Inspiracija

Može li umjetna inteligencija razotkriti tajne drevnog svijeta?

Izvor: Ashlee Vance i Ellen Huet/Bloomberg Businessweek

22. mart 2024, 15:00

Skupina zanesenjaka natječe se tko će prvi uz pomoć UI dešifrirati papirusne svitke iz Herkulaneja

Ti bi tekstovi mogli bi potpuno promijeniti našu predodžbu o povijesti ključnih antičkih razdoblja

Može li umjetna inteligencija razotkriti tajne drevnog svijeta?

Vezuvski izazov

Obiteljska kuća Nata Friedmana u Kaliforniji izgorjela je prije nekoliko godina u jednom od požara koji sve češće haraju tom državom. Nekoliko mjeseci nakon toga počela je karantena zbog pandemije COVID-19, koju je Friedman proveo u zaljevu San Francisca, ispunjen strahom i dosadom. Kao puno drugih očeva srednjih godina i on je odlučio duhovni mir i vodstvo potražiti u drevnom Rimu. Dok su neki gledali "Kralja tigrova" i igrali se Lego kockama, on je čitao knjige o Rimskom Carstvu i s kćeri gradio makete rimskih vila od papira. Umjesto kruha od kiselog tijesta naučio je peći panis quadratus, rimski kruh prikazan na freskama iz Pompeja. Neprospavane noći provodio je u potrazi za informacijama o starom Rimu na internetu pa je tako doznao i za papiruse iz Herkulaneja. Bila je to prekretnica koja ga je odvela prema još većoj opsesiji. Sjeća se da je uzviknuo: "Kako to da mi ovo nitko nikad nije spomenuo?"

Zbirka svitaka iz Herkulaneja ima gotovo mitski status u krugovima klasičara. Riječ je o papirusnim svicima iz jedne rimske kuće za odmor koju je 79. godine nove ere zakopala ista ona erupcija vulkana koja je "zamrznula" Pompeje u vremenu. Iskopavanja su zasad provedena u malom dijelu vile iz kojeg je izvađeno oko 800 svitaka. Međutim, povjesničari smatraju da je kuća pripadala bogatom tastu Julija Cezara te je zasigurno sadržavala golemu knjižnicu s tisućama ili čak desecima tisuća svitaka. Ako je tako, to bi bila najveća zbirka antičkih tekstova dosad. Stručnjaci vjeruju da bi takva zbirka uvelike podebljala postojeću kolekciju grčke i rimske poezije, drame i filozofije. Na vrhu popisa želja djela su Eshila, Sapfe i Sofokla, a neki su uvjereni da će knjižnica iznjedriti i tekstove koji govore o prvim godinama kršćanstva.

"Neki od tih tekstova mogli bi potpuno promijeniti našu predodžbu o povijesti ključnih antičkih razdoblja", izjavio je Robert Fowler, klasičar i predsjednik dobrotvorne udruge Herculaneum Society kojoj je cilj informiranje javnosti o svicima i lokalitetu. "To je društvo preteča modernog zapadnog svijeta."

Vezuv je glavni krivac zbog kojeg ne znamo što kriju papirusi iz Herkulaneja. Svici su sačuvani jer su nakon erupcije ostali zakopani ispod tona vruće gline i materijala, ali su nagorjeli do neprepoznatljivosti. Iskopani svici izgledaju poput cjepanica spaljenih u logorskoj vatri. Ljudi ih već stoljećima pokušavaju razmotati na razne načine, a svici su izrazito krhki. Čak su i najpažljiviji pokušaji razmotavanja obično završavali tako da bi se svici pretvorili u pepeo.

U današnje vrijeme stručnjaci nastoje "razmotati" svitke u virtualnom obliku, s pomoću tehnika 3D skeniranja u visokoj rezoluciji. Taj projekt dosad nije donio puno rezultata. Stručnjaci su uspjeli tek zaviriti u dijelove unutrašnjosti svitaka i pronaći samo naznake tinte na papirusu. Neki su se kleli da vide pročitati slova na skeniranim slikama, ali konsenzusa, zasad, nema. Projekt skeniranja čitave zbirke ne samo da je logistički zahtjevan već je i papreno skup. O redoslijedu riječi i odlomaka na papirusima moglo se samo nagađati.

