Súčasné rozpoznávanie obrazov môže revolučným spôsobom zmeniť dokumentovanie a klasifikáciu nálezov. Podľa výskumníčky v oblasti umelej inteligencie Ayelet Tal však táto cesta bude náročnejšia, ako sa predpokladalo.
Je považovaný za všeliek na písanie textov, ale aj na vývoj nových liekov, presnejšie predpovede počasia a riešenie matematických úloh: umelá inteligencia. Existuje však jedna oblasť výskumu, ktorú digitálna revolúcia s výnimkou zriedkavých prípadov obišla – archeológia. Samozrejme, radarové technológie teraz umožňujú nahliadnuť pod zem bez vykopávok a moderné metódy analýzy DNA odhaľujú prekvapivé fakty z dávnej minulosti. Klasifikácia a reštaurovanie nálezov však naďalej zostávajú namáhavou ručnou prácou.
Ako by bolo pohodlné nájsť mincu alebo akýkoľvek iný artefakt a pomocou softvéru na rozpoznávanie obrazov získať za pár sekúnd informácie o jeho pôvode, veku a kultúre, s ktorou súvisí. Alebo pomocou inteligentného počítačového programu zhromaždiť v digitálnej podobe množstvo úlomkov a automaticky rekonštruovať chýbajúce časti. Veď s fotografiami a dokonca aj s obrazmi si programy založené na umelej inteligencii teraz poradia prekvapivo dobre.
Kamenistá cesta
Rovnako uvažuje aj počítačová vedkyňa a výskumníčka umelej inteligencie Ayelet Tal z Technionu, Izraelského technologického inštitútu, ktorá nedávno navštívila sympózium Visual Computing Trends organizované výskumným centrom Vrvis vo Viedni. „V Izraeli sa archeológii nedá vyhnúť. Každý krok, ktorý urobíte, robíte na základe tisícročnej histórie. To ma vždy fascinuje,“ hovorí. Keď sa rozprávala s archeológmi z Univerzity v Haife a zistila, že by konečne chceli používať počítačové nástroje, okamžite sa pripojila k projektu.
„Myslela som si, že je to jednoducho ideálne. Pomocou našich algoritmov môžeme výrazne zjednodušiť ich výskum.
Rýchlo riešime úlohy, vzniká niekoľko vedeckých publikácií a všetci sú spokojní,“ spomína Tal. Dnes, po 15 rokoch a po rôznych spoločných výskumoch, sa smeje nad svojou vtedajšou naivitou. Najväčším problémom však nebola absencia technického vybavenia alebo slabá výpočtová kapacita univerzít, ale vysoká špecializácia tejto oblasti.
„Väčšina archeologických databáz je veľmi malá a navyše nie je verejne prístupná. Na naučenie modelu pečiatok, amuletov alebo mincí z určitého obdobia a kultúrneho obdobia sú potrebné špeciálne znalosti, ktoré niekedy nemajú ani doktorandi,“ vysvetľuje. Pri skladaní častí puzzle, napríklad pri rekonštrukcii artefaktov, rozpoznávanie obrazov sťažuje fakt, že okraje častí sú často vyblednuté, rozštiepené alebo poškodené, a preto nemajú jasne vymedzené geometrické línie.
Tisíce tlačiarenských razidiel
Napriek týmto prekážkam a obmedzeniam výskum a vývoj Tala a jej partnerov viedli k niekoľkým pôsobivým projektom. Jeden z nich zahŕňa obrovský katalóg tisícročných tlačiarenských razidiel nájdených v regióne južného Levantu – území súčasného Izraela vrátane palestínskych území.
Na základe databázy zhromaždenej na univerzitách v Berne, Zürichu a Tel Avive vyvinul Tálov tím softvér na rozpoznávanie obrazov, ktorý dokáže digitálne zaznamenať vzory pečatí a porovnávať podobné artefakty.
Podobne ako v Google a iných moderných vyhľadávačoch, výskumníci môžu teraz nahrať obrázok nového artefaktu spolu s vyhľadávacími parametrami, ako sú symboly, farby alebo miesto nálezu, a získať návrhy podobných pečatí, čo výrazne uľahčuje určenie času a miesta pôvodu. Aby to fungovalo a katalóg mohol nájsť správne krížové odkazy a správne klasifikovať nové záznamy, používajú sa klasické metódy umelej inteligencie, ako je hlboké učenie.
