Summer School on H-DATA and ICTs Innovation

11- 13 Settembre 2013, Roma

Sistemi e tecnologie intelligenti per il patrimonio culturaleL. Bordoni

ENEA-UTICTluciana.bordoni@enea.it 

https://sites.google.com/a/aixia.it/beni-culturali/Home

Sistemi e tecnologie intelligenti per il patrimonio culturale

• Perché l’IA?

• Utilizzo di metodologie che trovano applicazione nella soluzione automatica di problemi complessi, non trattabili in modo efficace con metodologie informatiche tradizionali.

Intelligenza Artificiale

• Si pone due obiettivi fondamentali:

1. la comprensione di entità intelligenti

2. la costruzione di entità intelligenti.

Si tratta di una disciplina molto antica (per più di 2000 anni i filosofi hanno tentato di approfondire le modalità di imparare, ragionare..) anche se formalmente è nata nel 1956.

Intelligenza Artificiale

• Uno dei primi obiettivi (anni sessanta) ha riguardato la capacità di dimostrare teoremi.

• Costruire delle macchine capaci di ragionare, cioè trarre delle conclusioni logiche.

Intelligenza Artificiale

• Negli anni settanta sono stati affrontati i problemi riguardanti la definizione di formalismi per la rappresentazione della conoscenza.

• Sviluppo di sistemi “basati sulla conoscenza” cioè contenenti la rappresentazione esplicita della conoscenza a un dominio applicativo specifico.

Intelligenza Artificiale

• Elaborazione del linguaggio naturale

• Rappresentazione della conoscenza

• Ragionamento automatico

• Apprendimento automatico

• Visione artificiale

• Robotica

Beni Culturali

• Anche il settore dei BC così come quello Anche il settore dei BC così come quello dell’IA, pur partendo da differenti dell’IA, pur partendo da differenti metodologie delle rispettive aree di metodologie delle rispettive aree di appartenenza, si occupa di rappresentazione appartenenza, si occupa di rappresentazione di conoscenze e di modelli.di conoscenze e di modelli.

IA & BC

• Utilizzo delle tecnologie dell’IA per Utilizzo delle tecnologie dell’IA per consentire di ottimizzare la componente consentire di ottimizzare la componente conoscitiva del “bene” insieme alle sue conoscitiva del “bene” insieme alle sue molteplici relazioni spaziali e culturali.molteplici relazioni spaziali e culturali.

Beni Culturali

• Archeologia

• Conservazione e Restauro

• Musei

• Musica

• Patrimonio documentale e librario

Patrimonio documentale e librario

• La complessità dell’organizzazione e accesso all’informazione richiede forme evolute di rappresentazione, gestione e supporto all’utente.

• I sistemi tradizionali di ricerca dell’informazione non sono sempre idonei a supportare tali funzioni.

Modellazione utente

• Un modello utente, in generale, deve contenere le informazioni esplicite su tutti gli aspetti dell’utente corrente per poter adattare il comportamento di un sistema interattivo all’utente.

Sistemi di raccomandazione

• Sono stati progettati per predire le preferenze di un utente usando in modo collettivo le informazioni acquisite su tutti gli utenti del sistema.

Patrimonio documentale e librario

• Sistemi per il filtraggio personalizzato dell’informazione, per la costruzione automatica di profili utente, per la ricerca semantica, la disambiguazione del linguaggio naturale e la classificazione automatica di documenti in formato digitale.

Patrimonio documentale e librario

• Sistemi per il reperimento ed indicizzazione di dati pittorici. Ricerca per contenuto su database di immagini e video.

• Flessibilità da parte dell’utente di eseguire ricerche con diversi obiettivi: per categoria, similarità, target….

Patrimonio documentale e librario• Utilizzo di soluzioni ontologiche.

Un’ontologia è un sistema strutturato di concetti e relazioni che viene a costituire una “mappa” della conoscenza di un dato dominio.

• Sistema di conoscenza che si compone di concetti, processi, azioni ed eventi ed il cui intento è la condivisione di conoscenza del patrimonio informativo culturale.