Međutim, Friedman nije obični tata koji voli Rim. U to je vrijeme bio izvršni direktor GitHuba, divovske platforme za razvoj softvera koju je Microsoft preuzeo 2018. (Friedman je u međuvremenu napustio GitHub i bavi se ulaganjem u razvoj umjetne inteligencije). Friedman je s GitHubom razvijao jednu od prvih aplikacija za kodiranje temeljenu na umjetnoj inteligenciji (UI). S obzirom na to da je iz prve ruke doživio rast i razvoj UI-ja, imao je osjećaj da bi algoritmi UI-ja mogli otkriti obrasce na slikama svitaka koji su ljudima promakli.

Neko je vrijeme izučavao to pitanje i sklapao prijateljstva s klasičarima, a zatim je prošle godine odlučio pokrenuti natječaj pod nazivom "Vezuvski izazov" (engl. Vesuvius Challenge). Ukupan fond nagrada iznosio je milijun američkih dolara (932 tisuće eura), a natjecatelji su pozvani da razviju softver temeljen na UI-ju koji će moći pročitati četiri odlomka iz jednog svitka. Prisjeća se da je razmišljao kako mora postojati neka očita metoda koju još nitko nije isprobao. "U životu sam puno puta potvrdio tu tezu", dodaje.

Nove tehnike

Mjeseci su prolazili, a Friedmanu je postalo jasno da je imao dobar predosjećaj. Na natječaj su se javili natjecatelji iz cijelog svijeta, uključujući mnoge mlade ljude koji se bave računalnim znanostima. Natjecatelji su razvili nove tehnike 3D skeniranja koje omogućuju odmatanje svitaka kako bi ih bilo lakše pročitati. Neki su uspjeli pronaći slova, a zatim i riječi. Razmjenjivali su poruke o svom radu i napretku na platformi Discord, a stariji klasičari ponekad su im se divili, a ponekad ih ismijavali.

Friedman i njegov akademski partner Brent Seales, profesor računalnih znanosti i stručnjak za svitke, u veljači su otkrili rezultate - jedna je skupina natjecatelja uspjela transkribirati puno više od četiri odlomka iz jednog svitka. Još je rano za donošenje generalnih zaključaka na temelju njihova rada, no Friedman je uvjeren da će njihove tehnike omogućiti čitanje sadržaja i ostalih svitaka. "Cilj mi je sve ih dešifrirati", otkriva.

Prije erupcije Vezuva gradić Herkulanej bio je odmaralište za bogate Rimljane na rubu Napuljskog zaljeva. Za razliku od Pompeja, koji su se našli izravno na putu lave koja je istjecala iz Vezuva, Herkulanej je postupno zakopan pod nekoliko slojeva pepela, vulkanskog kamenja i plinova. Iako to nije bio nimalo bezbolan događaj, većina stanovništva ipak je uspjela pobjeći. Veći dio gradića sačuvan je ispod stvrdnute lave. Gradić je ponovno otkrilo ruralno stanovništvo u 18. stoljeću tijekom kopanja bunara. Naišli su prvo na mramorne kipove, a onda je 1750. netko slučajno iskopao mramorni pod vile za koju se smatra da je pripadala senatoru Luciju Kalpurniju Pizonu Cezoninu, tastu Julija Cezara, kojeg moderni povjesničari pamte po imenu Pizon.

Istraživači onog vremena iskopali su tunele do vile u potrazi za vrijednim artefaktima, poput kipova, slika i prepoznatljivih kućanskih predmeta. Kad su naišli na svitke razasute po šarenim podnim mozaicima, mislili su da je riječ o cjepanicama pa su ih jednostavno bacili u vatru. Međutim, netko je naposljetku primijetio da se te "cjepanice" često nalaze u knjižnicama i čitaonicama i tako zaključio da se radi o nagorjelim svicima. Pokušaji razmotavanja papirusa nisu bili uspješni; papirus se jednostavno raspadao u rukama.

