Nel cuore dell'antica città di PompeiDove l'eruzione del Vesuvio del 79 d.C. seppellì tutto sotto cenere e pomice, un nuovo protagonista si è unito al team di conservazione: un robot guidato dall'intelligenza artificiale in grado di aiutare a restaurare affreschi andati in frantumi nei magazzini per decenni.
Lontano dall'immagine dell'archeologia classica basata solo su tavolozza e pennello, questo progetto combina robotica avanzata, algoritmi di intelligenza artificiale e tecniche di visione artificiale per riorganizzare i frammenti come se si trattasse di un monumentale puzzle, con migliaia di pezzi danneggiati e nessuna "foto di scena" che mostri il risultato finale.
Un laboratorio high-tech nel cuore di Pompei
Il sistema robotico fa parte di Riparazione, acronimo inglese di "Ricostruzione del Passato", un progetto di ricerca finanziato dall' Unione Europea che ha trasformato un'area del parco archeologico in un vero e proprio laboratorio di alta tecnologia applicata al patrimonio.
Secondo i responsabili del programma, la piattaforma è stata installata nel Casa rustica, un edificio statale all'interno del Parco archeologico di Pompei, ristrutturato e adattato per ospitare le necessarie attrezzature scientifiche, dai bracci robotici ai sistemi di acquisizione ed elaborazione delle immagini.
Il coordinatore del progetto, il professor Marcello Pelillo, dell'Università Ca' Foscari di Venezia, sottolinea che questa iniziativa ha avvicinato "mondi che sembravano molto distanti" tra loro: da un lato, le tecniche più avanzate di intelligenza artificiale e robotica; d'altra parte, archeologia tradizionale e conservazione dei beni culturali.
Nelle parole dei ricercatori, l'obiettivo è duplice: da un lato, avanzare nella ricostruzione fisica degli affreschiDall'altro, sviluppare strumenti che possano essere utilizzati in altri siti e musei in Italia, Spagna e nel resto d'Europa, dove migliaia di frammenti sono accumulati nei depositi in attesa di essere studiati.
Come funziona il robot che risolve i puzzle
Il sistema progettato nell'ambito di RePAIR è costituito da due bracci robotici identicimontato su un torso comune, dotato di sensori di visione che consentono di analizzare dettagliatamente ogni frammento e di localizzarne la posizione nello spazio.
Ogni braccio termina in una specie di "mano morbida" di struttura flessibilein grado di trattenere con una presa delicata pezzi estremamente fragili, riducendo al minimo il rischio di ulteriori danni alle superfici già rovinate dall'eruzione, dal passare del tempo e, in alcuni casi, dai bombardamenti della seconda guerra mondiale.
Il flusso di lavoro inizia con il digitalizzazione dei frammentiImmagini dettagliate di ogni pezzo vengono acquisite e memorizzate in un sistema informatico. Utilizzando queste informazioni, algoritmi di intelligenza artificiale tentano di "risolvere" il puzzle analizzando bordi, decorazioni, colori, forme e possibili corrispondenze tra i frammenti.
Una volta che il software propone una possibile soluzione, questa viene inviata al piattaforma hardwaredove i bracci robotici posizionano i componenti nella posizione calcolata. Questo assemblaggio automatizzato consente di testare le combinazioni molto più rapidamente rispetto al lavoro puramente manuale.
Pelillo riassume la sfida ricordando a tutti che si tratta di un puzzle. "estremamente complesso"con centinaia o migliaia di frammenti, spesso molto deteriorati e senza che sappiamo in anticipo come sarà l'immagine finale, il che costringe l'IA a lavorare praticamente alla cieca, senza un modello di riferimento completo.
Affreschi iconici: dalla Casa dei Pittori alla Schola Armaturarum
La fase di test del robot si è concentrata su due gruppi di prodotti freschi considerati emblematico del patrimonio mondiale e che si trovavano in uno stato frammentario nei magazzini del parco.
Il primo corrisponde a soffitto di alcune stanze della Casa dei Pittori che lavorano all'Isola dei Casti Amanti (spesso chiamata anche Casa dei Pittori in Azione), danneggiata dall'eruzione del Vesuvio e letteralmente fatta a pezzi dai bombardamenti che colpirono Pompei durante la Seconda Guerra Mondiale.
Il secondo gruppo di opere sono gli affreschi della Schola Armaturarum, un edificio legato alle associazioni dei gladiatori, il cui crollo nel 2010 ha lasciato gran parte della sua decorazione murale gravemente danneggiata e non ancora completamente restaurata.
Entrambi i set presentano esattamente il tipo di problema che questo progetto vuole affrontare: migliaia di resti sparsicon lacune, superfici erose e pezzi misti che potrebbero anche appartenere a opere diverse, cosa che complica notevolmente il lavoro dei restauratori.
Come spiega il direttore del Parco Archeologico di Pompei, Gabriel ZuchtriegelLa forma e la decorazione uniche di ogni frammento consentono teoricamente di ricomporre l'insieme, ma "nessun essere umano potrebbe farlo da solo" quando si ha a che fare con volumi così enormi di materiale danneggiato, quindi l'aiuto dell'intelligenza artificiale diventa fondamentale.
