Почти 2000 лет назад извержение Везувия стерло с лица земли города Помпеи и Геркуланум, законсервировав под слоями пепла уникальные библиотеки древности. В «Вилле папирусов» были обнаружены сотни свитков, которые под воздействием экстремальных температур превратились в хрупкие, обугленные цилиндры. Любая попытка физического разворачивания таких артефактов приводила к их неминуемому разрушению.
Однако новое исследование, проведенное в рамках международного конкурса Vesuvius Challenge, совершило прорыв: ученые впервые смогли полностью прочитать текст одного из таких свитков, не вскрывая его. Речь идет об артефакте под индексом PHerc. 1667 длиной около 1,4 метра, который содержит порядка 22 колонок греческого текста. Результаты работы, опубликованные в виде препринта, основаны на симбиозе синхротронной рентгеновской микротомографии и нейросетевых алгоритмов.
Технология «виртуального вскрытия»
Основным инструментом сканирования стала высокоэнергетическая линия BM18 Европейского центра синхротронного излучения ESRF. Метод фазово-контрастной микротомографии позволил исследователям уловить мельчайшие различия в фазе рентгеновского излучения. Это стало ключом к разделению слоев папируса, которые после обугливания оказались плотно спрессованными друг с другом.
После получения трехмерных данных ученые перешли к цифровой обработке: поверхность папируса была реконструирована как сложная геометрическая сетка. Затем исследователи провели процедуру «виртуального разворачивания», превратив трехмерную модель в двумерную плоскость с минимальными искажениями.
Текст, получивший Гран-при конкурса Vesuvius Challenge 2023 (вверху), и новая 3D-сегментация чернилами (внизу) — один и тот же текст, восстановленный один к одному на основе более качественных данных. Источник: Vesuvius Challenge
Роль искусственного интеллекта
Ключевую роль в распознавании текста сыграли нейросети, в частности, архитектуры сегментации вроде nnU-Net. Их задача заключалась не в «чтении» текста, а в обнаружении микроскопических отклонений в структуре материала, где присутствовали следы чернил — в рентгеновских снимках они практически не отличаются от самого обугленного папируса. Нейросеть многократно усилила визуальные признаки символов, подготовив базу для финальной расшифровки специалистами-папирологами.
Восстановленный текст оказался философским трактатом на древнегреческом языке, вероятнее всего, относящимся к стоической школе. В нем обсуждаются вопросы этики, природы человеческих поступков, морального развития и внутренних импульсов. Упоминается даже Аристокреон — ученый, приходившийся родственником выдающемуся философу Хрисиппу.
Схема, показывающая обугленный папирус (a), его внутреннюю структуру обертки (b), томографические срезы © и виртуально реконструированную поверхность (d). Источник: Vesuvius Challenge
Перспективы для античной истории
Проект Vesuvius Challenge, запущенный в 2023 году, объединил физиков, инженеров и разработчиков ИИ. Успех с свитком PHerc. 1667 — это первая в истории демонстрация того, что целые обугленные документы можно прочитать без физического повреждения. Площадь восстановленного текста составила около 860 см².
Методы неразрушающего анализа начали развиваться еще после 2015 года, но именно современные вычислительные мощности и прогресс в области машинного обучения позволили совершить качественный скачок от фрагментарных данных к полноценному чтению целых свитков.
Результат предыдущей попытки физически развернуть свиток. Источник: Vesuvius Challenge
Сегодня ученые рассматривают разработанный алгоритм как масштабируемый протокол, который можно применить ко всей коллекции «Виллы папирусов». Это открывает путь к восстановлению десятков и сотен текстов, которые до недавнего времени считались безвозвратно утраченными. Цифровая папирология официально перешла от стадии единичных экспериментов к системной технологии возвращения античных библиотек к жизни.
