Новые технологии
Новая комплексная компьютерная программа, разработанная в Израиле, распознаёт отпечатки пальцев гончара на глиняных сосудах, которым несколько тысяч лет. Это новое слово в исследованиях керамики и других археологических находок.
В конце 80-х гг. на севере Израиля, в районе перекрёстка Ханания, в ходе археологических работ была обнаружена деревня гончаров римской эпохи, упоминание о которой встречается в Мишне и Талмуде. Археологи нашли две печи для обжига, расположенные на расстоянии 200 м друг от друга. Даже опытные исследователи не смогли найти различия между сосудами, изготовленными в этих двух печах. Недавно все черепки были отсканированы цифровым сканером и проанализированы с помощью графических и статистических программ. В результате были чётко выделены две группы черепков, фактически - две мастерских, два поколения или два периода работы одного и того же мастера.
Система, состоящая из цифрового сканера и сопутствующих программ, в настоящее время активно вовлекается в работу Управления древностей. "До сегодняшнего дня изучение керамики сильно зависело от человеческого взгляда, от личного впечатления - теперь этим будет заниматься компьютер", - говорит профессор Гидеон Авни (Gideon Avni), глава отдела археологии Управления древностей. "Но главное то, что эта технология открывает перед нами целый спектр вопросов, которыми мы раньше не могли заниматься".
Сосуды, их черепки и осколки - это самый распространённый археологический материал в Израиле. По самым осторожным подсчётам, на раскопках археологи достают из-под земли от сотен тысяч до миллионов черепков ежегодно. Однако полевая работа - это самый лёгкий этап в работе археолога сказала бы я ему, да стесняюсь. После окончания раскопок начинается самое сложное - регистрация, зарисовка каждого черепка и попытка понять, как выглядел целый сосуд и как он соотносится с другими сосудами на этом памятнике и на других раскопках. Эта работа длится иногда долгие годы после завершения полевого сезона. Многие и многие часы уходят на зарисовку находок, их компьютерную обработку и поиск предыдущих исследований для сравнения найденных материалов.
Цифровой сканер и компьютерная программа, разработанные в результате совместных усилий исследователей из Управления древностей, Института Вейцмана и Еврейского университета, не только позволят сократить объём работы технических художников и археологов, но и откроют новые горизонты в археологической науке. Конечная цель - будущее науки о прошлом* - это создание национальной базы данных обо всех найденных на раскопках черепках - что-то вроде Гугла для археологов. Уже сегодня учёные, сканирующие свои находки на цифровом сканере, могут получить не только точное трёхмерное изображение черепка - со всеми его выпуклостями, неровностями и трещинами. Компьютер рассчитает предполагаемую форму исходного целого сосуда и определит его принадлежность к той или иной культуре и группе, вплоть до распознавания отпечатков пальцев гончара, изготовившего этот сосуд тысячу, две тысячи, пять тысяч лет назад. Чем больше данных будет внесено в базу, тем больше информации можно будет получить о связях между различными поселениями и культурами, из чего в конечном итоге складывается подробная картина прошлого.
Разработчик программы Авшалом Карасик со сканером. Фото: Эмиль Салман
Программу, аналогов которой, насколько нам известно, нет, разработал доктор Авшалом Карасик (Avshalom Karasik) в качестве диссертационной работы, в сотрудничестве с профессором Узи Смилянски (Uzi Smilansky) из Института Вейцмана, физиком-теоретиком, который обратил свои знания на пользу археологии. "Я изучал археологию и математику, потому что эти две области меня интересовали", - говорит Карасик. - "Но я не думал, что удастся их совместить".
Начиная с конца 19 века, археологическая наука опирается на черепки как средство датировки и классификации материальной культуры, обнаруженной на каждом конкретном памятнике. Само по себе фиксирование керамических находок в цифровом виде - это не новость, уже в 90-е гг. археологи фотографировали найденные ими сосуды, главным образом для того, чтобы проиллюстрировать свои презентации на конференциях снимками высокого качества.