Svici su doživjeli strašnu sudbinu u desetljećima koja su uslijedila. Nazovi-stručnjaci pokušavali su ih razmotati raznim metodama, poput polijevanja živom ili parenja raznim plinovima (nemojte to pokušavati). Neki su prerezani popola, neki su izdubljeni... Zlostavljanje koje su doživjeli ti svici još baca povjesničare u očaj. Najbolje rezultate polučio je svećenik Antonio Piaggio, koji je krajem 18. stoljeća izgradio uređaj koji se sastojao od drvenog stalka sa svilenim nitima. Niti bi pričvrstio za rubove svitaka, a zatim prilagodio svoj jednostavni mehanizam tako da nježno razmata svitak nekoliko centimetara dnevno. To je čak donekle i funkcioniralo; uspio je odmotati nešto svitaka, iako bi ih često oštetio ili potpuno uništio. Tijekom stoljeća koja su uslijedila druge europske sile, uključujući Napoleona, prikupile su komadiće uglavnom nečitkih svitaka.

Veći dio vile danas je još pod zemljom pa do nje ne mogu čak ni stručnjaci. Smatra se da se dio zbirke koji je moguće pročitati sastoji uglavnom od djela Filodema, epikurejskog filozofa i pjesnika. Povjesničari vjeruju da se veća, glavna knjižnica još krije pod zemljom jer bi bogati učenjak poput Pizona u svojoj zbirci zasigurno imao klasike, kao i suvremena djela iz područja povijesti, prava i filozofije. "Vjerujem da tamo postoji puno veća knjižnica", kaže Richard Janko, profesor klasičnih studija na Sveučilištu Michigan. Janko je proveo sate i sate ručno sastavljajući dijelove svitaka, poput slagalice. "Ne vidim razloga zašto ne bi još bila tamo, sačuvana na isti način." Čak je i običan građanin iz tog doba mogao posjedovati zbirku od desetaka tisuća svitaka, dodaje Janko. Zna se da se Pizon često dopisivao s rimskim državnikom Ciceronom, a tom je regijom prošao i sveti Pavao nekoliko desetljeća prije erupcije pa neki od svitaka možda govore o njegovu posjetu, Isusu i kršćanstvu. "Danas imamo oko 800 svitaka iz vile", kaže Janko. "Moglo bi ih biti još na tisuće ili desetke tisuća."

Eksperimentiranje s umjetnom inteligencijom

U novije doba pionir na tom području je Brent Seales, profesor računalnih znanosti na Sveučilištu Kentucky. Seales već 20 godina analizira nečitke stare tekstove uz pomoć napredne medicinske tehnologije za CT i ultrazvuk, a najveći dio tog vremena posvetio je upravo papirusima iz Herkulaneja. "Morao sam", tvrdi Janko. "Nitko drugi nije radio na tome, nitko nije stvarno vjerovao da je to moguće."

Napredak je bio spor. Seales je izradio softver za skeniranje kojim je namjeravao razmotati svitke u virtualnom obliku, ali tijekom testiranja 2009. pokazalo se da softver ne može pročitati svitke. "Softver nije mogao podnijeti tu razinu složenosti", kaže Janko. "Slojevi svitaka nisu bili jednoliki. Bili su zapetljani i pomiješani pa ih moj softver nije mogao pouzdano pratiti."

Seales je zatim sa svojim studentima izradio specijalizirani softver koji otkriva promjene u debljini rukopisa i tinte pa su tako 2016. uspjeli iščitati svitak Ein Gedi, nagoreni drevni tekst na hebrejskom. Softver djeluje tako da prikazuje svjetla slova na tamnijoj podlozi. Sealesov tim polagao je velike nade u svoju tehniku, ali pokazalo se da njihov softver ne može pročitati papiruse iz Herkulaneja jer su pisani drukčijom, ugljičnom tintom.

Seales posljednjih godina eksperimentira s umjetnom inteligencijom. On i njegov tim skenirali su svitke s pomoću snažnijih uređaja za skeniranje, analizirali dijelove papirusa koji sadrže vidljivu tintu pa trenirali algoritme na temelju tih obrazaca. Nadali su se da će UI uočiti detalje koji su promakli ljudskom oku pa na temelju tih detalja analizirati nejasne dijelove svitaka. Sealesov je pristup djelovao, ali bio je vrlo spor, a skenirani dijelovi svitaka bili su uglavnom nečitki. Trebalo mu je novo otkriće.

