Использование технологии 3D-сканирования для изучения прошлого. Интервью с палеонтологом

29/10/2014

Какие революционные открытия происходят в палеонтологии? Какие существуют проблемы? Что нужно, чтобы сделать находку, которая изменит представления об истории человечества? Помогает ли в работе ученых технология 3D-сканирования? В поисках ответов на эти вопросы, генеральный директор ArtecGroup Артем Юхин пообщался с известным палеонтологом Луиз Лики, которая использовала Eva и Spider, чтобы отсканировать останки доисторических животных и человекообразных, найденные в бассейне озера Туркана в Кении.

Вопрос: Во-первых, очень рад с вами познакомиться.

Ответ: Я тоже очень рада. Нам очень нравится использовать ваши технологии для сканирования ископаемых.

Вопрос: Спасибо. В вашей семье уже три поколения занимаются антропологией – ваш дедушка Луис Лики, бабушка, отец и вы. Как эта страсть к палеоантропологии переходит из поколения в поколение?

Ответ: Мои бабушка и дедушка начали работать в Олдуваи (Танзания) в 1930 году. Никто не верил, что они найдут в Африке свидетельства происхождения человека. Поэтому когда они наконец нашли череп OH5, Африка попала в поле зрения ученых. На тот момент мой отец и его брат жили со своими родителями в Олдуваи и узнали много об ископаемых. Когда мои родители начали работать на озере Туркана, мы тоже проводили много времени на раскопках и тоже узнали многое об их работе. Все дети любят делать находки, и им это удается гораздо лучше, чем взрослым, потому что они гораздо ближе к земле.

Вопрос: Когда вы сделали свою первую по-настоящему важную находку?

Ответ: Кажется, мне было лет семь. Я нашла зуб обезьяны возраста 17 миллионов лет, но я не знала, что он принадлежал обезьяне и имел такое значение. Я подобрала его и сказала: «Ой, смотрите, зуб. Симпатичный!» А мне говорят: «Ничего себе, где ты его нашла?»

Вопрос: Какие открытия вы считаете самыми важными для науки?

Ответ: Я думаю, находка древних следов в Танзании, оставленных кем-то 3,5 миллиона лет назад, было потрясающим открытием. Долгое время эти следы были самым ранним свидетельством прямохождения. Это дорожка длиной 25 метров, покрытая вулканическим пеплом, которая застыла и сохранила своего рода снимок из прошлого. Были и такие находки, как полный скелет турканского мальчика на западном берегу озера Туркана, датированный 1,6 млн. лет назад. Очевидно, что он упал в болото, поэтому его кости так хорошо сохранились и не были растащены животными. Очень часто мы находим только фрагменты останков.

Вопрос: И как вы определяете, что эти отдельные фрагменты принадлежат одному виду?

Ответ: Если, например, мы находим разные кости стопы, и они имеют одинаковую текстуру и цвет, а также были найдены неподалеку друг от друга, то есть вероятность, что они принадлежат одному существу, но мы не можем быть уверены на 100%, если они не были найдены на одном уровне. Мы датируем находки по отношению к слоям вулканического пепла, давность которых можем установить. Поэтому очень важно работать в тесной связи с геологами.

Вопросы: Какие существуют проблемы? Какие вопросы остаются открытыми в палеоантропологии?

Ответ: Я думаю, особенный интерес представляют новшества в генетике. Мы можем детально изучить и понять существа, жившие 200 тыс. лет назад и получить представление о распространении современных человекообразных из Африки и по всему миру с помощью различных генетических параметров.

Вопрос: Да, генетика очень увлекательная наука и дает много информации. Но какие вопросы остаются в палеоантропологии?

Ответ: Что касается ископаемых, то нам еще нужно найти много образцов, чтобы получить полное представление о видах, которые существовали в прошлом. Очевидно, что предки человека представляют лишь 1% всевозможных ископаемых, которые мы находим. Мы часто находим останки свиней, лошадей, слонов, грызунов и других животных, которые сосуществовали с нашими предками.

