“Om ongeveer één uur ‘s middags wees mijn moeder op een wolk van vreemde grootte. Vanaf die afstand was het niet duidelijk vanaf welke berg de wolk afkomstig was, hoewel later bleek dat het de Vesuvius was.” Zo beschreef Plinius de Jongere – in een brief aan de Romeinse historicus Tacitus – de uitbarsting van de Vesuvius in 79 na Christus. De uitbarsting bedekte de omgeving van Pompeii, Stabiae en Herculaneum met as en lava. Ook een uitgebreide bibliotheek van papyrusrollen – eigendom van de schoonvader van de Romeinse generaal Julius Caesar – werd bedekt.
De Vesuvius Challenge daagt deelnemers uit om de inhoud van de papyrusrollen van de villa bloot te leggen met behulp van de modernste technologie. De deelnemers kunnen gebruik maken van computertomografie (CT), machine learning (ML) en computer vision-technieken. Er is nog tijd tot het einde van het jaar om enkele passages te lezen en een hoofdprijs van 700.000 dollar te winnen.
Hoewel er bijna tweeduizend jaren voorbij zijn gegaan, zijn de papyri nog steeds intact. De hitte van de vulkaan verkoolde ze, maar toch bleven ze bewaard. In het afgelopen decennium leidde het werk van een team van de Universiteit van Kentucky onder leiding van Dr. Brent Seales tot verschillende doorbraken in de discipline.
“Het is erg prikkelend, want enerzijds zijn deze papyri bewaard gebleven, maar anderzijds kunnen we ze nog niet lezen,” zegt JP Posma, projectleider van de Vesuvius Challenge.
Het verleden blootleggen
Plinius de Jongere is de enige ooggetuige van de uitbarsting van de Vesuvius 79 na Christus. Op 24 augustus was hij in Misenum, een dorp aan de baai van Napels waar zijn oom Plinius de Oudere woonde. De Oudere – schrijver en naturalist – bewogen door zijn passie voor de wetenschap, besloot naar de wolk te varen en stierf uiteindelijk door vulkanische uitwasemingen.
In 1750 stuitte een boer bij het graven van een put op een marmeren plaveisel en vond de Papyrusvilla. Het eerste archeologische onderzoek begon onmiddellijk, en vele rollen werden teruggevonden. In 2015 las de werkgroep van Seales de En-Gedi rol – een oud Hebreeuws perkament gevonden in de Dode Zee – zonder het te openen maar met behulp van een röntgenscan en computervisie. Het cohort wilde CT ook toepassen op de Herculaneum Papyri.
Vier tweets uit het verleden
Daarom gebruikten ze in 2019 een deeltjesversneller om twee volledige rollen te scannen die in de villa waren teruggevonden, waarbij ze afleidden dat ML-modellen oppervlaktepatronen konden herkennen die wezen op de aanwezigheid van inkt. Eerder dit jaar herkende hun ML-model inkt uit de scans. Gefascineerd door de Romeinse geschiedenis en lerend over de inspanningen van het Seales-team, kwam voormalig GitHub CEO Nat Friedman op het idee van een prijs. “De reden dat we deze uitdaging doen is dat we nog steeds de collectieve denkkracht van velen nodig hebben om de rollen te ontcijferen,” legt Posma uit.
De hoofdprijs van 700.000 dollar wordt uitgereikt aan het team dat voor het einde van dit jaar 4 passages van elk 140 tekens heeft gelezen. Posma benadrukt dat het veel moeite zal kosten om dit te bereiken, omdat het de beheersing van verschillende technologieën vereist.
Technologieën om de rollen te lezen
CT – niet anders dan wat wordt gebruikt voor medische controles – stuurt röntgenstralen door het voorwerp, waardoor een beeld ontstaat aan de andere kant. “Maar dan kan men het object draaien om veel foto’s te krijgen vanuit verschillende hoeken. Via tomografie kan men uit al die beelden een 3D-beeld reconstrueren,” legt Posma uit.
Om een hoge resolutie uit deze scans te halen, zijn een hoogwaardige energiebron en specifieke lichtinvallen nodig. Dergelijke omstandigheden zijn te vinden in deeltjesversnellers – die door het team van Seales werden gebruikt. De volgende stap is het lezen van de inhoud van de rol, die in dit stadium een conglomeraat van voxels is – de datapunten in een 3D-raster. Daarna is het aan de computer vision software om karakters te identificeren en te proberen ze te lezen.
Het team introduceert een ander stuk technologie om de perkamenten van Pompeii te ontcijferen. De inkt die in de Herculische papyri wordt gebruikt is op koolstofbasis, waardoor een röntgenscan geen contrast kan genereren. In het geval van de En-Gedi-rol bevatte de inkt wat metaal, waardoor tekens zichtbaar werden. Aangezien zij erop schreven, moet er een morfologische verandering zijn in het oppervlak van de papyrus. Het idee is dus om een neuraal netwerk te trainen met foto’s van hoe een stukje rol met en zonder inkt eruit ziet op de CT-scan, en dan gaat het erom patronen af te leiden en uiteindelijk enkele karakters te tonen,” onderstreept Posma.
Geprikkeld door mysterie
Naast de hoofdprijs zijn er nog andere prijzen voor de inspanningen van de teams, zoals een onderscheiding voor het team dat inkt uit röntgenstralen ontdekt. Er is nog tijd om deel te nemen aan deze gezamenlijke onderneming. “Wat kan er in die bibliotheek zitten? Misschien kunnen sommige documenten ons meer vertellen over het functioneren van het Romeinse Rijk. Het intrigerende is dat dit misschien slechts het topje van de ijsberg is. Archeologen denken dat dit een secundaire bibliotheek is, en dat de hoofdbibliotheek nog opgegraven moet worden. We hopen dat we, als we deze rollen kunnen lezen, de belangstelling voor het onderwerp kunnen vernieuwen,” vat Posma samen.