Friedman se 2020., na početku svoje zaluđenosti Rimom, pretplatio na Google obavijesti o Sealesu i papirusima. Kako godinu dana nije bilo nikakvih novosti, počeo je gledati Sealesove rasprave o osnovnim izazovima istraživanja na YouTubeu. Sealesu je, među ostalim, trebao novac. Friedman je bio uvjeren da mu može pomoći. Pozvao je Sealesa u Kaliforniju na konferenciju na kojoj se ljudi iz Silicijske doline okupljaju i dijele ideje. Seales je održao kratko predavanje o svicima, ali nitko nije bio zainteresiran. "Stvarno me grizla savjest, bilo me sram jer je došao u Kaliforniju, a Kalifornija ga je iznevjerila", kaže Friedman.

Friedman je zatim predložio Sealesu da pokrenu natječaj. Dio natječaja financirao je vlastitim sredstvima, a dio je sufinancirao njegov investicijski partner Daniel Gross.

Seales tvrdi da je bio svjestan kompromisa. Papirusi iz Herkulaneja njegovo su životno djelo i želio ih je sam dešifrirati. Puno je njegovih studenata uložilo vrijeme i trud u taj projekt i planirali su o njemu objaviti radove. A sad im se nekoliko bogatuna iz Silicijske doline miješa u posao i uvjerava ih da bi nekakvi nikogovići s interneta mogli postići rezultate koje dosad nisu postigli ni stručnjaci.

Međutim, Sealesu je do dešifriranja svitaka bilo stalo više od slave. Odlučio je poslušati Friedmana i sudjelovati u pokretanju natječaja. Vezuvski izazov pokrenut je prošle godine na Martovske ide (lat. Idus Martias). Friedman je najavio natječaj na platformi koju s nostalgijom pamtimo kao Twitter, a mnogi njegovi kolege obećali su sufinancirati projekt. Cijela četa novopečenih papirologa bacila se na posao. Friedman je u nekoliko dana prikupio dovoljno sredstava da ponudi nagrade u ukupnoj vrijednosti od milijun američkih dolara (0,93 milijun eura).

Preostalim sredstvima financirao je prikupljanje i klasifikaciju postojećih slika svitaka, kao i izradu softvera za rezanje i ravnanje slika kako bi svici bili čitljivi na zaslonu računala. Odabrao je šačicu ljudi koji su bili posebno dobri u tom poslu i zaposlio ih kao stalne članove tima za natječaj uz satnicu od 40 američkih dolara (37 eura). Njegov je hobi prerastao u način života.

Bod za čovječanstvo

Pažnja koju je privukao najavom projekta otvorila mu je nova vrata. Sealesu su bile potrebne godine i godine kako bi od talijanskih i britanskih kolekcionara dobio dopuštenje da skenira svitke. Talijani su im sad nudili dva potpuno nova svitka kako bi prikupili više podataka za treniranje modela UI-ja. Friedman je financirao izradu posebnih futrola s pomoću 3D pisača u kojima su svici preneseni privatnim letom iz Italije do akceleratora čestica u Engleskoj. Skeniranje je trajalo puna tri dana, a trošak je iznosio oko 70.000 dolara (65.000 eura).

Dok promatrate postupak skeniranja, shvatite čaroliju i zahtjevnost tog zadatka. Primjerice, jedan ostatak svitka koji su postavili u skener bio je malo veći od prsta. U skeneru se tretira visokoenergetskim rendgenskim zrakama kao kod izrade CT snimaka, a skener izbacuje snimke izuzetno visoke rezolucije (oko osam mikrometara). Snimci se zatim virtualno režu na mnoštvo tankih slojeva koje ljudsko biće ne može prebrojiti, a skener otkriva neznatne promjene u gustoći i debljini u svakom sloju. Svaka se kriška zatim razmotava i izravnava pomoću softvera. Konačne slike izgledaju poput listova papirusa, iako su napisi na njima skriveni.