Patrimonio documentale e librario

• Nell'ambito dei beni culturali il principale modello ontologico di riferimento è rappresentato dal CIDOC-CRM (Conceptual Reference Model).

• Tale ontologia, standard ISO nel 2006, si pone come modello di riferimento per il patrimonio culturale.

Patrimonio documentale e librario

• Il CIDOC-CRM permette di rappresentare, in modo formale e altamente specifico, informazioni sui beni culturali relative anche agli ambiti spaziali e temporali, supportando quindi operazioni di ragionamento ed inferenza.

Patrimonio documentale e librario

• RE.MU.NA-ICCD è un modello ontologico sviluppato a partire dal 2005 che ha come suo riferimento fondamentale gli standard catalografici determinati dall’Istituto Centrale per il Catalogo e la Documentazione (ICCD).

Patrimonio documentale e librario

• Interrogazione semantica di una e-library archeologica riguardante un portale e un insieme di servizi avanzati a supporto della condivisione di conoscenza sulla Preistoria e Protostoria in Italia. (http://archeoserver.it)

• Utilizzo di una ontologia per organizzare, memorizzare e gestire le informazioni allo scopo di consentire una modalità di navigazione basata su percorsi semantici.

Patrimonio documentale e librario

• Realizzazione di un sistema per la generazione automatica di biografie di pittori attraverso l’uso dell’ontologia ArtEquAKT ricavata da documenti da Web.

http://www.aktors.org/technologies/artequakt/

Patrimonio documentale e librario

• CHIP (Cultural Heritage Information Personalization) è un progetto rivolto alla creazione di un sistema di raccomandazione per migliorare l’accesso personalizzato alle opere presenti nel Rijksmuseum di Amsterdam.

Patrimonio documentale e librario

• ITtem Recommender (ITR) integra sia il contenuto statico che descrive le opere presenti in una collezione che il contenuto dinamico (tag) prodotto dagli utenti. Il sistema è stato sperimentato prendendo in esame 45 dipinti della Pinacoteca Vaticana.

Musei

• Allestimento automatico di musei virtuali: il sistema MINERVA nato nel 1995.

• Lo sviluppo ha previsto due direzioni:

• 1. supporto per l’allestimento di musei

• 2. creazione di musei virtuali personalizzati con scopi informativi, didattici e ludici.

Musei

• Minerva archeologico : supporto all’ allestimento di opere provenienti dalla collezione del Museo Archeologico di Milano.

• Minerva L’arte dello stucco: supporto alla fruizione attraverso dei percorsi personalizzati.

Musei

• Sviluppo di musei virtuali in 3D in cui il contenuto in 2D e 3D viene presentato all’interno di un ambiente virtuale. Vex-CMS (http://hcilab.uniud.it/vex/ ) é un tool che consente tali realizzazioni.

Musei

• Robot museale : CiceRobot

• CiceRobot è in grado di fare da guida personalizzata al visitatore di un museo consentendo anche di interagire ponendogli delle domande.

• E’ stato sperimentato presso il museo archeologico regionale di Agrigento.

Musei

• Un passo in avanti riguarda l’introduzione di un sistema che gestisce gli aspetti emozionali.

• Ciò favorisce l’interazione con l’utente; il robot viene percepito come un “umano” in quanto avente una propria personalità.

Musei

• Visita personalizzata: il progetto PEACH (Personal Experience with Active Cultural Heritage) con tecnologia mobile e la modellazione utente si è realizzato un nuovo concetto di guida mobile, basato su palmare, che “accompagna” il visitatore. Il sistema è stato sperimentato presso il Castello del Buonconsiglio a Trento

Museo diffuso

• Interviene nello spazio della comunità, nel suo divenire storico, proponendo "come oggetti del museo" non solo gli oggetti della vita quotidiana ma anche i paesaggi, l’architettura, il saper fare, le testimonianze orali della tradizione, ecc...