Важность алгоритма, разработанного Карасиком, заключается в том, что он превращает трёхмерное изображение черепка в инструмент для исследования. С его помощью можно определить, где расположена ось симметрии, имеющаяся у каждого сосуда, изготовленного на гончарном круге, а это позволяет восстановить исходную форму сосуда. "Программа определяет, как нужно расположить черепок в пространстве, затем она формирует его изображение," - объясняет Карасик. - "Она может также провести сравнение с другими сосудами и определить персональный "почерк" гончара".
На сегодняшний день в базе данных десятки тысяч черепков. В Управлении древностей планируют включить цифровое сканирование в стандарт обработки находок. "В перспективе речь идёт о миллионах черепков, которые можно будет сконцентрировать в единой базе данных", - говорит доктор Цвика Гринхут (Tzvika Greenhut), руководитель отдела обработки находок Управления древностей. Сканер и программа обработки данных - это ещё одно нововведение, отражающее тенденцию последних лет - постепенное превращение археологии из науки гуманитарной в науку естественную. По словам Гринхута, у Израиля, играющего не последнюю роль в формировании этой тенденции, есть дополнительное преимущество: большая часть археологической информации сконцентрирована в руках государственной организации, а не в исследовательских институтах или университетах.
Компьютеру уже удалось разрешить некоторые споры, занимавшие несколько поколений учёных. Например, на раскопках в Тель Хацор на севере Израиля были найдены сосуды, очень похожие на сосуды из Тира, по другую сторону ливанской границы. Как израильская, так и ливанская экспедиция не сомневается, что между двумя городами железного века (около 3000 лет назад) были тесные связи. Однако каждая экспедиция утверждает, что керамические сосуды изготавливались в "её" городе и были проданы в другой. Конечно, керамику из Ливана израильские учёные не смогли отсканировать и проанализировать, однако они загрузили в программу чертежи сосудов из Тира и сравнили их с чертежами сосудов из Хацора. Компьютер заключил, что речь идёт о двух похожих, но всё-таки разных производственных центрах. "Между двумя группами сосудов есть чёткая разница", - говорит Карасик. - "Однако трудно отделаться от мысли, что компьютер определил различия между двумя художниками, сделавшими чертежи, а не между самими сосудами".
Ещё одно исследование посвящено так называемым кувшинам "ла-мелех" - пифосам, распространённым в Иудее в железном веке (в период Иудейского царства), на ручках которых было отпечатано слово "ла-мелех" - "для царя". 110 черепков этого типа были внесены в компьютерную базу данных, и программа выявила высокую степень стандартизации, что может свидетельствовать о государственном производстве или по крайней мере централизованном контроле за производством данных сосудов.
Помимо керамики, сканер и программа могут анализировать доисторические каменные орудия. В одном из исследований разработана методика расчёта степени истёртости камня, что позволяет предположить, как далеко его унесло потоками от того места, где оно было произведено. Другой молодой исследователь использует новую технологию для анализа древнего оружия. Компьютер помогает ему найти центр тяжести каждого обломка, что позволяет определить вид оружия: меч, кинжал или копьё.
Однако, несмотря на потрясающие возможности новой программы, профессор Авни уверен, что археологи не останутся без работы. "Бывают очень похожие группы сосудов - например, эллинистического периода и периода средней бронзы (разница между которыми 3000 лет). Программа посчитает, что это одна и та же группа сосудов. Тут без мнения живого человека не обойтись".
*это только мне представляется, как журналист придумал эту фразу, томясь в пробке по пути на работу, записал в свой блокнотик и вот наконец дождался повода вставить её в текст?
По материалам статьи из газеты "Га-Арец" (© Нир Хасон)
Пару комментариев от себя:
- устройство, которое журналист упорно называет (в дословном переводе с иврита) "цифровым сканером", - это явно то, что при мне всегда называли "3D-сканером". Я не решилась везде изменить название, поэтому пишу тут. По-моему, тогда немного понятнее энтузиазм автора статьи.
- даже с этой поправкой статья какая-то дурацкая, примеры вызывают кучу вопросов да и переводчик сегодня не в ударе, но неудачные иллюстрации, как мне кажется, не умаляют важности события, программа, судя по описанию, действительно клёвая.
