Свитки Геркуланума — одна из наиболее необычных сохранившихся библиотек античного мира. Около двух тысяч лет назад они оказались погребены под вулканическими отложениями после извержения Везувия в 79 году н. э. Высокотемпературные пирокластические потоки обуглили папирус, превратив его в хрупкий углеродистый материал.
В XVIII веке археологи обнаружили в Геркулануме сотни таких свитков, предположительно происходивших из библиотеки, связанной с эпикурейским философом Филодемом. Некоторые из них удалось физически развернуть, однако большая часть оказалась настолько хрупкой, что механическое раскрытие практически гарантированно приводило бы к разрушению папируса.
Поэтому исследователи уже несколько лет используют методы компьютерной томографии и машинного обучения для виртуального разворачивания свитков. Один из наиболее известных проектов в этой области — Vesuvius Challenge, объединяющий рентгеновское сканирование, компьютерное зрение и краудсорсинговые методы машинного обучения для поиска текста внутри свёрнутых папирусов.
Основная проблема заключается в составе чернил. В ряде древних письменных материалов использовались металлические соединения, в том числе свинец. Такие чернила хорошо различимы на рентгеновских изображениях, поскольку тяжёлые элементы сильнее взаимодействуют с рентгеновским излучением.
Свитки Геркуланума в основном написаны углеродными чернилами — смесью угля и связующего вещества. Их химический состав близок к составу самого обугленного папируса, поэтому на обычных рентгеновских снимках текст практически не отличается от основы. Исследователи научились извлекать очень слабые различия структуры материала с помощью компьютерного анализа и нейронных сетей, однако низкий контраст существенно усложняет задачу.
Новая работа посвящена поиску другого пути — не улучшению распознавания слабого сигнала, а предварительному поиску тех свитков, в которых этот сигнал потенциально намного сильнее.
Свинец как «маяк» для рентгеновского сканирования
Идея принадлежит Дугласу Зайлеру, работавшему в Berkeley SETI. Узнав о проблеме низкого отношения сигнал/шум при цифровом исследовании свитков Геркуланума, он предположил, что сначала следует определить, какие из них содержат свинец в чернилах.
В 2016 году исследователи действительно обнаружили признаки металлических чернил в двух фрагментах геркуланумских папирусов. Это позволило предположить, что часть библиотеки могла быть написана составами, содержащими свинец.
Чтобы проверить гипотезу, Зайлер и его коллеги создали современные аналоги древних папирусов. Они использовали египетский папирус, изготовленный традиционным способом, и чёрные чернила, в которые добавляли различные количества нитрата свинца. Таким образом учёные получили набор образцов с разной концентрацией металла.
На папирусах записали различные тексты с помощью тростникового стилуса, после чего образцы подвергли компьютерной томографии. Затем их поместили в высокотемпературную печь, чтобы имитировать процесс карбонизации, которому подверглись оригинальные свитки после извержения Везувия.
После обугливания образцы исследовали с помощью трёхмерного рентгеновского сканирования в Центре нейтронных исследований Национального института стандартов и технологий США (NIST). Полученные данные подтвердили главное предположение исследователей: буквы, написанные чернилами с добавлением свинца, становятся значительно более заметными на рентгеновских изображениях.
По образному выражению Зайлера, буквы буквально «светились», поскольку свинец создавал гораздо более сильный рентгеновский сигнал, чем углеродный материал папируса.
Затем исследователи применили программные методы виртуального разворачивания к полученным трёхмерным данным. Один из авторов работы, физик Майкл Сайрус Догерти из NIST, адаптировал программу, первоначально разработанную им для цифрового исследования внутренних структур литий-ионных аккумуляторов.
Полученный результат важен прежде всего как инструмент отбора. Если удастся быстро определить наличие свинца в чернилах большого количества свитков, исследователи смогут направлять дорогостоящие и трудоёмкие процедуры томографического сканирования в первую очередь на наиболее перспективные образцы.
Причём для такого предварительного анализа, по мнению авторов, необязательно использовать крупный научный комплекс. Портативная рентгенофлуоресцентная система потенциально способна определить присутствие свинца непосредственно в коллекции свитков и тем самым сформировать список приоритетных кандидатов.
Это особенно актуально для Vesuvius Challenge. В 2023 году участники проекта впервые смогли распознать отдельные буквы внутри ранее нечитаемых свитков. В 2024 году был присуждён главный приз в размере 700 000 долларов за получение читаемого текста из свитков Геркуланума. С тех пор методы цифрового разворачивания и машинного обучения продолжают совершенствоваться.
В 2025 году исследователи получили первое рентгеновское изображение внутренней части одного из свитков — PHerc. 172, хранящегося в Бодлианских библиотеках Оксфордского университета. В 2026 году была опубликована работа, посвящённая полной расшифровке PHerc. 1667. Текст оказался философским трактатом об этике и человеческом моральном прогрессе.
Новый метод не заменяет виртуальное разворачивание и распознавание текста. Его задача гораздо прозаичнее, но потенциально не менее важна: сначала найти свитки, в которых физика рентгеновского контраста играет на стороне исследователей.
Если эта стратегия будет подтверждена на реальных свитках, она позволит значительно эффективнее распределять ресурсы между сотнями практически недоступных для обычного чтения артефактов. Вместо того чтобы одинаково подробно сканировать всю коллекцию, учёные смогут предварительно классифицировать её по химическому составу чернил.
При этом наличие свинца ещё не означает автоматически, что конкретный свиток удастся прочитать. Необходимо сохранить текст в подходящем положении, получить достаточно качественную томографическую реконструкцию, виртуально разделить слои папируса и затем обнаружить буквы среди сложной трёхмерной структуры. Новый метод решает только одну часть этой цепочки — поиск потенциально более контрастных чернил.
Исследование интересно и с более общего технологического взгляда. Для расшифровки древнего текста здесь объединяются не один и не два метода, а целая цепочка технологий: неорганическая химия, рентгеновская флуоресценция, компьютерная томография, трёхмерная реконструкция, обработка изображений и машинное обучение.
В итоге искусственный интеллект в этой задаче оказывается не самостоятельным «переводчиком древнего текста», а одним из элементов сложной измерительной системы. Чем качественнее физические данные поступают на вход алгоритмам, тем выше вероятность, что они смогут извлечь из них информацию, которую невозможно увидеть непосредственно.
Источник: https://arstechnica.com/science/2026/09/why-researchers-made-their-own-model-herculaneum-scrolls/
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