• Museo diffuso urbano di Anconahttp://www.museodiffusoancona.it/

Archeologia

• Ricostruzione di contesti archeologici.

• Utilizzo di tecniche di modellazione e visualizzazione 3D su reperti acheologici.

• Sistemi di supporto alle decisioni per l’indagine archeologica.

• Tecnologia mobile e modellazione utente per visite personalizzate.

ArcheologiaRicostruzione di contesti archeologici

• Roma Reborn: modello virtuale navigabile in tempo reale e facilmente aggiornabile .

• Ipotesi di ricostruzione della Villa di Livia esempio di “virtual storytelling” così come realizzato per il sito archeologico di Capo Colonna in cui la mitologia è raccontata attraverso un gioco.

Un caso rilevante: gli acquedotti di epoca romana

(III secolo a.C. – III secolo d. C.)

Gli acquedotti romani

• Resti archeologici di opere monumentali, di grande interesse architettonico, ingegneristico ed idraulico.

• Poco studiati: Ashby, Lanciani, Corbellini, Ducci, Van Deman, di Fenizio e pochi altri.

• Inoltre: incuria e sistematica mancanza di mezzi le cause del loro progressivo disfacimento.

Consentirne la più vasta fruizione:la tecnologia Web-GIS

• Accedere alle informazioni cartografiche ed utilizzare le funzionalità GIS su rete Internet attraverso una web application con un normale browser.

• Rendere disponibili ulteriori funzionalità attraverso lo sviluppo di specifici programmi.

• Integrare foto, filmati, suoni ed informazioni.

Un prototipo (…..anzi, due) La componente GIS

• Vettorializzazione dei tracciati degli acquedotti seguendo la Carta dell’Agro Romano (Sovrintendenza Comunale ai Beni Culturali di Roma).

• Undici acquedotti, tracciati distinti in superficiali, sotterranei, ipotetici.

• Inserimento degli elementi di rilevanza storico-artistica.

• Inserimento di limiti amministrativi, corsi fluviali, rete viaria.

Rappresentazione vettoriale degli acquedotti Zoom sul territorio del Comune di Roma

Zoom sull’Acquedotto Alexandrino e presenza di elementi storico-artistici

Un prototipo (…..anzi, due) La componente Web-GIS

• Sviluppo di una web application per l’accesso tramite un normale browser su rete Internet.

• Web application sviluppata in Java in ambiente AlovTimeMap (sistema Web-GIS open source – Università di Sidney).

• Disponibilità di funzionalità standard: zoom, pan, calcolo distanze.

• Introduzione di funzionalità di ricerca più fini: per nome dell’acquedotto, per epoca, per lunghezza, dislivello e pendenza.

Epigrafi della Via Appia

• Sistema WebGis per la fruizione delle epigrafi sulla Via Appia. Il sistema presenta una selezione di circa cinquanta reperti epigrafici, tutti di destinazione sepolcrale, provenienti dal tratto urbano della Via Appia, compreso tra Porta Capena ed il Grande Raccordo Anulare.

Epigrafi della Via Appia

• La produzione della carta delle dislocazioni delle epigrafi ha consentito di:

• ricostruire gli spostamenti che hanno interessato i reperti;

• fornire informazioni riguardo l’attuale assetto e disposizione dei reperti epigrafici;

Epigrafi della Via Appia

• studiarne le correlazioni basandosi su caratteristiche specifiche come il secolo di appartenenza, la professione dei relativi defunti e la loro condizione sociale;

• creare un database di reperti archeologici georeferenziati.

Epigrafi della Via Appia

Intelligent Tourism SystemAnalisi del segnale

Gps

Localizzazione dell’utente

In Piazza Flavio Gioia

Fornitura di informazioni

contestualizzate

Conservazione e Restauro

• Tecniche di ricomposizione virtuale per poter formulare delle ipotesi di ricostruzione e/o formulare un modello di restauro;

• Riproduzione come scoperta, Ipotesi prima dell’azione, Trasportabilità.

Conservazione e Restauro

• Riproduzione come scoperta.

