Bonner Roboter löst antikes Puzzle in Pompeji
Davon konnten Archäologinnen und Archäologen lange bloß träumen: Ein
„intelligenter Roboter“ setzt Stück für Stück zerbrochene antike
Wandmalereien aus Pompeji wieder zusammen. Ein Forschungsteam um Prof. Dr.
Maren Bennewitz von der Universität Bonn hat dem Roboter das Puzzeln
beigebracht. Es gehört zum europäischen Verbundprojekt RePAIR
(„Reconstructing the Past: Artificial Intelligence and Robotics Meet
Cultural Heritage“), das kürzlich abgeschlossen wurde.
Im RePAIR-Projekt kümmern sich die Bonner um das robotische System. Das
Team hat Planungsalgorithmen für die beidhändigen Armbewegungen des
Roboters entwickelt, mit denen er Freskofragmente sehr präzise platzieren
kann. Maren Bennewitz ist Professorin für Humanoide Roboter und
Prorektorin für Digitalisierung und Informationsmanagement. Sie berichtet:
„Wir bringen in RePAIR unsere langjährige Erfahrung mit der
Bewegungsplanung und Manipulation durch Roboter ein. Ziel des Projektes
war es, zu erforschen, ob Roboter in der Lange sein können die mühsame
Sortier- und Puzzlearbeit übernehmen, damit die Fachleute ihre Zeit dort
einsetzen können, wo menschliche Expertise unverzichtbar ist.“ Die
Universität Bonn war außerdem für die Integration und Evaluierung der
gesamten robotischen Plattform zuständig und stellte sicher, dass alle
Komponenten nahtlos zusammenpassten. Dazu hat Doktorand Nils Dengler
dieses Jahr insgesamt fünf Wochen in Pompeij verbracht.
Das von der Europäischen Union geförderte Projekt wurde von der
Universität Ca’ Foscari Venedig koordiniert. Es verknüpft modernste
Methoden der Künstlichen Intelligenz und Robotik mit den Bedarfen der
Archäologie. Zu den weiteren Projektpartnern zählen das Italian Institute
of Technology (IIT), der Archäologische Park Pompeji, die Ben-Gurion
University im Negev und das Instituto Superior Técnico Lissabon.
Bonner Expertise für den „Robo-Puzzler“
Im Zentrum von RePAIR steht eine robotische Plattform mit zwei
Roboterarmen und weichen Greifhänden, die Fragmente von Wandmalereien
aufnimmt und an der vom KI-Puzzle Löser berechneten Position wieder
ablegt. Genau an dieser Schnittstelle zwischen intelligenter Planung und
physischer Ausführung setzt die Bonner Forschung an: „Unsere Algorithmen
berechnen für die beiden Roboterarme die Bewegungen, mit denen die
Fragmente zuverlässig aufgenommen und vorsichtig an der berechneten
Position abgelegt werden“, sagt Nils Dengler.
Fresken-Puzzle aus Pompeji
Erprobt wurde das innovative System im Archäologischen Park von Pompeji.
Dort lagern unter anderem Deckenmalereien aus dem „Haus der Maler bei der
Arbeit“ sowie Fresken aus der Schola Armaturarum, die durch den Ausbruch
des Vesuvs 79 nach Christus, aber auch Bombardements im Zweiten Weltkrieg
und einen Einsturz 2010 stark fragmentiert wurden. Die Bruchstücke werden
zunächst mit einem eigens entwickelten 3D-Scan-System digitalisiert. Auf
dieser Basis versucht die KI, das „Puzzle“ zu lösen: Sie schlägt passende
Kombinationen zwischen Bruchstücken vor und berechnet, wie aus hunderten
oder tausenden Teilen wieder größere Bildsegmente entstehen können.
„Die Herausforderung ist, dass wir im Gegensatz zu einem normalen Puzzle
kein Bild auf der Schachtel haben“, sagt Maren Bennewitz. „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.“
Entlastung für Archäologinnen und Archäologen
Die Rekonstruktion zerbrochener Funde ist bislang eine Arbeit, die viel
Geduld erfordert und im Museumsalltag oft über Jahre liegen bleibt. Indem
RePAIR die zeitaufwendigen Schritte der Digitalisierung,
Vorschlagsberechnung und physischen Rekonstruktion weitgehend
automatisiert, können sich Archäologinnen und Archäologen verstärkt auf
die wissenschaftliche Auswertung konzentrieren. Das im Projekt entwickelte
Wissen ist nicht auf Pompeji beschränkt. Überall auf der Welt lagern in
Depots und Magazinen große Mengen an Fragmenten von Keramik, Wandmalereien
oder Architekturteilen, deren Rekonstruktion aus Zeitgründen nie begonnen
wurde.
Prof. Bennewitz resümiert: „Es ist faszinierend zu sehen, wie Robotik
nicht nur in Fabriken oder der Logistik Aufgaben löst, sondern auch beim
Erhalt unseres kulturellen Erbes helfen kann. RePAIR zeigt auch
exemplarisch, wie interdisziplinäre Zusammenarbeit in Europa funktionieren
kann. Für uns in Bonn war das Projekt ein wichtiger Baustein, um unsere
Robotik-Forschung noch stärker in gesellschaftlich relevante Anwendungen
einzubringen.“
Das Projekt RePAIR wurde im Rahmen des Förderprogramms Horizon 2020 der
Europäischen Union unter der Grant Agreement No. 964854 gefördert.
Weitere Informationen zum Projekt finden sich unter
https://www.repairproject.eu
In diesem Video kann man den Roboter bei der Arbeit sehen:
https://youtu.be/AUN5aGMb6Eo
