Das neuronale Netz sammelt Fragmente archäologischer Funde

Ein gemeinsames Team von Spezialisten von Technion und der Haifa University hat eine neue Technologie entwickelt, mit der Sie archäologische "Rätsel" im automatischen Modus sammeln können. Wir sprechen von Fragmenten von Funden, die eine Person zu einem Ganzen verbinden kann. Dies kann schwierig sein. Der Computer „versteht“ jedoch, wie ein Teil korrekt an einem anderen befestigt wird, um das ursprüngliche Muster, Bild oder Gefäß zu erhalten.

Die Entwickler der Technologie sagen, dass Wissenschaftler seit vielen Jahren nach einer Lösung für das "Problem der archäologischen Rätsel" suchen. Neben der Archäologie ist die neue Technik auch in anderen Bereichen der Wissenschaft anwendbar, darunter Archäographie, Biologie und Archäologie.

Programmierer haben seit vielen Jahrzehnten Systeme zum Sammeln von Rätseln (nicht archäologisch, gewöhnlich) entwickelt. Das erste Programm dieser Art erschien 1964, sie wusste, wie man Rätsel aus 9 Elementen zusammensetzt. Moderne Technologie bewältigt Tausende von Fragmenten. Sie werden zusammengesetzt und finden Bereiche, die in Farbe oder Bild der Oberfläche ähnlich sind.

Israelische Wissenschaftler beschlossen, die alte (relativ) Technologie zu nutzen, um neue Probleme zu lösen. Eines davon ist, wie oben erwähnt, die Kombination unterschiedlicher Fragmente archäologischer Artefakte. Es kann ein Mosaik, ein Tongefäß oder andere Elemente sein. Tatsächlich werden die meisten archäologischen Funde nur in der Form aufbewahrt, in der sie gefunden wurden - einzelne Abschnitte von etwas Größerem. Wenn ein Wissenschaftler, ein Mann, zur Arbeit an Verbindungselementen herangezogen wird, benötigt er mehrere Tage bis mehrere Jahre, um die Aufgabe zu erledigen.

Das Problem ist, dass es nicht immer klar ist, welches Fragment Teil von was ist. Der Computer erledigt diese Aufgabe viel schneller. Ein speziell trainiertes neuronales Netzwerk kann Elemente in der Reihenfolge stapeln, in der sie sein sollten.



„Wir haben uns für die Archäologie entschieden, nicht nur, weil sie das kulturelle Erbe der Jahrhunderte ist, sondern auch, weil in der Archäologie nicht so viele technologische Innovationen zum Einsatz kommen“, sagte einer der Vertreter des Entwicklungsteams. „In den meisten Fällen sind archäologische Artefakte nicht„ sauber “, meistens sind sie zerbrochen, erodiert und kontaminiert. Es werden äußerst moderne Algorithmen benötigt, um das ursprüngliche Erscheinungsbild der Funde wiederherzustellen. Deshalb ist die Archäologie eine Herausforderung für Spezialisten der Informationstechnologie.

Um ihre Methode zuverlässig zu machen, haben Wissenschaftler das neuronale Netzwerk trainiert, um zwischen drei Arten problematischer Funde zu unterscheiden - zerstört, verblasst und erodiert. Das Problem ist meistens, dass selbst wenn Fragmente von etwas, das zuvor ein Ganzes war, zusammen im Boden liegen, sie extrem schwer zu stapeln sind, da die Kanten der Elemente von Erosion betroffen sind. Und es ist nicht immer klar, welches Element sich befinden soll.

Darüber hinaus ist das Verblassen von Funden ebenfalls ein bekanntes Problem, da es auch die Wiederherstellung des Fundes erschwert. Wenn es keine hellen Farben gibt, ist nicht immer klar, welches Fragment welchem ​​folgt. In gewöhnlichen, wenn auch komplexen Puzzles gibt es immer eine bestimmte Anzahl von Teilen. Die „archäologischen Rätsel“ enthalten möglicherweise nicht genügend Fragmente, von denen einige aufgrund der oben erwähnten zerstörten Kanten nicht gut passen. Daher ist es für eine Person oder eine Maschine schwierig, Elemente zu vergleichen und zusammenzusetzen.



„Wir schlagen einen neuen Algorithmus vor, der all diese Schwierigkeiten bewältigen kann“, schreibt der Forscher. „Die Technologie basiert auf verschiedenen Ideen. Erstens bieten wir an, jedes der gefundenen Fragmente virtuell wiederherzustellen. Dadurch wird das Problem zerstörter Kanten beseitigt. Zweitens wir Wir verwenden die Methode der inversen Wahrscheinlichkeit einer zusammengesetzten Transformation. “

Der von Wissenschaftlern entwickelte Algorithmus basiert auf der folgenden Frage: "Wie lässt sich das Puzzle am besten zusammensetzen?" In diesem Fall ist das Puzzle archäologisch. Um zu antworten, verwenden Wissenschaftler mehrere Kriterien zur Bewertung jedes der Fragmente. Darunter - der Abstand zwischen den Elementen, das Zusammentreffen von Farben, die Ähnlichkeit der Umrisse der Kanten, die Größe der Fragmente, eine Kombination von Elementen des Bildes usw.

Um den Betrieb des neuronalen Netzes zu testen, restaurierten Wissenschaftler einzelne Freskenabschnitte aus verschiedenen Kirchen auf der ganzen Welt. Wie sich herausstellte, bewältigt der Algorithmus seine Aufgabe wirklich, er kann zerbrochene Objekte und unterschiedliche Elemente von Fresken und Mosaiken zusammensetzen.