А какие ещё интересные примеры применения компьютерных технологий в археологии вам известны? Чур, PowerPoint не считается.
В конце 80-х гг. на севере Израиля, в районе перекрёстка Ханания, в ходе археологических работ была обнаружена деревня гончаров римской эпохи, упоминание о которой встречается в Мишне и Талмуде. Археологи нашли две печи для обжига, расположенные на расстоянии 200 м друг от друга. Даже опытные исследователи не смогли найти различия между сосудами, изготовленными в этих двух печах. Недавно все черепки были отсканированы цифровым сканером и проанализированы с помощью графических и статистических программ. В результате были чётко выделены две группы черепков, фактически - две мастерских, два поколения или два периода работы одного и того же мастера.
Система, состоящая из цифрового сканера и сопутствующих программ, в настоящее время активно вовлекается в работу Управления древностей. "До сегодняшнего дня изучение керамики сильно зависело от человеческого взгляда, от личного впечатления - теперь этим будет заниматься компьютер", - говорит профессор Гидеон Авни (Gideon Avni), глава отдела археологии Управления древностей. "Но главное то, что эта технология открывает перед нами целый спектр вопросов, которыми мы раньше не могли заниматься".
Сосуды, их черепки и осколки - это самый распространённый археологический материал в Израиле. По самым осторожным подсчётам, на раскопках археологи достают из-под земли от сотен тысяч до миллионов черепков ежегодно. Однако полевая работа - это самый лёгкий этап в работе археолога сказала бы я ему, да стесняюсь. После окончания раскопок начинается самое сложное - регистрация, зарисовка каждого черепка и попытка понять, как выглядел целый сосуд и как он соотносится с другими сосудами на этом памятнике и на других раскопках. Эта работа длится иногда долгие годы после завершения полевого сезона. Многие и многие часы уходят на зарисовку находок, их компьютерную обработку и поиск предыдущих исследований для сравнения найденных материалов.
Цифровой сканер и компьютерная программа, разработанные в результате совместных усилий исследователей из Управления древностей, Института Вейцмана и Еврейского университета, не только позволят сократить объём работы технических художников и археологов, но и откроют новые горизонты в археологической науке. Конечная цель - будущее науки о прошлом* - это создание национальной базы данных обо всех найденных на раскопках черепках - что-то вроде Гугла для археологов. Уже сегодня учёные, сканирующие свои находки на цифровом сканере, могут получить не только точное трёхмерное изображение черепка - со всеми его выпуклостями, неровностями и трещинами. Компьютер рассчитает предполагаемую форму исходного целого сосуда и определит его принадлежность к той или иной культуре и группе, вплоть до распознавания отпечатков пальцев гончара, изготовившего этот сосуд тысячу, две тысячи, пять тысяч лет назад. Чем больше данных будет внесено в базу, тем больше информации можно будет получить о связях между различными поселениями и культурами, из чего в конечном итоге складывается подробная картина прошлого.
Разработчик программы Авшалом Карасик со сканером. Фото: Эмиль Салман
Программу, аналогов которой, насколько нам известно, нет, разработал доктор Авшалом Карасик (Avshalom Karasik) в качестве диссертационной работы, в сотрудничестве с профессором Узи Смилянски (Uzi Smilansky) из Института Вейцмана, физиком-теоретиком, который обратил свои знания на пользу археологии. "Я изучал археологию и математику, потому что эти две области меня интересовали", - говорит Карасик. - "Но я не думал, что удастся их совместить".
Начиная с конца 19 века, археологическая наука опирается на черепки как средство датировки и классификации материальной культуры, обнаруженной на каждом конкретном памятнике. Само по себе фиксирование керамических находок в цифровом виде - это не новость, уже в 90-е гг. археологи фотографировали найденные ими сосуды, главным образом для того, чтобы проиллюстрировать свои презентации на конференциях снимками высокого качества.
