Au cœur de la ville antique de PompéiLà où l'éruption du Vésuve en 79 après J.-C. a tout enseveli sous les cendres et la pierre ponce, un nouveau protagoniste a rejoint l'équipe de conservation : un robot guidé par l'intelligence artificielle capable de contribuer à la restauration de fresques restées brisées dans des entrepôts pendant des décennies.
Loin de l'image de l'archéologie classique fondée uniquement sur la palette et le pinceau, ce projet combine robotique avancée, algorithmes d'IA et techniques de vision par ordinateur réorganiser les fragments comme s'il s'agissait d'un puzzle monumental, avec des milliers de pièces endommagées et sans « photo de la boîte » montrant le résultat final.
Un laboratoire de haute technologie au cœur de Pompéi
Le système robotique fait partie de Réparation, acronyme anglais de « Reconstruction of the Past », un projet de recherche financé par L'Union européenne qui a transformé une partie du parc archéologique en un véritable laboratoire de haute technologie appliqué au patrimoine.
Selon les responsables du programme, la plateforme a été installée dans le Maison rustique, un bâtiment d'État situé dans le parc archéologique de Pompéi, qui a été rénové et adapté pour abriter l'équipement scientifique nécessaire, allant des bras robotisés aux systèmes de capture et de traitement d'images.
Le coordinateur du projet, le professeur Marcello Pelillo, de l'Université Ca' Foscari de Venise, souligne que cette initiative a rapproché des « mondes qui semblaient très éloignés » l'un de l'autre : d'une part, les techniques les plus avancées de intelligence artificielle et robotique; d'un autre côté, archéologie traditionnelle et conservation des biens culturels.
Selon les chercheurs, l'objectif est double : d'une part, faire progresser la reconstitution physique des fresquesPar ailleurs, développer des outils qui puissent être utilisés sur d'autres sites et dans d'autres musées en Italie, en Espagne et dans le reste de l'Europe, où des milliers de fragments s'accumulent dans des dépôts en attente d'étude.
Comment fonctionne le robot résolveur de puzzles ?
Le système conçu dans le cadre de RePAIR se compose de deux bras robotiques identiquesmonté sur un torse commun, équipé de capteurs de vision qui permettent une analyse détaillée de chaque fragment et de sa position dans l'espace.
Chaque bras se termine par une sorte de « main douce » de structure flexiblecapable de maintenir des pièces extrêmement fragiles avec une prise délicate, minimisant ainsi le risque d'endommager davantage les surfaces déjà abîmées par l'éruption, le passage du temps et, dans certains cas, par les bombardements de la Seconde Guerre mondiale.
Le flux de travail commence par le numérisation des fragmentsDes images détaillées de chaque pièce sont prises et stockées dans un système informatique. À partir de ces informations, des algorithmes d'intelligence artificielle tentent de « résoudre » le puzzle en analysant les bords, les décorations, les couleurs, la forme et les correspondances possibles entre les fragments.
Une fois que le logiciel propose une solution possible, celle-ci est envoyée au plate-forme matérielleDes bras robotisés positionnent les pièces selon les calculs. Cet assemblage automatisé permet de tester des combinaisons beaucoup plus rapidement qu'avec un travail entièrement manuel.
Pelillo résume le défi en rappelant à tous qu'il s'agit d'un casse-tête. «Extrêmement complexe»avec des centaines ou des milliers de fragments, souvent très dégradés et sans que nous sachions à l'avance à quoi ressemblera l'image finale, ce qui oblige l'IA à travailler pratiquement à l'aveugle, sans modèle de référence complet.
Fresques emblématiques : de la Maison des Peintres à la Schola Armaturarum
La phase de test du robot s'est concentrée sur deux ensembles de produits frais considérés emblématique du patrimoine mondial et qu'ils se trouvaient en état fragmentaire dans les entrepôts du parc.
Le premier correspond à plafond de plusieurs pièces de la Maison des Peintres travaillant sur l'Île des Amants Chastes (souvent également appelée la Maison des Peintres en Action), endommagée par l'éruption du Vésuve et littéralement réduite en miettes par les bombardements qui ont touché Pompéi pendant la Seconde Guerre mondiale.
Le deuxième groupe d'œuvres est constitué des fresques de Schola Armaturarum, un bâtiment lié aux associations de gladiateurs, dont l'effondrement en 2010 a gravement endommagé une grande partie de sa décoration murale et qui n'est toujours pas entièrement restaurée.
Ces deux ensembles présentent exactement le type de problème que ce projet vise à résoudre : des milliers de restes dispersésavec des lacunes, des surfaces érodées et des fragments disparates pouvant même appartenir à différentes œuvres, ce qui complique considérablement le travail des restaurateurs.
Comme l'explique le directeur du parc archéologique de Pompéi, Gabriel ZuchtriegelLa forme et la décoration uniques de chaque fragment permettent théoriquement de reconstituer l'ensemble, mais « aucun être humain ne pourrait le faire seul » face à de tels volumes de matériaux endommagés ; l'aide de l'intelligence artificielle devient donc essentielle.
