Scoprire l'origine di antiche ceramiche greche con Artec Spider II

La ceramica è la proverbiale miniera d'oro per gli archeologi. Le ceramiche ben conservate offrono uno sguardo inedito sulla vita nelle società del passato, comprese la cultura, le tradizioni e il modo in cui si esprimeva lo status sociale. Quando si tratta di analizzare tali reperti, marchi e iscrizioni sono spesso fondamentali.

Ne sanno qualcosa Dries Daems e Jitte Waagen, archeologi digitali della Vrije Universiteit di Amsterdam e dell'Università di Amsterdam, che recentemente si sono occupati di ciotole con rilievi ellenistiche realizzate con stampi. Queste ceramiche, popolari intorno al 200-100 a.C., presentavano motivi distintivi. Ma tali motivi seguivano varie combinazioni, realizzate utilizzando diversi stampi, che consentivano di ottenere un numero quasi infinito di differenti decorazioni, rendendo l'identificazione piuttosto difficile.

Ecco perché Waagen e il suo team di 4D Research Lab hanno escogitato un nuovo approccio. Dopo la scoperta di alcuni frammenti a Türkmen-Karahöyük, un sito di scavo nell'odierna Turchia diretto da James Osborne (Università di Chicago) e Michele Massa (Università di Bilkent, Ankara), si è deciso di abbandonare i metodi tradizionali e analizzare questi reperti con la scansione 3D, utilizzando una tecnica solitamente riservata alla mappatura topografica per identificare se i pezzi corrispondevano.

Spider II: Perfetto per la digitalizzazione di reperti archeologici

Tradizionalmente, i reperti archeologici vengono analizzati manualmente con strumenti di misurazione, per poi farne degli schizzi manuali, ma le moderne tecnologie stanno gradualmente guadagnando terreno. La fotogrammetria viene sempre più spesso utilizzata per generare modelli 3D dei ritrovamenti partendo da foto e video. Purtroppo, questo metodo ha i suoi svantaggi: può comportare lunghi tempi operativi ed è difficile trovare le condizioni di acquisizione perfette.

Per ovviare a questi problemi, Waagen ha scelto di digitalizzare i frammenti con Artec Spider II, uno scanner 3D ad altissima risoluzione fornito dall'ambasciatore Artec 4C. Nel suo ultimo progetto, il suo team voleva capire se un campione raffigurante un'aquila corrispondeva a un altro frammento trovato in un altra zona.

I frammenti di ceramica ellenistica scoperti nel sito di scavo in Turchia. Immagini per gentile concessione di Dries Daems, Vrije Universiteit Amsterdam

All'inizio pensavano di utilizzare Artec Micro II, uno scanner con una precisione di 5 micron, ma hanno invece optato per la flessibilità e l'acquisizione dati ad alta fedeltà di Spider II. Grazie al feedback in tempo reale offerto da Artec Studio, è stato immediatamente evidente che avevano fatto la scelta giusta. Questo scanner portatile alimentato dalla tecnologia a luce blu può raccogliere di tutto, dalle ammaccature ai minuscoli dettagli, con notevole efficacia.

"La scansione 3D Artec consente di ottenere un livello di dettaglio senza precedenti. Anche la fotogrammetria andrebbe bene, ovviamente, ma ci vorrebbe molto più tempo in questo contesto", ha spiegato Waagen. "Abbiamo sviluppato un flusso di lavoro per Spider II, in cui possiamo scansionare 18-22 oggetti al giorno. Considerato che lavoriamo manualmente, è relativamente poco per scansionare della ceramica non decorata. Ma rispetto ad altre tecniche, questo tipo di scansione rivela dettagli molto più minuti, persino le impronte digitali sui singoli pezzi!"

Innovare con la mappatura delle superfici GIS

I dati sono stati acquisiti ed elaborati in Artec Studio, dove è stato possibile eseguire l'ispezione iniziale utilizzando la modalità di visualizzazione a raggi X del software. Ma serviva un'analisi approfondita per capire quali segni erano stati lasciati dallo stampo e quali erano causati dall'usura nel tempo. In pratica, ciò poteva essere ottenuto solo "appiattendo" e "sovrapponendo" i modelli.