Важность алгоритма, разработанного Карасиком, заключается в том, что он превращает трёхмерное изображение черепка в инструмент для исследования. С его помощью можно определить, где расположена ось симметрии, имеющаяся у каждого сосуда, изготовленного на гончарном круге, а это позволяет восстановить исходную форму сосуда. "Программа определяет, как нужно расположить черепок в пространстве, затем она формирует его изображение," - объясняет Карасик. - "Она может также провести сравнение с другими сосудами и определить персональный "почерк" гончара".
На сегодняшний день в базе данных десятки тысяч черепков. В Управлении древностей планируют включить цифровое сканирование в стандарт обработки находок. "В перспективе речь идёт о миллионах черепков, которые можно будет сконцентрировать в единой базе данных", - говорит доктор Цвика Гринхут (Tzvika Greenhut), руководитель отдела обработки находок Управления древностей. Сканер и программа обработки данных - это ещё одно нововведение, отражающее тенденцию последних лет - постепенное превращение археологии из науки гуманитарной в науку естественную. По словам Гринхута, у Израиля, играющего не последнюю роль в формировании этой тенденции, есть дополнительное преимущество: большая часть археологической информации сконцентрирована в руках государственной организации, а не в исследовательских институтах или университетах.
Компьютеру уже удалось разрешить некоторые споры, занимавшие несколько поколений учёных. Например, на раскопках в Тель Хацор на севере Израиля были найдены сосуды, очень похожие на сосуды из Тира, по другую сторону ливанской границы. Как израильская, так и ливанская экспедиция не сомневается, что между двумя городами железного века (около 3000 лет назад) были тесные связи. Однако каждая экспедиция утверждает, что керамические сосуды изготавливались в "её" городе и были проданы в другой. Конечно, керамику из Ливана израильские учёные не смогли отсканировать и проанализировать, однако они загрузили в программу чертежи сосудов из Тира и сравнили их с чертежами сосудов из Хацора. Компьютер заключил, что речь идёт о двух похожих, но всё-таки разных производственных центрах. "Между двумя группами сосудов есть чёткая разница", - говорит Карасик. - "Однако трудно отделаться от мысли, что компьютер определил различия между двумя художниками, сделавшими чертежи, а не между самими сосудами".
Ещё одно исследование посвящено так называемым кувшинам "ла-мелех" - пифосам, распространённым в Иудее в железном веке (в период Иудейского царства), на ручках которых было отпечатано слово "ла-мелех" - "для царя". 110 черепков этого типа были внесены в компьютерную базу данных, и программа выявила высокую степень стандартизации, что может свидетельствовать о государственном производстве или по крайней мере централизованном контроле за производством данных сосудов.
Помимо керамики, сканер и программа могут анализировать доисторические каменные орудия. В одном из исследований разработана методика расчёта степени истёртости камня, что позволяет предположить, как далеко его унесло потоками от того места, где оно было произведено. Другой молодой исследователь использует новую технологию для анализа древнего оружия. Компьютер помогает ему найти центр тяжести каждого обломка, что позволяет определить вид оружия: меч, кинжал или копьё.
Однако, несмотря на потрясающие возможности новой программы, профессор Авни уверен, что археологи не останутся без работы. "Бывают очень похожие группы сосудов - например, эллинистического периода и периода средней бронзы (разница между которыми 3000 лет). Программа посчитает, что это одна и та же группа сосудов. Тут без мнения живого человека не обойтись".
*это только мне представляется, как журналист придумал эту фразу, томясь в пробке по пути на работу, записал в свой блокнотик и вот наконец дождался повода вставить её в текст?
По материалам статьи из газеты "Га-Арец" (© Нир Хасон)
Пару комментариев от себя:
- устройство, которое журналист упорно называет (в дословном переводе с иврита) "цифровым сканером", - это явно то, что при мне всегда называли "3D-сканером". Я не решилась везде изменить название, поэтому пишу тут. По-моему, тогда немного понятнее энтузиазм автора статьи.
- даже с этой поправкой статья какая-то дурацкая, примеры вызывают кучу вопросов да и переводчик сегодня не в ударе, но неудачные иллюстрации, как мне кажется, не умаляют важности события, программа, судя по описанию, действительно клёвая.
А какие ещё интересные примеры применения компьютерных технологий в археологии вам известны? Чур, PowerPoint не считается.