Как искусственный интеллект способствует расшифровке папирусов из Геркуланума

Ученым удалось виртуально восстановить папирусный свиток из библиотеки Геркуланума, древнеримского города, ставшего жертвой извержения Везувия в 79 г. н. э.

Свиток сильно поврежден, и его физическая раскатка приводит к его разрушению. Поэтому специалисты используют рентгеновское оборудование и искусственный интеллект для восстановления его содержимого.

«Мы уверены, что сможем прочитать почти весь свиток. Мы впервые можем это утверждать с уверенностью», — отметил управляющий проектом Vesuvius Challenge, Стивен Парсонс.

Великую библиотеку, насчитывающую более 1800 свитков, археологи нашли в XVIII веке в Вилле папирусов в Геркулануме. Считается, что это единственная хорошо сохранившаяся античная библиотека.

Папирусы Геркуланума хранятся в Бодлианской библиотеке, Институте Франции и музее Getty в Лос-Анджелесе. На протяжении многих лет они не подвергались воздействию, так как исследователи боялись их повредить.

«Ранее мы не могли увериться, что технологии достаточно безопасны и эффективны для извлечения информации из свитков», — говорит Николь Гилрой, глава отдела сохранности книг Бодлианской библиотеки.

В рамках данного проекта команда вынуждена была достать один свиток из хранения. Он был помещен в специальный корпус и направлен в Diamond Light Source — синхротрон в Оксфордшире.

Синхротрон разгоняет электроны до скорости почти света и дает возможности для более глубокого изучения, чем обычный рентген. Он позволяет получать изображения свитока, не причиняя ущерба тонкому папирусу.

«Это позволяет видеть объекты с точностью до тысячных миллиметра», — объясняет директор физических наук в Diamond, Адриан Манкузо.

Получивши изображения с помощью синхротрона, ученые создают 3D-реконструкцию. Далее они должны определить слои внутри свитка, который составляет около 10 метров папируса.

«Важно установить, где заканчивается один слой и начинается другой, чтобы «развернуть» цифровое изображение свитка», — уточняет Манкузо.

Затем искусственный интеллект помогает в поиске чернил на раскатанном свитке. Это задача не из простых, так как и папирус, и чернила состоят из углерода и их трудно различить.

«Ясно, что свиток полностью написан», — говорит Стивен Парсонс. «Теперь мы работаем над тем, чтобы отобразить текст с большей ясностью».

Первый серьезный шаг в изучении папирусов из Геркуланума был сделан в начале 2024 года, когда ученым под руководством Грациано Раноккья из Пизанского университета удалось прочитать около 1000 слов одного из свитков. Это открытие дало новые детали о жизни древнегреческого философа Платона, включая возможность новой теории о его захоронении.

Бодлианский свиток, скорее всего, также содержит философский текст, но команде потребуется проявить больше изобретательности — как со стороны специалистов, так и машин, чтобы подтвердить это с высокой степенью уверенности.

Коллективная работа ученых разных дисциплин помогает расшифровывать забытые написания и извлекать утраченные тексты. Одним из крупнейших открытий в классической филологии и античной истории XX века стала расшифровка линейного письма Б, обеспеченная архитектурным подходом Майкла Вентриса и дополненная лингвистом Джоном Чедвиком.

Цифровая реконструкция свитков из Геркуланума началась в 2000-х годах благодаря Бренту Силсу, профессору университетского центра Кентукки, специализирующемуся в областях машинного обучения, ИИ и компьютерного зрения.

В 2005 году, когда многие учреждения начали оцифровывать свои коллекции, Силс задумался о виртуальной раскатке свитков из Геркуланума.

Через четыре года он представил прототип и убедил Институт Франции предоставить свиток из своей коллекции (при условии, что свиток не покинет его территорию). Однако доступные вычислительные ресурсы оказались недостаточными для работы с изображениями.

К 2015 году технологии достигли достаточного уровня, и группа исследователей под руководством Силса смогла расшифровать манускрипт из синагоги Эйн-Геди в Израиле.

Однако внедрение аналогичных технологий для работы с папирусами из Геркуланума оказалось более сложным. Материал свитка Эйн-Геди был пергаментом, который отличался реакцией на рентгеновское излучение, что позволяло выделить текст. В то время как чернила на папирусе распознавать на снимках было почти невозможным.

Тогда Силс решил подключить искусственный интеллект к восстановлению текста на папирусах из Геркуланума.

Так был создан проект Vesuvius Challenge. В 2022 году Над Фридман, ранее исполнявший обязанности генерального директора компании GitHub, предложил Силсу организовать открытый конкурс для расшифровки свитков. Фридман и его инвестиционный партнер Дэниэль Гросс вложили 125 тысяч долларов, еще 1 миллион собрали среди других инвесторов и пользователей соцсетей, и в марте 2023 года проект стартовал.

Силс предоставил участникам сканы папирусов в высоком разрешении, а они, в свою очередь, разрабатывали модели машинного обучения для отличия текста от обугленного материала.

С тех пор организаторы проводили несколько раундов награждения участников. Каждый раз объявляется конкретная цель достигнутую и задание с соответствующими призами.

Участники конкурса зачастую не владеют древнегреческим языком, на котором, скорее всего, написаны тексты. Результаты их усилий передаются папирологам для оценки окончательного текста.

Весной 2024 года международная команда из трех студентов смогла выявить около 2000 греческих букв и за это получила 700 тысяч долларов.