Вопрос: Помогают ли останки животных лучше понять антропогенез?

Ответ: Да, все это взаимосвязано. Если вы знаете, какие антилопы здесь жили, то и знаете, какая была среда.

Вопрос: Какова ценность останков черепахи, слона и крокодила из Куби Фора?

Ответ: Они одни из самых хорошо сохранившихся. Почти целые. Например, раньше мы не находили целого скелета крокодила.

Вопрос: То есть это единственный такой крокодил? Как Крокодил Люси?

Ответ: Совсем как крокодил Люси, разве что у нас есть части того же вида. Точно так же у вас есть другие части вида, к которому относится Люси. Но Люси – наиболее сохранившийся скелет. И ее оставили на месте раскопок, потому что скелет таких размеров очень сложно перемещать, к тому же время сильно разрушило скелет. Поэтому так важно было его отсканировать. Без копии или данных о скелете он является очень хрупким. То же и со слоном, это наиболее полный скелет слона. И его также оставили в поле, как и черепаха. Другой такой нет.

Вопрос: Но как получилось, что эти находки оказались брошенными на несколько десятилетий?

Ответ: Эти находки были сделаны в конце 70-х, и никак нельзя было перевезти их в Найроби, куда отвозили все окаменелости. Целиком мы бы их не довезли. Их пришлось оставить, поэтому было решено превратить их в полевые экспонаты, которые были открыты для посетителей. Получилось, что окаменелости нельзя было сохранить в должном виде, и музей не мог обеспечить должный уход, поэтому я так хотела сохранить все данные в цифровом виде.

Вопрос: Много ли информации потерялось из-за того, что окаменелости не сохранились в должном виде?

Ответ: Да.

Вопрос: Есть ли в планах перевезти их куда-то?

Ответ: Думаю, что крокодила придется перевезти, поэтому я хотела сделать хороший скан, чтобы получить 3D-копию, а затем распечатать. Тогда ее можно было поставить на место оригинала, а мы бы отвезли скелет в институт, например, где его можно почистить, обработать и изучить. Теперь у нас есть копия, и музей охотнее пойдет на это.

Вопрос: Понятно. Тогда еще один вопрос об Институте турканского бассейна. Как формировалась команда? Я бы также хотел спросить о проекте «Африканские ископаемые». Что это такое и как проект помогает ученым?

Ответ: Начну, пожалуй, с института. Когда мы работали на озере Туркана, туда приходилось 3,5 дня добираться на лодке, и вся экспедиция приезжала из Найроби. Настало время создать условия для работы на северном берегу. Поэтому мы собрали частные средства на создание института. Фонд Стони-Брук в Нью-Йорке помог нам собрать средства. С появлением института окаменелости больше не нужно было увозить с Турканы. Их стали размещать здесь, они ведь часть государственной коллекции. К тому же лучше дать работу местным жителям, которые будут за ними ухаживать. У нас есть два полевых лагеря, на западе и на востоке. А это значит, что у людей есть условия для изучения чего угодно, будь то изменения климата, пчелы, насекомые, рыбы или ископаемые. Проект «Африканские ископаемые» по сути из-за моего желания создать больше условий для образования людей, вдохновить их на изучение происхождения человечества. Теперь, когда у нас есть цифровые инструменты, мы можем делиться сканами и 3D-моделями этих находок, очень интересно рассматривать объект, поворачивать его на экране, скачивать и распечатывать. Мне кажется, у нас сейчас появился шанс не только сохранить информацию об окаменелостях, которые хранятся далеко отсюда, но и дать людям по всему миру возможность подробно изучать их. И я начала с инструментов Autodesk. С помощью фотограмметрии я сделала оригинальные 3D-модели нескольких останков человеческих предков, которые мы затем поместили на сайт в виртуальную лабораторию, в которой пользователи могли почувствовать себя как в настоящей лаборатории. Изначально я хотела, чтобы можно было даже пройтись по коридору, прикоснуться к полке и увидеть, что внутри.