Datoteke koje se dobivaju tim postupkom tako su velike da ih je teško obraditi na običnom računalu pa Friedman nije mogao natjecateljima zadati da dešifriraju cijeli svitak. Za glavnu nagradu od 700.000 dolara (650.570 eura) natjecatelji su morali do kraja 2023. pročitati četiri uzastopna odlomka od po barem 140 znakova. Dodijeljene su i manje nagrade u rasponu od 1000 do 100.000 dolara (od 929 do 92.939 eura) natjecateljima koji su prvi pročitali slova na svitku ili izradili softver za lakšu obradu slika. S obzirom na to da je Friedman karijeru započeo na platformama otvorenog koda, pobjednici u svim kategorijama morali su se obvezati da će javno otkriti upotrijebljene metode.

Luke Farritor bio je zaintrigiran od samog početka. Ovaj živahni 22-godišnji student iz Nebraske koji često uzvikuje: "O, moj Bože!", čuo je za natjecanje na podcastu u ožujku. "Vjerujem da su izgledi 50 : 50 da će netko nabasati na ovu priliku, pronaći podatke i baciti se na posao i da ćemo to riješiti ove godine", izjavio je Friedman u toj emisiji. Farritor je pomislio: "To bih mogao biti ja."

Prvi su se mjeseci sastojali od napornog rada na mutnim slikama. Sve se promijenilo kad je Casey Handmer, matematičar, fizičar i polimat iz Australije, postigao ono što računala nisu mogla i tako postigao bod za čovječanstvo. Nakon nekoliko neuspješnih pokušaja da napiše računalni kod za čitanje svitaka, Handmer je počeo satima jednostavno zuriti u slike. Nakon nekog vremena počeo je primjećivati tzv. pukotine, odnosno sitne uzorke na svicima koji su ga podsjećali na ispucalo blato na dnu suhog jezera. Handmeru se činilo da te "pukotine" imaju oblik grčkih slova pisanih tintom. Smatra da je riječ o sasušenoj tinti koja se izdigla s površine stranice.

Otkriće "pukotina" potaknulo je Handmera da pokuša razaznati dijelove slova na jednoj slici svitka. U duhu natječaja u lipnju je objavio svoja otkrića na kanalu Vezuvskog izazova na platformi Discord. Farritor je tog ljeta stažirao u SpaceXu. U trenutku objave ispijao je kolu bez šećera u prostoriji za odmor i isprva nije mogao vjerovati svojim očima. Tijekom sljedećih mjeseci i sam je počeo tragati za "pukotinama" na slikama svitaka. Iako su slova uglavnom bila nevidljiva ljudskom oku, njih jedan do dva posto sadržavao je pukotinu. Farritor je na temelju tih prvih nekoliko slova istrenirao model za prepoznavanje skrivene tinte i tako otkrio još nekoliko slova. Zatim je dodao nova slova u podatke za treniranje modela pa ponovio taj postupak nekoliko puta. Model kreće od ispucanog uzorka koji je vidljiv samo ljudskom oku i na temelju toga uči prepoznati tintu koju mi ne možemo vidjeti.

Za razliku od današnjih velikih jezičnih modela UI-ja koji se temelje na gomilama podataka, Farritorov model utemeljen je na minimalnoj količini podataka. Za svaki kvadrat slike od 64 sa 64 piksela model postavlja samo jedno pitanje: ima li ovdje tinte? Nasreću, rezultati su bili poznati: grčka slova poravnata s pravokutnim uzorkom koji tvore vlakna papirusa.

Farritor je početkom kolovoza dobio priliku testirati svoj softver. Kraj ljeta provodio je u Nebrasci i baš je bio na kućnoj zabavi s prijateljima kad je na kanalu natječaja na Discordu osvanula nova slika puna "pukotina". Dok su ljudi oko njega plesali i pili, Farritor je uzeo telefon, na daljinu se povezao sa svojim računalom u studentskom domu, učitao sliku u svoj sustav strojnog učenja pa odložio telefon. "Sat vremena poslije odvezao sam sve svoje pijane prijatelje kućama, a zatim sam na putu iz garaže izvadio telefon, ne očekujući ništa", kaže. "Ali kad sam ga otvorio, na ekranu su se pojavila tri grčka slova."

