الأشعة السينية والذكاء الاصطناعي يكشفان التفاصيل المفقودة في لوحات رافائيل الشهيرة

قام فريق من الباحثين بمسح اثنين من الأعمال الفنية الشهيرة لفنان عصر النهضة رافائيل باستخدام الأشعة السينية، ثم استخدموا الذكاء الاصطناعي لتمييز التركيب الكيميائي واللون للأعمال الفنية.

الأعمال الفنية المعنية هي الله الآب و مريم العذراء، لوحتان من لوحة Baronci Altarpiece المدمرة الآن. كانت لوحة المذبح هي أول مهمة مسجلة لرافائيل، والتي اكتملت في عام 1501، والتي تصور الشيطان ومريم العذراء وتتويج القديس نيكولاس تولينتينو من قبل الله الآب (ومن هنا جاءت عناوين اللوحة -duh). من الصعب أن نقول كيف تمكن الفنان من إنجاز هذا العمل مع الحفاظ على نشاطه الجانبي كسلحفاة تعيش في المجاري. تلك النكتة كانت واجبة.

في دراسته الأخيرة – المنشورة اليوم في Science Advances – أخذ فريق البحث بيانات مضان الأشعة السينية الكلية (MA-XRF) للوحتين وأدخلها إلى شبكة عصبية تم تدريسها على مجموعة بيانات اصطناعية تمثل أكثر من نصف مليون طيف من 57 أصباغ ومركبات. بمعنى آخر، قاموا بتعليم نموذج ذكاء اصطناعي للتدقيق في مجموعة من الألوان المرئية والمركبات الكيميائية التي تتكون منها باستخدام مشط ذو أسنان دقيقة.

كان النموذج عبارة عن شبكة عصبية، سُميت بهذا الاسم لتقليدها لقدرة الدماغ البشري على استيعاب المعلومات وتفسيرها، ثم اتخاذ القرارات بناءً على تلك المعلومات. ومن خلال تطبيقها على بيانات الأشعة السينية للألواح، حددت الشبكة العصبية بشكل صحيح العناصر الكيميائية التي طبقها رافائيل منذ أكثر من 500 عام. تم تحديد اللون الأبيض الموجود في الطبقات التحضيرية للوحة بشكل صحيح على أنه يعتمد على الرصاص، بينما تحتوي ألوان بشرة الشخصيات على اللون القرمزي الأحمر، وهو صبغة تعتمد على الزئبق.

قد تظن أن الستائر الخضراء المحيطة بالله الآب كانت مبنية على النحاس. لكن الستائر كانت أيضًا مرتبطة كيميائيًا بالبوتاسيوم، مما يشير إلى أن الطلاء الذي يتكون منها مصنوع من معدن مثل اللازوريت أو راتنجات النحاس الممزوجة بصبغة بحيرة صفراء، وفقًا لإصدار AAAS.

ولكن هذا ليس كل شيء. وكتب الفريق في الورقة البحثية: “كشفت عمليات مسح MA-XRF أيضًا عن الزخارف المذهبة للوحتين، محجوبة جزئيًا في التركيبة التصويرية المرئية الحالية، واكتشفت أعمالًا ترميمية حدثت مع مرور الوقت تتضمن أصباغ عفا عليها الزمن”. بمعنى آخر، تمكنت الشبكة العصبية من اكتشاف العمل المنجز لإصلاح لوحة رافائيل في وقت لاحق، بالإضافة إلى الزخارف الأصلية التي لم تصل إلى القطع النهائي.

ظلت لوحة المذبح في كنيسة في أومبريا لمدة ثلاثة قرون قبل أن تتعرض لأضرار بالغة في عام 1789 أثناء زلزال، وتم تقسيم الأجزاء الباقية من التحفة الفنية. ثم انطلقت الألواح غير المتضررة في رحلة مضطربة من أجل مصدرها، حيث التقطها البابا بيوس السادس قبل أن يستولي عليها نابليون ويضعها في متحف نابليون (متحف اللوفر الآن). الله الآب و مريم العذراء تم إحضارهم إلى نابولي حيث بقوا. يمكنك قراءة التاريخ الكامل للوحات المذبح على موقع Frick Collection.

ولأن الفريق قام بتدريب النموذج على البيانات الاصطناعية، فقد كان لديه ورقة إجابة فعالة لاختبار أداء النموذج. كان أداء النموذج أفضل في المناطق التي تعاني من مشكلات في تفكيك الالتفاف – وهي طريقة مكونة من خمسة مقاطع لقول غربلة المعلومات الفعلية من الضوضاء – في أجزاء من اللوحات التي استخدم فيها رسام عصر النهضة أصباغ متعددة. في تلك المناطق، الاستخدام المشوش للأصباغ والمركبات المختلفة يجعل من الصعب على الخوارزميات التقليدية غير التقليدية أن تقوم بتحليل العنصر الذي صنعته MA-XRF بشكل صحيح.

وذكر المؤلفون أن النموذج “يتغلب بشكل فعال على القيود والتحف المرتبطة عادة بطرق تحليل التفكيك التقليدية.” في المستقبل، يمكن لمثل هذا العمل أن يفيد استراتيجيات الحفاظ على الأعمال الفنية التي لا تقدر بثمن، بالإضافة إلى تحديد التفاصيل المخفية التي يصعب اكتشافها بطريقة أخرى.

لقد كان أسبوعًا كبيرًا بالنسبة لأنظمة الذكاء الاصطناعي وتحليل الصور – في وقت سابق من هذا الأسبوع، قام فريق مختلف من الباحثين بتدريب شبكة عصبية على صور Geoglyphs – الأعمال الفنية الأرضية – وانتهى بهم الأمر إلى مضاعفة العدد الإجمالي لخطوط نازكا، وهي مجموعة من Geoglyphs الأثرية في بيرو.

والفائدة الحقيقية في العديد من هذه الحالات هي أن أنظمة الذكاء الاصطناعي يمكنها القيام بعمل مماثل للخبراء البشريين، ولكن بوتيرة أسرع بكثير. في حالة خط نازكا، طلب الباحثون من علماء الآثار مراجعة الصور التي قالت الشبكة إنها تحتوي على رسم جغرافي محتمل، مما يضمن أنه أثناء التحرك بوتيرة أسرع، لا يزال هناك إنسان يقود عجلة القيادة.