【学术动态】大学生参赛者利用机器学习从无法展开的碳化卷轴中识别出了第一个单词

文摘   历史   2023-10-21 12:30   越南  

公元79年,维苏威火山爆发,这场大爆发无疑是人类有史以来所见证的最为致命的灾害之一。《自然史》的作者,古罗马学者老普林尼即在前往灾难现场拯救灾民并进行研究的途中,因吸入火山释放出的毒气而窒息,最终不幸离世。
火山灰和熔岩的肆虐带来了惨烈的结果。它们摧毁并完全掩埋了周围的罗马定居点。其中,庞贝城当属此次恐怖自然灾害中最有名的受害者。它被遗忘在火山灰和浮石之下,1600多年之后才重见天日。而在发现庞贝之前,仅有赫库兰尼姆(Herculaneum,于1709年被发掘)这座同样湮没于维苏威火山灰下的罗马定居点被人发掘过。这些沉睡于火山灰下的城市遗址,为后人提供了珍贵的考古材料,使得考古学家和历史学家对1世纪罗马人的生活有了更加全面的了解。
在赫库兰尼姆,有一座宏伟的别墅也被二十米厚的火山喷出物淹没。据称,它曾经属于尤利乌斯·凯撒的岳父卢修斯·卡尔普尔尼乌斯·皮索·凯索尼努斯。这座别墅从建筑本身到内部陈设都极其奢华,其中还设有一间图书馆,存有1800卷以上的莎草纸。这间图书馆是目前仅存的保留古希腊罗马风貌的图书馆,正因为火山灰的覆盖,它贮存的文献能够躲过之后的兵燹野火。这座别墅因此也被称作Villa dei Papiri,即莎草纸别墅。

画家Rocío Espín绘制的莎草纸别墅复原图

尽管这些文献得以幸存于世,对其开展研究却仍然举步维艰:火山喷发的热量使这些纸莎草卷碳化,它们既无法展开,更无法阅读。早先展开这些卷轴的尝试不幸破坏了一定数量的文献,但也有一些卷轴在一位意大利僧侣精心而细致的工作下被成功展开,其内容是以希腊语写成的哲学文本。时至今日,仍有六百多卷赫库兰尼姆莎草纸等待展开阅读。此外,学者们相信,在赫库兰尼姆遗址中,还存有数千卷莎草纸未被发现。学者们认为,这间图书馆中很可能存在着一些遗失在历史长河中的重要文献,发现这些文献或许能够改变我们对历史的认识。

碳化的卷轴

来到2015年,肯塔基大学的Brent Seales教授使用X射线断层扫描和计算机视觉对死海发现的En-Gedi卷轴进行了数字化的展开和识读,发现其中包含了利未记中的文本。这项突破性的研究向人们展示了碳化的、无法展开的卷轴中的文本如何借由现代技术重见天日。然而,赫库兰尼姆莎草纸的情况却更加复杂:这些莎草纸所使用的墨水是碳基的,因而在X射线扫描下并不能和碳化的莎草纸显现出区别。然而,Seales教授的团队仍然没有放弃尝试,他们发现,一些碎片在红外光下是可读的,使用这些碎片的数据可以用来训练机器学习模型。他们使用粒子加速器扫描了两个完整的卷轴和一些碎片,通过这些精度极高的扫描数据,他们认为可以借助机器学习来还原莎草纸表面的精细图案,并展示古墨水在图案上的分布状况。2023年初,Seales教授的实验室取得了突破性的进展,他们的机器学习模型成功从扫描数据中识别出了墨迹。

经机器学习模型处理后的扫描图像,研究者对辨认出的文字进行了标记

目前对这些卷轴的工作主要分为两部分,一是对卷轴的扫描数据进行分割和展开,二是对墨迹进行检测。这些卷轴长度大、包裹严密,并且存在损坏和扭曲等问题。迄今为止尚没有人能够成功对这些卷轴进行大规模分割,并识别出每一层莎草纸表面;而对于那些难以识别的墨迹,目前的机器学习模型仍然需要优化。

最近,两位来自硅谷的投资人Nat Friedman和Daniel Gross发起了一项奖励丰厚的社区挑战赛,大赛奖金为七十万美元。对于作出贡献的其他参与者,该赛事也设置了一些奖项,总计奖金额度超过百万美元。今年三月该挑战赛启动以来,组织者已经向参赛者颁发了二十六万美元的奖金。在今年八月,一位参赛者Luke Farritor在另一位参赛者Casey Handmer成果的基础上,通过训练机器学习模型,从扫描数据中识别出了第一个单词。经过纸莎草学家的识读,基本可以确信这个词是ΠΟΡΦΥΡΑΣ。不过,由于上下文的缺乏,这个词可能是形容词πορφυροῦς(πορφύρεος的阿提卡形式,紫色的)的阴性宾格复数或阴性属格单数πορφυρᾶς,但也可能是名词πορφύρα(紫色染料,(复数)紫色布料)的宾格复数或者属格单数πορφύρας。据悉,Luke Farritor今年21岁,目前仍然是一名大学生,正在SpaceX实习。与此同时,另一位参赛者Youssef Nader基于另一种不同的方法在卷轴的相同位置也获得了一致的结果。

参赛选手Luke Farritor

此后,研究团队和参赛者们继续推进工作,并取得了良好的进展。几天前,Youssef的模型生成了一张面积更大的图像。10月12日,Luke、Youssef和Casey因为他们的突破性进展获得了共计六万美元的奖项。七十万美元大奖的任务是从两个完整的卷轴内部阅读四段文字,而目前看来,这一目标并非遥不可及。在12月31日赛事截止之前,或许有参赛者能够斩获这一大奖

Youssef的模型产出的最新图像

回到前文,赫库兰尼姆莎草纸中很可能存在佚失的文献,开头提到的老普林尼所著《罗马史》也许就在其中。毫无疑问,这些研究者和参赛者取得的成果既牵动着历史文化研究者和爱好者的心弦,也更有可能使我们对关于罗马和希腊的知识得到极大程度的扩充。
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译者:


编辑:林群象


安提柯学社
安提柯(Antico)学社是一个以学生为主的世界历史文化爱好者社团。
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