IA et archéologie : collaboration, pas remplacement
Malgré la forte médiatisation du robot, les responsables de RePAIR insistent sur le fait que La technologie n'est pas destinée à remplacer les archéologues.mais aussi pour les soutenir dans l'une des tâches les plus lentes et les plus frustrantes de leur travail : la recomposition des matériaux fragmentés.
Pour entraîner le système, l'équipe a créé répliques artificielles des fragments À partir des modèles numérisés, le robot pourrait s'entraîner avec des pièces non authentiques pendant la phase de test, réduisant ainsi le risque d'endommagement du matériau d'origine.
L'interface développée permet aux experts en peinture murale et en restauration de s'adresser aux spécialistes du domaine. interagir avec le système, valider ou corriger les solutions proposées par l'IA et apporter leur jugement fondé sur l'expérience, notamment en ce qui concerne le style, la technique et l'iconographie.
Parallèlement au travail avec le robot, une équipe de spécialistes de Université de LausanneSous la direction du professeur Michel E. Fuchs, l'équipe a consacré des années à l'élaboration d'un programme d'étude et de recomposition manuelle, basé sur l'analyse morphologique, stylistique et technique de chaque fragment, intégrée aux résultats générés par la machine.
Cette approche hybride —combinant calcul automatisé et expérience humaine— Ce projet s'impose comme une référence pour les futurs projets européens sur les sites archéologiques et dans les musées, où la collaboration interdisciplinaire deviendra de plus en plus courante.
Un projet européen dont l'impact dépasse les frontières de l'Italie
RePAIR a été lancé en Septembre de 2021 et est coordonnée par l'Université Ca' Foscari de Venise, avec la participation de plusieurs centres et institutions de recherche européens, notamment l'Institut italien de technologie (IIT) et le parc archéologique de Pompéi lui-même comme principal terrain d'essai.
Le projet est financé par L'Union européenneCela renforce la dimension communautaire d'une initiative qui ne se limite pas à la résolution d'un cas spécifique à Pompéi, mais aspire à jeter les bases de nouveaux outils applicables à patrimoine culturel à travers l'Europe, y compris celui conservé en Espagne.
Les musées, les parcs archéologiques et les dépôts d'artefacts fragmentaires pourraient bénéficier dans les années à venir de méthodologies développées Dans cette expérience, nous avons adapté des algorithmes et la robotique à différents types de supports : non seulement des fresques, mais aussi des céramiques, des sculptures ou des éléments architecturaux.
Dans les entrepôts de nombreux sites archéologiques européens, ils sont conservés des milliers de fragments qui restent à réassembler qui, faute de temps et de ressources humaines, n'ont pu être étudiés en profondeur. Si cette technologie s'avère fiable, elle pourrait accélérer considérablement les processus de classification, de reconstruction et de documentation.
Les partisans du programme insistent toutefois sur le fait que tout déploiement plus large doit être effectué avec critères de conservation et de surveillance très strictsafin de garantir que l’utilisation de robots et d’algorithmes ne compromette pas l’intégrité des œuvres originales.
L'archéologie du futur : défis et perspectives
L'un des aspects les plus complexes du projet réside dans la nature même du matériau avec lequel le robot travaille : pièces incomplètes, érodées et mélangéesqui ne représentent souvent qu'une petite partie de l'œuvre originale, laissant de grandes lacunes impossibles à combler entièrement.
Les algorithmes doivent également prendre en compte le incertitude quant à l'origine exacte de nombreux fragments : bien qu'ils soient conservés dans les mêmes dépôts, ils peuvent correspondre à des pièces différentes, à des moments différents ou même à des bâtiments éloignés les uns des autres, ce qui oblige le système à rejeter des combinaisons apparemment valides mais incorrectes.
Pour gérer cette complexité, les développeurs se sont tournés vers techniques avancées de vision par ordinateur et l'apprentissage automatique, capable d'évaluer simultanément la forme, l'épaisseur du plâtre, le motif décoratif, les couleurs et les continuités possibles entre les coups de pinceau et les motifs picturaux.
Le directeur du parc, Gabriel Zuchtriegel, considère ce type de travail comme un avant-goût de ce qui pourrait devenir… archéologie du futurDans ce domaine, l'intelligence artificielle jouera un rôle central non seulement dans la reconstitution des fresques, mais aussi dans la gestion des données, la documentation des fouilles et la création de modèles virtuels accessibles au public.
Les progrès accomplis à Pompéi, l'un des sites archéologiques les plus célèbres au monde, peuvent servir de modèle pour promouvoir des projets similaires sur d'autres sites européens, favorisant ainsi une plus grande autonomie. réseau de collaboration entre institutions qui partagent des technologies, des bases de données et des protocoles d'exploitation.
L'expérience de ce robot guidé par l'IA à Pompéi démontre que, lorsqu'il est combiné recherche de pointe, coopération internationale et connaissances archéologiquesIl est possible de restaurer la forme — et en partie aussi l'histoire — d'œuvres qui semblaient condamnées à rester fragmentées dans des cartons d'entrepôt, ouvrant ainsi une voie prometteuse pour la conservation du patrimoine en Italie, en Espagne et dans le reste de l'Europe.