◎ ความท้าทาย：

วิเคราะห์ลวดลายของเครื่องปั้นดินเผาที่เพิ่งค้นพบสองชิ้น เพื่อดูว่ามีต้นกำเนิดมาจากโรงงานผลิตเครื่องปั้นดินเผาสมัย Hellenistic แห่งเดียวกันในตุรกีช่วงปี 200-100 ก่อนคริสตกาลหรือไม่

◎ วิธีแก้ปัญหา：

Artec Spider II, Artec Leo, Artec Studio, Blender, Cloud Compare, Agisoft Metashape, Geographical Information Systems (GIS)

◎ ผลลัพธ์：

แบบจำลอง 3 มิติของโบราณวัตถุที่มีรายละเอียดสูงอย่างเหลือเชื่อ ซึ่งบันทึกไว้ด้วยความละเอียดที่เพียงพอที่จะแสดงให้เห็นว่าตรงกันจริง ๆ สร้างมาตรฐานใหม่สำหรับการวิเคราะห์ทางโบราณคดีที่ขับเคลื่อนด้วย AI ในอนาคต

◎ ทำไมต้อง Artec 3D ?：

เซ็นเซอร์ Artec Spider II สามารถเก็บรายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ ได้อย่างแม่นยำ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบันทึกภาพวัตถุขนาดเล็กที่มีพื้นผิวละเอียด นอกจากนี้ โปรแกรม Artec Studio ยังช่วยให้การสร้างแบบจำลอง 3 มิติที่สมจริงเป็นเรื่องง่าย ไม่ว่าจะเป็นเพื่อการอนุรักษ์มรดกทางวัฒนธรรม, การจัดทำเอกสาร หรือการวิเคราะห์เพิ่มเติม

เครื่องปั้นดินเผาเปรียบเสมือนขุมทรัพย์ล้ำค่าสำหรับนักโบราณคดี เครื่องปั้นดินเผาที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดีเปิดโอกาสให้เราได้เห็นชีวิตของสังคมในอดีต รวมถึงวัฒนธรรม, ประเพณี และวิธีการแสดงออกถึงสถานะทางสังคมของพวกเขา เมื่อต้องวิเคราะห์สิ่งของที่ค้นพบเหล่านี้ ตราประทับและจารึกมักเป็นกุญแจสำคัญ

นี่เป็นกรณีที่เกิดขึ้นกับ Dries Daems และ Jitte Waagen นักโบราณคดีดิจิทัลจาก Vrije Universiteit Amsterdam และ University of Amsterdam ซึ่งกำลังทำงานวิเคราะห์ชามนูนต่ำแบบ Hellenistic เครื่องปั้นดินเผาเหล่านี้ซึ่งเป็นที่นิยมในช่วงประมาณ 200-100 ปีก่อนคริสตกาล มีลวดลายที่เป็นเอกลักษณ์ แต่ลวดลายเหล่านั้นประกอบด้วยการผสมผสานที่แตกต่างกัน โดยใช้แม่พิมพ์หลายแบบ ทำให้เกิดลวดลายตกแต่งได้มากมายนับไม่ถ้วน ซึ่งทำให้การระบุลวดลายเหล่านี้ค่อนข้างยาก

นั่นคือเหตุผลที่วาเกนและทีมงาน 4D Research Lab ของเขาได้คิดค้นวิธีการใหม่ เมื่อมีการค้นพบชิ้นส่วนใหม่ที่ Türkmen-Karahöyük ซึ่งเป็นแหล่งขุดค้นในประเทศตุรกีในปัจจุบัน ซึ่งนำโดย James Osborne (University of Chicago) และ Michele Massa (Bilkent University Ankara) พวกเขาตัดสินใจที่จะละทิ้งวิธีการแบบดั้งเดิม และวิเคราะห์รูปแบบด้วยการสแกน 3 มิติแทน พร้อมทั้งใช้เทคนิคที่ปกติใช้สำหรับการทำแผนที่ภาคพื้นดินเพื่อระบุว่าชิ้นส่วนแต่ละชิ้นเข้ากันหรือไม่

Spider II: เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแปลงโบราณวัตถุให้เป็นดิจิทัล

ตามธรรมเนียมแล้ว การค้นพบทางโบราณคดีจะถูกร่างและวิเคราะห์ด้วยมือโดยใช้เครื่องมือวัด แต่เทคโนโลยีสมัยใหม่กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ การถ่ายภาพสามมิติ (Photogrammetry) กำลังถูกนำมาใช้มากขึ้นเพื่อสร้างแบบจำลองสามมิติของตัวอย่างจากภาพถ่ายและวิดีโอที่บันทึกไว้ อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ก็มีข้อเสียอยู่บ้าง เช่น อาจใช้เวลานานและยากที่จะตั้งค่าเงื่อนไขการถ่ายภาพให้สมบูรณ์แบบ

เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ Waagen จึงเลือกที่จะแปลงชิ้นส่วนต่าง ๆ ให้เป็นดิจิทัลด้วย Artec Spider II ซึ่งเป็นเครื่องสแกน 3 มิติความละเอียดสูงพิเศษที่จัดหาโดย Artec Ambassador 4C ในโครงการล่าสุด ทีมของเขาต้องการตรวจสอบว่าตัวอย่างที่มีรูปนกอินทรีตรงกับตัวอย่างอื่นที่พบในที่อื่นหรือไม่

เศษเครื่องปั้นดินเผาสมัย Hellenistic ที่ค้นพบในแหล่งขุดค้นของตุรกี ภาพถ่ายได้รับความอนุเคราะห์จาก Dries Daems, Vrije Universiteit Amsterdam

พวกเขาเคยคิดจะใช้ Artec Micro II ที่มีความแม่นยำ 5 ไมครอน แต่สุดท้ายก็เลือกใช้ Spider II ที่มีความยืดหยุ่นและเก็บข้อมูลได้แม่นยำสูงกว่า ด้วยข้อมูลป้อนกลับแบบเรียลไทม์จาก Artec Studio ทำให้เห็นได้ชัดเจนในทันทีว่าพวกเขาเลือกถูกแล้ว อุปกรณ์พกพาที่ใช้แสงสีฟ้าตัวนี้สามารถตรวจจับทุกอย่างได้ ตั้งแต่รอยบุบไปจนถึงรายละเอียดเล็ก ๆ บนชิ้นส่วนขึ้นรูปได้อย่างมีประสิทธิภาพอย่างน่าทึ่ง

“การสแกน 3 มิติของ Artec ช่วยให้ได้รายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน คุณสามารถใช้การถ่ายภาพสามมิติได้เช่นกัน แต่จะใช้เวลานานมากกว่าในบริบทนี้” Waagen อธิบาย “เราได้พัฒนากระบวนการทำงานสำหรับ Spider II ซึ่งสามารถสแกนวัตถุได้ 18-22 ชิ้นต่อวัน สำหรับคนที่แปรรูปเครื่องปั้นดินเผาด้วยมือ นั่นถือว่าค่อนข้างน้อยสำหรับเครื่องปั้นดินเผาที่ไม่มีการตกแต่ง แต่ถ้าคุณเปรียบเทียบกับเทคนิคอื่น ๆ คุณจะเห็นร่องรอยที่ละเอียดอ่อนกว่ามาก ไปจนถึงรอยนิ้วมือในแต่ละชิ้น!”

การสร้างสรรค์นวัตกรรมด้วยการทำแผนที่พื้นผิวด้วย GIS

ข้อมูลถูกบันทึกและประมวลผลใน Artec Studio ซึ่งการตรวจสอบเบื้องต้นสามารถทำได้โดยใช้โหมดการแสดงภาพแบบ X-Ray ของซอฟต์แวร์ แต่การวิเคราะห์เชิงลึกจำเป็นต้องให้ทีมงานแยกแยะว่าร่องรอยใดเกิดจากการประทับตรา และร่องรอยใดเกิดจากการสึกหรอตามกาลเวลา ซึ่งในทางปฏิบัติแล้ว สามารถทำได้โดยการ “ปรับให้เรียบ” และ “จับคู่” โมเดลเท่านั้น

แบบจำลอง 3 มิติของเศษเครื่องปั้นดินเผาสมัย Hellenistic ใน Artec Studio ภาพถ่ายได้รับความอนุเคราะห์จาก Jitte Waagen, University of Amsterdam

การจัดวางตำแหน่งทำใน Blender เพื่อให้สามารถวางซ้อนและเปรียบเทียบโมเดลได้อย่างแม่นยำ จากนั้นจึงเปรียบเทียบระยะห่างสัมพัทธ์ระหว่างกลุ่มจุดที่สร้างขึ้นใน Cloud Compare ที่น่าสนใจคือ พวกเขาใช้ข้อมูลนี้เพื่อสร้างแบบจำลองระดับความสูง “พื้นผิวดิจิทัล” ใน Agisoft Metashape

ต่อมาได้มีการใช้ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) มาซ้อนทับแบบจำลองราวกับเป็นแผนที่ภาคพื้นดิน ทำให้สามารถจับคู่ “การเปลี่ยนแปลงระดับความสูง” ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม้จะมีข้อแตกต่างเล็กน้อยในเรื่องความลาดเอียงของพื้นผิว แต่โดยทั่วไปแล้วเศษชิ้นส่วนทั้งสองมีลวดลายเหมือนกัน รายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ เช่น ขนของนกอินทรี, ปาก และกรงเล็บ ตรงกันอย่างแม่นยำในแง่ของรูปร่าง, ทิศทาง และขนาด ซึ่งบ่งชี้อย่างชัดเจนว่าแม่พิมพ์ของพวกมันมีลวดลายเดียวกัน

หลังจากที่จับคู่ชิ้นส่วนเหล่านี้ ซึ่งพิสูจน์ได้เกือบแน่นอนว่ามาจากโรงงานผลิตเครื่องปั้นดินเผาสมัย Hellenistic แห่งเดียวกัน Waagen กล่าวว่าขณะนี้ทีมของเขากำลังทำงานเพื่อทำให้การวิเคราะห์ดังกล่าวเป็นไปโดยอัตโนมัติด้วยปัญญาประดิษฐ์ (AI)