Modelli 3D dei frammenti di ceramica ellenistica in Artec Studio. Immagini per gentile concessione di Jitte Waagen, Università di Amsterdam

Il posizionamento è stato effettuato in Blender, in modo che i modelli potessero essere sovrapposti e confrontati, dopodiché le distanze relative tra le nuvole di punti generate sono state confrontate in Cloud Compare. È interessante notare che hanno utilizzato questi dati per generare un modello di elevazione della "superficie digitale" in Agisoft Metashape.

Utilizzando un sistema di informazione geografica (GIS), i modelli sono stati quindi sovrapposti come se fossero mappe topografiche, consentendo di confrontare efficacemente i "cambiamenti di altitudine". C'era una leggera differenza nell'inclinazione della superficie, ma i due frammenti generalmente condividevano le stesse decorazioni. Piccoli dettagli come le piume, il becco e gli artigli dell'aquila corrispondevano esattamente in termini di forma, orientamento e dimensioni, suggerendo che molto probabilmente il loro stampo presentasse lo stesso motivo.

Una volta abbinati questi frammenti, dimostrando in maniera quasi definitiva che provengono dalla stessa bottega, Waagen e il suo team stanno ora lavorando all'automazione di tali analisi con l'intelligenza artificiale.

"Probabilmente dovremo semplificare i modelli. Ma il nostro intento principale è estrarre le caratteristiche morfologiche dai modelli 3D e inserirle in un modello di apprendimento automatico", ha aggiunto Waagen. "L'obiettivo finale è avere un modello in grado di identificare i pezzi di ceramica con lo stesso stampo o morfologia e da quale periodo provengono, o almeno dirti a cosa sono simili. Questo progetto è già iniziato. Abbiamo la possibilità di essere pionieri in questo campo e sviluppare le migliori pratiche di intelligenza artificiale".

"Scavi dal vivo" e altre opportunità

La ricerca di Waagen non si concentra solo sulla ceramica ellenistica; ha anche lavorato a numerosi altri progetti archeologici in cui la scansione Artec 3D si è rivelata cruciale.

Ancora più incredibile, nell'ambito di un progetto diretto da Michael Blömer dell'Universität Münster nell'antica città di Doliche, Spider II è stato utilizzato per catturare un raro Mitreo romano (un tempio dedicato al dio romano Mitra). Il suo team è riuscito a digitalizzare intricate iscrizioni sulle sue pareti e le scansioni 3D hanno facilitato la decifrazione di queste incisioni, aiutando a scoprirne il significato dove prima non era possibile.

Un Mitreo romano scansionato in 3D con Artec Spider II. Immagini per gentile concessione di Jitte Waagen, Università di Amsterdam

Molte di queste iniziative consentono l'utilizzo di una tavola rotante personalizzata per facilitare l'allineamento. Ma non tutte sono così semplici. Nell'ambito di un altro scavo a Tell Kurdu, diretto da Rana Özbal (Università di Koç) e Fokke Gerritsen (Istituto olandese in Turchia), Waagen ha scoperto impronte di 8.000 anni fa che il governo turco era riluttante a far disturbare. La scansione 3D di Artec ha consentito l'acquisizione in loco, quindi la scoperta è stata documentata senza interruzioni.

Vale la pena notare che l'Università di Amsterdam ha anche un Artec Leo completamente wireless. Secondo Waagen, "Leo è ottimo per oggetti più grandi" e apprezza la portabilità del dispositivo.

In effetti, il dispositivo è così veloce e intuitivo che permette di eseguire scavi dal vivo, ossia la registrazione dei siti all'istante, man mano che vengono scoperti. Questo tipo di iniziativa mostra come l'archeologia digitale stia mettendo insieme il vecchio e il nuovo mondo in modo entusiasmante!

Questo studio si è svolto nell'ambito del progetto 3D-CERA-ML, che si concentra sull'integrazione di modelli 3D con algoritmi ML per aiutare la classificazione e l'interpretazione archeologica, diretto da Dries Daems, Vrije Universiteit Amsterdam, in collaborazione con il 4D Research Lab, Università di Amsterdam, coordinato da Jitte Waagen.

Puoi scoprire di più sul progetto 3D-CERA-ML qui.