Roboter setzt selbstständig zerstörte Pompeji-Fresken wieder zusammen
Eine KI analysiert Fresko-Fragmente, ein Roboter setzt sie dann zusammen. Jahrelange Puzzlearbeit von Archäologen kann so beschleunigt werden.
(Bild: Universität Bonn/Screenshot)
Wissenschaftler der Universität Bonn haben einem zweiarmigen Roboter beigebracht, archäologische Fragmente von Fresken wieder zusammenzufügen. Dazu müssen die Fragmente erkannt, von einer KI analysiert und wie bei einem Puzzle wieder zusammengesetzt werden. Erprobt haben die Bonner Forscher das System zusammen mit Partnerinstituten anhand stark fragmentierter Deckenmalereien im Archäologischen Park von Pompeji.
Archäologen bräuchten lange dafür, um fragmentierte Fresken wieder zusammenzusetzen: Die einzelnen Fragmente müssen dazu sortiert, deren Inhalte und Bruchkanten erkannt und richtig angeordnet werden. Das Problem dabei: Teile des Freskos können stark verwittert sein oder fehlen. Außerdem fehlt die bildliche Vorlage.
Aufgrund dieser zu erwartenden langwierigen Puzzlearbeit lagern viele Fresken noch in den Depots. Das soll sich mit dem Robotersystem der Universität Bonn ändern, das Teil des von der Europäischen Union geförderten, nun abgeschlossenen RePAIR-Projekts (Reconstructing the Past: Artificial Intelligence and Robotics Meet Cultural Heritage) ist. Koordiniert wurde das Projekt von der Universität Ca’ Foscari Venedig. Weitere Projektpartner waren das Italian Intitute of Technology (ITT), der Archäologische Park Pompeji, die Ben-Gurion University in Negev und das Instituto Superior Técnico Lissabon.
KI analysiert, Roboter puzzelt
Am Anfang des Prozesses steht ein 3D-Scan und die Digitalisierung der Bruchstücke eines Freskos. Eine Künstliche Intelligenz (KI) ermittelt, welche Fragmente anhand der Bruchkanten und Bildelemente möglicherweise wie zusammengehören. Daraus werden dann Vorschläge zu möglichen Kombinationen gemacht, um größere Bildsegmente wiederherstellen zu können.
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„Die Herausforderung ist, dass wir im Gegensatz zu einem normalen Puzzle kein Bild auf der Schachtel haben“, sagt Maren Bennewitz, Professorin für Humanoide Roboter und Prorektorin für Digitalisierung und Informationsmanagement. „Viele Teile sind stark beschädigt oder fehlen ganz, und Fragmente verschiedener Werke sind oft vermischt. Umso wichtiger ist es, dass Robotik und KI eng mit dem archäologischen Sachverstand zusammenarbeiten.“
Die von der KI berechnete mögliche Zusammensetzung erledigt ein zweiarmiger Roboter, der mit fünffingrigen weichen Händen ausgestattet ist. Er setzt die Teile dann in der vorgeschlagenen Kombination zusammen.
„Unsere Algorithmen berechnen für die beiden Roboterarme die Bewegungen, mit denen die Fragmente zuverlässig aufgenommen und vorsichtig an der berechneten Position abgelegt werden“, sagt Doktorand Nils Dengler.
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Getestet haben die Forscher das System an stark fragmentierten Deckenmalereien und Fresken im Archäologischen Park von Pompeji. Sie stammen aus dem „Haus der Maler bei der Arbeit“ und dem Schola Armaturum, die beim Vesuv-Ausbruch 79 n. Chr. und durch Bombenangriffe im Zweiten Weltkrieg sowie einem Einsturz 2010 stark zerstört wurden. Sie konnten teilweise wiederhergestellt werden.
Das auf KI und Robotik basierende System, so sind sich die Forscher sicher, kann auch auf andere, in weltweiten Depots gelagerte Fragmentreste von Wandmalereien, Architekturteilen und Keramik angewendet werden. Die Rekonstruktion der archäologischen Objekte könnte somit stark beschleunigt werden.
(olb)