“เราอาจจะต้องลดความซับซ้อนของแบบจำลองลง แต่แนวคิดคือการดึงคุณลักษณะทางสัณฐานวิทยาจากแบบจำลอง 3 มิติ และป้อนข้อมูลเหล่านั้นเข้าไปในแบบจำลองการเรียนรู้ของเครื่อง” Waagen กล่าวเสริม “เป้าหมายสุดท้ายคือการสร้างแบบจำลองที่สามารถระบุได้ว่าเมื่อคุณถ่ายภาพเครื่องปั้นดินเผาชิ้นอื่นที่มีตราประทับหรือสัณฐานวิทยาเดียวกันนั้น มันมาจากยุคใด หรืออย่างน้อยก็บอกคุณได้ว่าอะไรที่คล้ายคลึงกัน โครงการประเภทนี้กำลังได้รับความนิยมมากขึ้น เรามีโอกาสที่จะบุกเบิกและพัฒนาแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดของ AI”

“การขุดค้นสด” และโอกาสอื่น ๆ

งานวิจัยของ Waagen ไม่ได้มุ่งเน้นเฉพาะเครื่องปั้นดินเผาสมัย Hellenistic เท่านั้น เขายังได้ทำงานในโครงการทางโบราณคดีอื่น ๆ อีกมากมาย ซึ่งการสแกน 3 มิติของ Artec ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นปัจจัยสำคัญที่พลิกโฉมวงการ

ที่น่าทึ่งคือ ในโครงการที่นำโดย Michael Blömer จาก Universität Münster ในเมืองโบราณ Doliche หุ่นยนต์สแกนใต้น้ำ Spider II ถูกนำมาใช้ในการบันทึกภาพ Roman Mithraeum (วิหารที่อุทิศให้กับเทพเจ้า Mithraeum ของโรมัน) ซึ่งเป็นวิหารโรมันที่หายาก ทีมของเขาได้แปลงจารึกที่ซับซ้อนซึ่งสลักอยู่บนผนังให้เป็นดิจิทัล และการสแกนแบบ 3 มิติยังคงช่วยในการถอดรหัสจารึกเหล่านี้ ช่วยให้ค้นพบความหมายในที่ที่ไม่เคยเป็นไปได้มาก่อน

ภาพจำลอง Roman Mithraeum ที่กำลังถูกสแกนแบบ 3 มิติด้วยเครื่อง Artec Spider II ภาพโดย Jitte Waagen จาก University of Amsterdam

โครงการริเริ่มเหล่านี้จำนวนมากอนุญาตให้ใช้แท่นหมุนที่ปรับแต่งมาเพื่อความสะดวกในการจัดตำแหน่ง แต่ไม่ใช่ทุกโครงการจะง่ายดายเช่นนั้น ในการขุดค้นที่น่าทึ่งอีกครั้งหนึ่งที่ Tell Kurdu ซึ่งกำกับโดย Rana Özbal (Koç University) และ Fokke Gerritsen (Netherlands Institute ในตุรกี) Waagen พบรอยเท้าอายุ 8,000 ปีที่รัฐบาลตุรกีไม่เต็มใจที่จะรบกวน การสแกน 3 มิติของ Artec ช่วยให้สามารถบันทึกภาพในสถานที่ได้ ดังนั้นจึงสามารถบันทึกสิ่งที่ค้นพบได้โดยไม่รบกวนพื้นที่

เป็นที่น่าสังเกตว่า University of Amsterdam ยังมี Artec Leo แบบไร้สายอย่างสมบูรณ์อีกด้วย ตามคำกล่าวของ Waagen “Leo เหมาะสำหรับวัตถุขนาดใหญ่” และเขา “ชื่นชอบความสะดวกในการพกพา” ของอุปกรณ์นี้

ที่จริงแล้ว อุปกรณ์นี้ทำงานได้รวดเร็วและใช้งานง่ายมาก จนเขาใช้มันในการขุดค้นสด ๆ ได้ – คือการบันทึกภาพสถานที่ต่าง ๆ ทันทีที่ค้นพบ ความคิดริเริ่มแบบนี้แสดงให้เห็นว่าโบราณคดีดิจิทัลกำลังนำโลกเก่าและโลกใหม่มาบรรจบกันในรูปแบบที่น่าตื่นเต้นที่สุด!

การศึกษาครั้งนี้เกิดขึ้นภายใต้บริบทของโครงการ 3D-CERA-ML ซึ่งมุ่งเน้นการบูรณาการแบบจำลอง 3 มิติกับอัลกอริธึมการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อช่วยในการจำแนกและตีความทางโบราณคดี โดยมี Dries Daems จาก Vrije Universiteit Amsterdam เป็นผู้อำนวยการ ร่วมกับ 4D Research Lab, University of Amsterdam และ Jitte Waagen เป็นผู้ประสานงาน

คุณสามารถหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงการ 3D-CERA-ML ได้ที่นี่