Na snímke obrazovky softvéru Ayelet Tal a jej tímu je vidieť, ako počítač vyhľadáva podobné kombinácie znakov v databáze obsahujúcej tisíce pečiatok-amuletov vytvorených v priebehu mnohých storočí.
To, čo pre väčšinu znie triviálne, je pre archeologickú komunitu prelomom, ako potvrdzuje Stefan Munger z Inštitútu judaistiky Bernskej univerzity. „Často, keď sa vám dostane do rúk artefakt, uvedomíte si, že ste už videli niečo veľmi podobné. Predtým to znamenalo bežať do knižnice a listovať v príslušných knihách alebo ručne prehľadávať vlastnú digitálnu databázu, záznam po zázname,“ vysvetľuje Münger. To, čo predtým zaberalo veľa hodín a nervov, teraz vykonáva špeciálne vyvinutý archeologický vyhľadávač za pár sekúnd.
Abstraktné symboly
Softvér vyhľadáva podobné artefakty podľa symbolov vyrytých na pečatiach, ktoré abstrahuje vo forme digitálnych obrázkov. Tieto symboly, z ktorých mnohé sú staré 2500 až 4000 rokov, sa líšia od vyobrazení zvierat a špirálových vzorov až po bohyne plodnosti, vyobrazenia násilia, ako aj symboly zlata a ankh.
„Ikonografia umožňuje vyvodiť mnoho záverov o politických a spoločenských procesoch v regióne. Aké boli mocenské pomery? Aká náboženstvo, aký systém viery dominoval, ako vyzerala kultúrna identita?“ Tak Münger zhrňuje význam tlačených pečatí, ktoré sa na mnohých miestach nosili ako amulety. „Sú to o to dôležitejšie svedectvá a orientačné body, pretože priamych zdrojov o tomto období v regióne prakticky neexistujú.“
Podľa Müngera nie je dôležité, že niektoré „príbuzné“ nálezy uvedené v programe vôbec nezodpovedajú skutočnosti. Ak sa totiž medzi prvými 10 – 20 výsledkami nachádza artefakt, ktorý jednoznačne zodpovedá hľadanému, skúseným archeológom zvyčajne neunikne.
Predtým sa takéto pečate museli na dokumentáciu fotografovať a kresliť ručne. Teraz túto prácu môže čiastočne vykonávať umelá inteligencia, ale ručne nakreslená dokumentácia je predsa len presnejšia.
Zároveň však expertka na umelú inteligenciu Talová nepovažuje umelú inteligenciu za náhradu za skúsenosti a dlhoročné znalosti odborníkov. „Pokiaľ ide o inteligenciu na úrovni odborníkov, tieto generalizujúce modely umelej inteligencie nenahradia ľudí. Môžu však byť dôležitými nástrojmi,“ je presvedčená Talová. Skutočnosť, že počítačová vedkyňa dospela k takémuto záveru, prinútila Mungera zreteľne si vydýchnuť, hoci vidí obrovský potenciál pre klasifikáciu a dokumentáciu, ako aj pre celú oblasť výskumu.
Chýbajúca intuícia
Takýto rozpoznávací softvér otvára nové možnosti nielen pre odborníkov. Munger je presvedčený, že môže uľahčiť prácu amatérskym výskumníkom a byť užitočný aj v kriminalistike. Napríklad, ak budú artefakty ukradnuté alebo sa nelegálne dostanú na čierny trh, pomocou takéhoto softvéru budú môcť orgány rýchlo rozpoznať a identifikovať cenné odcudzené predmety.
„Jedna zložka, ktorú umelá inteligencia pravdepodobne ešte dlho nebude mať, je intuícia,“ hovorí teológ. „Práve v archeológii zvyčajne dochádza k interakcii medzi zmyslovými vnemami, teda zrakovými a hmatovými, a, samozrejme, dlhoročnými skúsenosťami. Často intuitívne pochopíte, kde začať hľadať, aby ste rozlúskli záhady spojené s nálezom.“