Lo scenario di interesse dell’utilizzatore può venire presentato al massimo grado di definizione, superando persino la capacità di messa a fuoco dell’occhio umano.

Conservazione e Restauro• Ipotesi prima dell’azione. E' possibile dare

vita ad un modello di restauro, di risistemazione delle componenti, senza che il bene reale subisca la benché minima alterazione. E' possibile quindi presentare il risultato, consentendo a ciascuno di "viverci dentro" e di valutare, a priori, quali sarebbero gli effetti di un'azione reale, modulando le soluzioni e potendo recepire in anticipo critiche e suggerimenti.

Conservazione e Restauro

• Trasportabilità.

L’opera virtuale è riproducibile e trasportabile ovunque. La Tomba di Nefertari ne rappresenta un esempio, ricostruirla virtualmente è servito a trasportarla in più continenti e a preservarla per le generazioni future.

Conservazione e Restauro• Quando nell’opera originale le mancanze

sono molto estese e quanto si deve ricostruire è superiore a quanto resta, quasi sempre si è in grado di formulare ricostruzioni ipotetiche ad un qualche livello di maggiore o minore completezza ed in questo caso si può allora utilmente operare sulla riproduzione. Ciò consente la formulazione di più ipotesi senza essere costretti a sceglierne una.

Conservazione e Restauro

• La lastra ceretana in terracotta con figura di guerriero, conservata al Museo di Cerveteri, che continua a suscitare l’interesse degli studiosi per la singolarità del tema iconografico, ha offerto lo spunto per due ipotesi di ricostruzione.

Lastra in terracotta di epoca etrusca – CerveteriRicostruzione virtuale di possibili scenari originali

Lastra in terracotta di epoca etrusca – CerveteriProposta ricostruttiva

Restauro

• Strumenti a supporto dell’attività di analisi dei cretti: trovare correlazione tra un cretto e la tecnica di esecuzione dell’opera. La loro analisi consente di verificare l’autenticità, l’uso dei materiali e la struttura dell’opera.

Restauro

• Il sistema RESTART analizza, individua e classifica i cretti di un’opera figurativa.

Musica• Principali temi di interesse:1. il recupero delle partiture in formato

cartaceo;2. il recupero e la conservazione di media

audio; 3. lo studio e la realizzazione di basi dati per

la musica;4.di modelli di protezione, di fruizione e di

distribuzione del patrimonio culturale musicale (verso la didattica).

Musica

• Progetto MIROR il cui intento è validare e sviluppare una nuova piattaforma per l'apprendimento e l'insegnamento della musica. La piattaforma è dedicata all’improvvisazione, composizione e body-performance. Ciò nasce da studi sulla relazione tra le caratteristiche del movimento corporeo e l’apprendimento del ritmo.

Musica

• Studi e ricerche presso l’Università di Genova sulla possibilità di spiegare e misurare l’interazione sociale non verbale, come accade con la musica. L´esperienza dell´ascolto e dell´interpretazione musicale di gruppo sono indagati allo scopo di creare modelli computazionali in grado di misurare empatia, emozioni, leadership, ……

Musica• Legame tra neuroscienze e musica nel progetto

europeo SIEMPRE dedicato ai sistemi per l'analisi in tempo reale di espressività ed empatia coordinato da Casa Paganini – InfoMus, di Genova.

• La qualità espressiva di un movimento, viene tradotta dalle tecnologie in una mappa emozionale, capace di fornire in tempo reale una interpretazione sonora.

Musica

• ECLAP (European Collected Library of Artistic Performance) http://www.eclap.eu/ é un archivio online di tutte le arti dello spettacolo in Europa e fornisce soluzioni e strumenti per aiutare le istituzioni artistiche delle arti dello spettacolo ad entrare nell’Europa digitale.

Conclusioni

• E’ stato definito uno spazio interdisciplinare abbastanza significativo;

• Difficoltà di coinvolgimento degli operatori dei vari settori;

• Continuare il lavoro intrapreso nell’ottica di una prospettiva interdisciplinare.