvijski izziv je tekmovanje, ki ponuja nagrade za razvozlanje zvitih rokopisov, je razglasilo posebno nagrado v višini 40.000 dolarjev za razvozlanje več kot 10 znakov na 4 kvadratnih centimetrih papirja. Luke Farritor je bil tisti, ki je osvojil to posebno nagrado.

“Končno videti črke in besede na zvitku je neverjetno vzpodbujajoče,”

pravi Thea Sommerschield, zgodovinarka stare grške in rimske zgodovine na Univerzi Ca’ Foscari v Benetkah, Italija.

“Razvozlanje teh papirusov bi lahko popolnoma spremenilo naše razumevanje antične zgodovine in literature. Večina klasičnih besedil, ki jih poznamo danes, izhaja iz dolgoletnega prepisovanja pisarjev. Nasprotno pa Herculaneumska knjižnica vsebuje dela, ki jih ni mogoče najti nikjer drugje, saj izvirajo neposredno od avtorjev.”

FOTO: scrollprize.org

Brent Seales, računalniški znanstvenik in soustanovitelj Vesuvijskega izziva, je skupaj s svojo ekipo porabil več let za razvoj metod “virtualnega odvijanja” izjemno tankih plasti z uporabo računalniške tomografije z rentgenskimi žarki in njihovo predstavitev kot niza ravnih slik. Do leta 2016 je Seales, ki deluje na Univerzi v Kentuckyju v Lexingtonu, poročal o uspešnem prebiranju ožganega zvitka iz En-Gedija v Izraelu, pri čemer je razkril odseke Knjige Levitikusa – dela Judovske Tore in krščanskega Starega zaveza – napisanega v 3. ali 4. stoletju n. št.

Vendar je črnilo na En-Gedi zvitku vsebovalo kovino, zato je bilo vidno na CT skenih. Črnilo na starih Herculaneum zvitkih pa je bilo na osnovi oglja, praktično črnilo in voda, s podobno gostoto na skenih kot papirovska površina, zato ga ni bilo mogoče zaznati s prostim očesom. Seales je ugotovil, da bi CT skeni lahko zajeli majhne razlike v teksturi, ki bi lahko razlikovale območja papirja, ki je bilo prevlečeno z črnilom.

To je dokazal s tem, da je treniral umetno nevronsko mrežo za prepoznavanje črk v rentgenskih slikah odprtih Herculaneum fragmentov. Leta 2019 je nato skeniral dva nedotaknjena zvitka iz Inštituta Francije v Parizu v Diamond Light Source, sincrotronskem rentgenskem objektu blizu Oxforda v Združenem kraljestvu, s trenutno najvišjo ločljivostjo (4-8 mikrometrov na 3D slikovni element, ali voxel).

Celotno prebiranje zvitka je še vedno velik izziv, zato je Sealesova ekipa svoje skene in kodo javno objavila in sprožila Vesuvijski izziv. Seales je dejal.

“Vsi smo se strinjali, da bi raje čim prej prišli do branja vsebine, kot da bi poskušali zadrževati vse.”

Približno 1500 ekip je kmalu sodelovalo prek platformskega orodja Discord, kjer so razpravljali in sodelovali. Nagrade so bile načrtovane v več stopnjah, in ob vsakem doseženem mejniku je zmagovalna koda postala javna, tako da jo je lahko uporabil vsakdo. Luke Farritor, ki ga je zanimala starodavna zgodovina in se je sam naučil latinščine že v otroštvu, se je takoj vključil.

FOTO: scrollprize.org

Hkrati je Sealesova ekipa delala na virtualnem odvijanju, sproščajoč slike izravnanih kosov papirja za analizo tekmovalcev. Ključen trenutek je prišel konec junija, ko je eden od tekmovalcev opazil, da je črnilo občasno vidno s prostim očesom na nekaterih slikah, v obliki subtilne teksture, ki so jo kmalu poimenovali ‘crackle’ (razpoke). Farritor se je nato osredotočil na razpoke, ki so dale dodatne namige o črkah.

Papirologi so enako navdušeni

Beseda “vijolično” doslej ni bila prebrana na odprtih Herculaneumskih zvitkih. Vijolično barvilo je bilo v antičnih časih izjemno cenjeno in izhajalo iz žlez morskih polžev, zato bi izraz lahko pomenil vijolično barvo, oblačila, družbeni status tistih, ki so si lahko privoščili to barvilo, ali celo same polže. Vendar je pomembno poudariti, da je prebiranje katere koli besede pomembno, saj ta napredek “nam potencialno odpira vrata do rekonstrukcije besedila na celotnem zvitku,” vključno z naslovom in avtorjem, kar bo omogočilo identifikacijo in datiranje del.

Yannis Assael, raziskovalec pri podjetju Google DeepMind v Londonu, opisuje Vesuvijski izziv kot “enkraten in navdihujoč.” Vendar poudarja, da gre za del širšega premika, kjer umetna inteligenca igra vse pomembnejšo vlogo pri preučevanju antičnih besedil. Lani sta Assael in Sommerschield izdala orodje umetne inteligence z imenom Ithaca, ki je namenjeno pomoči raziskovalcem pri razlaganju datuma in izvora neznanih antičnih grških napisov ter pri predlaganju besedila za dopolnitev morebitnih vrzeli.

Seales upa, da bo strojno učenje odprlo vrata “nevidne knjižnice.” To vključuje besedila, ki so fizično prisotna, vendar jih ni mogoče videti, vključno s pergamom, ki se je uporabljala pri vezavi knjig v srednjem veku; palimpsesti, kjer poznejše pisanje prekrije starejše sloje; in kartonacija, kjer so se odrezki starega papirja uporabljali za izdelavo staroegipčanskih mumijskih škatel in mask. Vendar so trenutno vse oči uprte v Vesuvijski izziv. Rok za glavno nagrado je 31. december, in Seales opisuje vzdušje kot “polno neukročenega optimizma.” Luke Farritor že izvaja teste svojih modelov na drugih delih zvitka in je opazil veliko več znakov, ki se pojavljajo.