Вопрос: Отлично, никогда не видел подобного сайта. Какова ценность этих знаний для обычных людей, которые необязательно станут антропологами?

Ответ: Если вы постоянно задаете себе вопрос о прошлом, откуда мы произошли… Думаю, нет лучше способа задать этот вопрос, чем взглянув на эти останки. Если поместить их в заданную хронику, то станет ясно, как мало времени прошло с тех пор. Если у людей нет возможности думать о нашем прошлом, как можно думать о будущем, куда мы движемся и насколько уязвимы как существа? Вот почему это так важно.

Вопрос: Полностью согласен. Давайте поговорить о технологии и ее применении?

Ответ: Мы можем сделать копию окаменелостей на комьютере и детально изучить ее. Раньше это не представлялось возможным. Это огромный прорыв. Теперь мы можем сканировать ископаемые в самых недоступных уголках. В идеале, с помощью сканирования, мы имеем возможность получать данные ежедневно и ежечасно сразу после совершения находки. Можно даже задокументировать весь процесс.

Вопрос: Хотите сказать, что одно дело – отсканировать находки, и другое – отсканировать место раскопок со всеми геологическими пометками и уровнями, чтобы была точная 3D-картина всех уровней и находок, где они были найдены, и это помогает исследовать место раскопок более тщательно?

Ответ: Да, очень помогает. В целом, вы можете взять информацию с места раскопок и во всех подробностях перенести в свою лабораторию или отправить кому-либо в другую страну. Объекты из этой коллекции хранятся в самых разных местах, отдаленных уголках, в частности – Институте турканского бассейна, куда непросто добраться. Хорошо иметь цифровые данные о коллекции, чтобы люди могли изучить их в любой части света. В идеале мы хотим отсканировать каждый образец. Я знаю, что с помощью сканеров и фотограмметрии можно получить столько точных деталей. Ваши портативные сканеры очень быстро работают, и мы успеваем гораздо больше, чем еще пару лет назад. Имея цифровую модель, можно сравнивать морфологию, сравнивать зубы, можно выполнить несколько разных исследований.

Вопрос: Если у вас есть 3D-модель всех этих объектов, можно решать головоломку виртуально, можно моделировать кинематику.

Ответ: Да.

Вопрос: Значит, это действительно полезно. Мы послали вам два сканера. Кажется, Денис приехал со сканером Spider.

Ответ: Да, сейчас у нас есть Spider и Eva

Вопрос: Я так рад, что все наконец получается, потому что первые данные были не очень перспективными. Мы думали, что все из-за сильной жары. Обычно мы ставим температурные ограничения на 30 градусов Цельсия. В Кении определенно жарче. Я очень рад, что все получилось.

Ответ: Да, все работает, и я думаю, преимущество еще и в том, что можно сканировать непрерывно, а можно отсканировать и сделать перерыв.

Вопрос: Да, они очень быстро работают, больше десяти минут не требуется, получается очень много информации.

Ответ: Думаю, так как у нас есть два разных сканера, можно выбрать либо более подробный, либо менее подробный. Гибкость скана действительно высокая, и мы получаем детали.

Вопрос: Надеюсь, что если у археологов и палеонтологов будет Eva или Spider в их экспедиции, то это им очень поможет собрать большие базы данных для сравнительного анализа.

Ответ: Да. В институте мы часто используем ваши сканируем объекты для приходящих ученых. Многим настолько нравится, что они решают приобрести сканер для своей группы. Сейчас Тимоти вернулся в Найроби, где будет продолжать сканирование в музее. Так что он каждый день использует сканеры в музее.

Вопрос: Отлично. Спасибо большое за интервью.

Ответ: Спасибо Вам.

Связаться с нами