Intelligenza artificiale e archeologia: collaborazione, non sostituzione
Nonostante la rilevanza mediatica del robot, i dirigenti di RePAIR insistono sul fatto che il La tecnologia non è destinata a sostituire gli archeologima per supportarli in uno dei compiti più lenti e frustranti del loro lavoro: la ricomposizione dei materiali frammentati.
Per addestrare il sistema, il team ha creato repliche artificiali dei frammenti Grazie ai modelli digitalizzati, il robot potrebbe esercitarsi con parti non autentiche durante la fase di test, riducendo il rischio di danni al materiale originale.
L'interfaccia sviluppata consente agli esperti di pittura murale e restauro interagire con il sistema, convalidare o correggere le soluzioni proposte dall'IA e contribuire con il proprio giudizio basato sull'esperienza, in particolare per quanto riguarda stile, tecnica e iconografia.
Parallelamente al lavoro con il robot, un team di specialisti dell' Università di LosannaGuidato dal professor Michel E. Fuchs, il team ha dedicato anni allo sviluppo di un programma di studio e ricomposizione manuale, basato sull'analisi morfologica, stilistica e tecnica di ogni frammento, integrato con i risultati generati dalla macchina.
Questo approccio ibrido, che combina calcolo automatizzato ed esperienza umana— Sta emergendo come punto di riferimento per i futuri progetti europei nei siti archeologici e nei musei, dove la collaborazione tra discipline diventerà sempre più comune.
Un progetto europeo con un impatto oltre l'Italia
RePAIR è stato lanciato nel Settembre di 2021 ed è coordinato dall'Università Ca' Foscari di Venezia, con la partecipazione di diversi Centri e istituzioni di ricerca europei, tra cui l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) e lo stesso Parco Archeologico di Pompei come principale banco di prova.
Il progetto è finanziato da Unione EuropeaSi rafforza così la dimensione comunitaria di un’iniziativa che non si limita a risolvere un caso specifico di Pompei, ma aspira a gettare le basi per nuovi strumenti applicabili a patrimonio culturale in tutta Europa, tra cui quello conservato in Spagna.
Musei, parchi archeologici e depositi di reperti frammentari potrebbero trarre vantaggio nei prossimi anni dall' metodologie sviluppate In questo esperimento abbiamo adattato algoritmi e robotica a diverse tipologie di supporti: non solo affreschi, ma anche ceramiche, sculture o elementi architettonici.
Nei magazzini di molti siti archeologici europei sono conservati migliaia di frammenti ancora da ricomporre che, per mancanza di tempo e risorse umane, non è stato possibile studiare in modo approfondito. Se la tecnologia si dimostrasse affidabile, potrebbe accelerare significativamente i processi di classificazione, ricostruzione e documentazione.
I sostenitori del programma insistono, tuttavia, sul fatto che qualsiasi implementazione più ampia debba essere effettuata con criteri di conservazione e monitoraggio molto rigorosiper garantire che l'uso di robot e algoritmi non comprometta l'integrità delle opere originali.
Archeologia del futuro: sfide e possibilitÃ
Uno degli aspetti più complessi del progetto è la natura stessa del materiale con cui lavora il robot: pezzi incompleti, erosi e mischiatiche spesso rappresentano solo una piccola parte dell'opera originale, lasciando grandi lacune impossibili da colmare completamente.
Gli algoritmi devono anche occuparsi di incertezza sull'origine esatta di molti frammenti: sebbene siano conservati negli stessi depositi, possono corrispondere a stanze diverse, a tempi diversi o addirittura a edifici molto distanti tra loro, il che costringe il sistema a scartare combinazioni apparentemente valide ma errate.
Per gestire questa complessità , gli sviluppatori si sono rivolti a tecniche avanzate di visione artificiale e l'apprendimento automatico, in grado di valutare simultaneamente la forma, lo spessore dell'intonaco, il motivo decorativo, i colori e le possibili continuità tra tratti e motivi pittorici.
Il direttore del parco, Gabriel Zuchtriegel, vede questa linea di lavoro come un'anteprima di quello che potrebbe essere il archeologia del futuroIn cui l'intelligenza artificiale avrà un ruolo centrale non solo nella ricostruzione degli affreschi, ma anche nella gestione dei dati, nella documentazione degli scavi e nella creazione di modelli virtuali accessibili al pubblico.
I progressi compiuti a Pompei, uno dei siti archeologici più famosi al mondo, possono servire da vetrina per promuovere progetti simili in altri siti europei, favorendo un rete di collaborazione tra istituzioni che condividono tecnologie, database e protocolli operativi.
L'esperienza di questo robot guidato dall'intelligenza artificiale a Pompei dimostra che, quando combinato ricerca all'avanguardia, cooperazione internazionale e conoscenza archeologicaÈ possibile restituire la forma – e in parte anche la storia – a opere che sembravano condannate a rimanere frammentate in scatole di magazzino, aprendo una promettente strada per la conservazione del patrimonio in Italia, Spagna e nel resto d’Europa.