Sztuczna inteligencja pomaga w ochronie europejskiego dziedzictwa kulturowego
Od zarania cywilizacji aż po czasy współczesne, obiekty dziedzictwa kulturowego Europy stanowią przykład jej historii i wspólnych ideałów. Badaczom może być jednak trudno w pełni zrozumieć i zmierzyć wpływ zmieniającego się klimatu i innych czynników na te skarby kultury. „W ramach projektu HYPERION powstały innowacyjne narzędzia pozwalające na zwiększanie odporności obszarów historycznych pod względem społecznym, środowiskowym i gospodarczym. Te cyfrowe innowacje pomogą w aktywnym pogłębianiu naszej wiedzy, abyśmy mogli lepiej radzić sobie z przyszłymi katastrofami”, wyjaśnia koordynator projektu dr Angelos Amditis, dyrektor ds. badań i rozwoju w Instytucie Komunikacji i Systemów Komputerowych Narodowego Uniwersytetu Technicznego w Atenach.
Kruche dziedzictwo
Powód dofinansowania projektu kwotą blisko 6 milionów euro szybko staje się jasny, gdy weźmie się pod uwagę charakter starożytnych zabytków, na których skupiają się badacze. Wybrane lokalizacje są szczególnie narażone na zagrożenia środowiskowe, takie jak ekstremalne zjawiska pogodowe, trzęsienia ziemi i erupcje wulkanów. Celem projektu HYPERION było zatem zbadanie i lepsze zrozumienie wpływu ekstremalnych warunków pogodowych, upływu czasu i intensywnych zjawisk geologicznych na zabytki dziedzictwa kulturowego poprzez działania pilotażowe, jakie przeprowadzono na greckiej wyspie Rodos, we włoskiej Wenecji, norweskim Tønsbergu i hiszpańskiej Granadzie. Zespół badawczy przeprowadził modelowanie atmosferyczne w celu określenia kryteriów dotkliwości czynników stresu klimatycznego specyficznych dla danego miejsca. Głównymi parametrami meteorologicznymi były prędkość i kierunek wiatru, temperatura otoczenia, wilgotność względna i opady. Opracowane wcześniej zestawienia danych klimatycznych uzyskano z archiwum EURO-CORDEX, działającego w ramach skoordynowanej międzynarodowej inicjatywy mającej na celu opracowania ulepszonych regionalnych prognoz zmian klimatu dla wszystkich regionów lądowych na całym świecie.
Sztuczna inteligencja pomaga badaczom wykrywać i analizować zagrożenia dla zabytków i obiektów historycznych
Zespół projektu HYPERION wykorzystał informacje z różnych źródeł, takich jak literatura, inspekcje i zdjęcia satelitarne oraz czujniki in situ. Umożliwiło to badaczom dokładniejsze określenie struktur obiektów dziedzictwa kulturowego i związanych z nimi niepewności, a także wpływu zmiany klimatu. Naukowcy umieścili czujniki w zabytkach i miejscach dziedzictwa kulturowego oraz wykorzystali drony oparte na pojazdach, usługi satelitarne o szerokim zasięgu i narzędzia angażujące społeczność celem sprawniejszego pozyskiwania danych. Sztuczna inteligencja (SI) odegrała w tym zadaniu ważną rolę, automatycznie identyfikując warunki za pomocą technik analizy naziemnego obrazowania wielo- i hiperspektralnego. W ramach projektu z powodzeniem wygenerowano obrazy satelitarne w bardzo wysokiej rozdzielczości, wykorzystując najnowocześniejsze nienadzorowane i nadzorowane modele uczenia głębokiego oparte na konwolucyjnych sieciach neuronowych – modele SI specjalizujące się w rozpoznawaniu i interpretowaniu wzorców wizualnych. Obrazy pochodziły z różnych satelitów, obejmowały obszar od około 17 do 33 km2 i miały kluczowe znaczenie dla wykrycia zmian w ukształtowaniu i pokryciu terenu w czterech lokalizacjach badawczych projektu. Zastosowanie narzędzi SI uprościło proces wykrywania zmian, umożliwiając badaczom identyfikację obecności nieprzepuszczalnych materiałów, takich jak asfalt lub beton, które utrudniają wchłanianie wody deszczowej i zwiększają ryzyko powodzi błyskawicznych wywołanych przez duże ilości opadów. Ten przykład dobitnie pokazał, że SI pozwala na automatyzację zadań, które w innym przypadku wymagałyby udziału człowieka, dzięki czemu możliwe jest zastosowanie tej technologii do ciągłego monitorowania, które może zastąpić okresowe oceny.
Zaangażowanie społeczności i kształtowanie polityki w przyszłości
Jednak według dr Amditisa kluczowym osiągnięciem projektu było opracowanie holistycznej platformy oceny odporności (ang. Holistic Resilience Assessment Platform). „Platforma HYPERION pozwala na integrację różnych narzędzi do analizy i modelowania. Takie niezbędne narzędzie może skutecznie wspierać władze lokalne w szybszym podejmowaniu świadomych decyzji dotyczących zrównoważonej odbudowy obszarów historycznych”, wyjaśnia badacz. Kolejnym narzędziem opracowanym w ramach projektu i wbudowanym w platformę HYPERION jest narzędzie do angażowania społeczności (ang. Community Engagement Tool), dostępne w formie aplikacji mobilnej. Korzystając z tego narzędzia, mieszkańcy i osoby odwiedzające historyczne miasta mogą fotografować oznaki uszkodzeń obiektów dziedzictwa kulturowego, przypinać je i udostępniać na żywo na globalnej mapie oraz pomagać w zgłaszaniu potencjalnych zagrożeń dla europejskich dóbr dziedzictwa kulturowego. „Platforma HYPERION może pomóc ekspertom ds. dziedzictwa kulturowego w zrozumieniu skutków poprzednich procesów renowacji i podejmowaniu decyzji w celu uniknięcia zjawisk degradacji materiałów i zwiększenia odporności naszych zabytków”, podsumowuje dr Amditis, stwierdzając, że jest to jeden z najważniejszych wyników projektu.
Słowa kluczowe
HYPERION, SI, sztuczna inteligencja, uczenie głębokie, konwolucyjne sieci neuronowe, zdjęcia satelitarne, zaangażowanie społeczności, dziedzictwo kulturowe, starożytne zabytki, miejsca dziedzictwa, ekstremalne warunki pogodowe, urbanistyka