Farritor je oko dva sata ujutro poslao poruku o svojem otkriću prvo svojoj mami, a zatim Friedmanu i drugim natjecateljima, suzbijajući suze radosnice. "U tom sam trenutku pomislio, 'O, Bože moj, stvarno ćemo uspjeti. Pročitat ćemo svitke.'"

Farritor je ubrzo pronašao deset slova i osvojio 40.000 dolara (37.170 eura) u jednoj od kategorija natječaja. Klasičari su pregledali njegove rezultate i utvrdili da je pronašao grčku riječ za "ljubičasto".

Farritor je nastavio trenirati svoj model strojnog učenja i objavljivati rezultate na Discordu i Twitteru. Njegova i Handmerova otkrića potaknula su novi val entuzijazma među natjecateljima, a neki su počeli primjenjivati slične tehnike. U drugom dijelu 2023. Farritor je oformio tim s dva druga natjecatelja, Youssefom Naderom i Julianom Schilligerom. Dogovorili su se da će kombinirati svoju tehnologiju i podijeliti novac od nagrade.

Na natječaj je u konačnici pristiglo 18 prijava za glavnu nagradu. Iako su neke prijave bile nenadahnute, Friedmanovo se kockanje isplatilo. Na slikama svitaka na kojima su se nekad vidjele samo nejasne mrlje sad su se mogli razaznati čitavi odlomci. Sustavi temeljeni na UI-ju oživjeli su prošlost. "To je situacija s kojom se kao klasičar praktički nikad nećete susresti", tvrdi Tobias Reinhardt, profesor antičke filozofije i latinske književnosti na Sveučilištu u Oxfordu. "Uglavnom proučavate tekstove koje su drugi proučavali prije vas. Nevjerojatno je da čitate tekst koji je zadnji put bio razmotan na nečijem stolu prije 1900 godina."

Nader i Schilliger

Skupina klasičara pregledala je sve prijave i proglasila Farritorov tim pobjednicima. Taj je tim uspio rekonstruirati više od desetak stupaca teksta, uključujući čitave odlomke. Tekst se još prevodi, ali stručnjaci vjeruju da je riječ o još jednom Filodemovu djelu koje govori o užitku glazbe i hrane i njihovu utjecaju na osjetila. "Dobili smo uvid u prve čitljive snimke jedne potpuno nove antičke knjige i počeli ih transkribirati. Bilo je to izuzetno emocionalno iskustvo", kaže Janko, jedan od recenzenata. Iako pročitani odlomci nisu doveli do novih otkrića o antičkom Rimu, većina stručnjaka polaže nade u budućnost.

Moguće je da u vili nema još knjižnica s tisućama svitaka koji samo čekaju da ih se otkrije, ali i da ni u ostalim svicima neće biti ničeg revolucionarnog. S druge strane, oni možda skrivaju važne pouke za suvremeni svijet.

I Ercolano, gradić s oko 50.000 stanovnika izgrađen na ruševinama drevnog Herkulaneja, dio je suvremenog svijeta. Zemljište na lokalitetu antičke vile ima više vlasnika. "Kako bismo iskopali antički grad, morali bismo izbaciti ljude iz Ercolana i uništiti cijeli grad", podsjeća Federica Nicolardi, papirologinja sa Sveučilišta Fridrika II. u Napulju.

Dok ne dođe do masovnog preseljenja, Friedman će se baviti usavršavanjem postojećeg materijala. Posla ima - u okviru prvog natječaja dešifrirano je oko pet posto jednog svitka. Novi skup natjecatelja mogao bi iščitati 85 posto, smatra Friedman. Voljan je uložiti u izradu automatskih sustava koji bi ubrzali postupke skeniranja i digitalnog poravnanja slika. Friedman je među rijetkim sretnicima koji su prošetali tunelima kroz vilu. Razmišlja o nabavi skenera koji se mogu postaviti izravno u vilu i paralelno skenirati velike količine svitaka dnevno. "Čak i da postoji samo jedan Aristotelov dijalog ili prekrasna, izgubljena homerska pjesma ili dopis kakvog rimskog generala u kojem spominje nekog tipa po imenu Isus Krist, treba vam samo jedan takav izvor da bi se cijela stvar isplatila", zaključuje.