Milion dolarów za słowa z Herkulanum

Herkulanum było malowniczo położoną nad Zatoką Neapolitańską wypoczynkową miejscowością rzymskiej arystokracji. W 79 r. wybuch Wezuwiusza sprawił, że wraz z Pompejami i Stabiami, znikło z powierzchni ziemi. Najpierw zalała je 12-metrowa warstwa materiałów piroklastycznych, a gdy wulkan znów się obudził w 1631 r., kolejna fala lawy sprawiła, że znajdujące się nad brzegiem morza eleganckie wille pogrzebane zostały 30 m pod powierzchnią gruntu.

Na ich ślady natrafiono w 1750 r. podczas kopania studni. Badania polegały na drążeniu tuneli, w których kopacze znajowali marmurowe portyki, baseny, mozaiki, posągi i freski. W perystylu jednej z najwspanialszych rezydencji stały skrzynie, a w nich 1826 papirusowych zwojów spakowanych w tuby z kory. Stąd też jej nazwa – Villa dei Papiri. Niestety wiele znalezisk wyrzucono, myląc ze zwykłymi węglami, inne zniszczono przy rozwijaniu. Dzięki wynalazkowi przypominającemu krosno księdza Antonio Piaggio, niektóre rulony naklejono na stabilne podłoże, co pozwoliło ustalić, że były to głównie greckojęzyczne dzieła filozoficzne. Wiele napisał epikurejczyk Filodemos z Gadary, dlatego część badaczy uważa się, że willę zbudował jego protektor: Lucjusz Kalpureniusz Pizon – konsul, teść Juliusza Cezara, znawca filozofii.

Pierwsze próby odczytania tekstów bywały dla nich tragiczne. Ponad 600 zwojów pozostaje jednak nienaruszonych. Mogą kryć nieznane teksty filozoficzne, literackie, naukowe. Współczesne technologie cyfrowe mogą dać do nich wgląd. Kto wie, czy już nie w tym roku.

Czarno na białym

– Pergamin, papirus i papier w momencie podgrzania czernieją i tekst przestaje być widoczny. Aby go uczytelnić, robimy zdjęcia w podczerwieni, bo wtedy ciemne podłoże staje się białe, a tusz, jeśli ma odpowiedni skład chemiczny, pozostaje ciemny – tłumaczy dr hab. Tomasz Łojewski z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Badacze wiedzieli o tym od dawna i wykorzystywali tę technikę do odczytywania zwęglonych ksiąg. Dr hab. Łojewski uczytelnił kilka stron Ksiąg Ziemskich i Grodzkich z XVII–XVIII w., które spłonęły podczas powstania warszawskiego, a dziś znajdują się w skrzyniach magazynów Archiwum Głównym Akt Dawnych w Warszawie. – Z tym że odczytanie stron ksiąg jest znacznie łatwiejsze niż rozszyfrowanie zwojów zwiniętych i schowanych w pojemnikach, bo wtedy dochodzi problem „rozwijania” trójwymiarowej chmury punktów – zauważa badacz.

Za pioniera wirtualnego rozpakowywania starożytnych zwojów uchodzi dr Brent Seales z University of Kentucky, który w 2015 r. odczytał wraz ze współpracownikami zwój En-Gedi znad Morza Martwego. Do rozwinięcia spalonego ok. 1,5 tys. lat temu pergaminu wykorzystał najpierw mikrotomografię i prześwietlenie rentgenowskie 3D, a później obrazowanie komputerowe. Ponieważ w tuszu, jakim zapisano tekst, znajdowały się związki ołowiu i żelaza, algorytm je wyszukał, dzięki czemu po cyfrowym rozwinięciu oraz rozpłaszczeniu chmury punktów, oczom badaczy ukazały się linie zapisu. Okazało się, że na pergaminie są dwa pierwsze rozdziały starotestamentowej Księgi Kapłańskiej, które – o ironio – odnoszą się do zaleceń Boga, jak należy postępować z ofiarami ciałopalnymi. Co prawda kopii tej księgi jest wiele (jej prosty język sprawił, że służyła za podręcznik do hebrajskiego), jednak ta ze zwoju En Gegi jest wyjątkowa, ponieważ powstała w końcu I w., co czyni ją najstarszą z wersji.

Niemieccy archeolodzy postawili sobie jeszcze trudniejsze zadanie – postanowili odczytać ściśle poskładane w różnych kierunkach fragmenciki papirusów z zaklęciami. We wczesnochrześcijańskim Egipcie umieszczano je w popularnych wówczas amuletach. Emerytowany fizyk z Freie Universitat prof. Heinz Eberhard Mahnke i matematyk z Instytutu Zuse dr Daniel Baum wynaleźli własną metodę opartą na wykorzystaniu podczas mikrotomografii komputerowej obecności w tuszu pierwiastków ciężkich. Do laboratorium trafiły trzy amulety z Elefantyny z dwucentymetrowymi zwitkami papirusów – na jednym z nich zauważono jedynie fragmenty liter greckich, na drugim 4 koptyjskie litery, w których Verena Lepper z Berliner Papyrussammlung odczytała początek słowa „Panie”. Na trzecim śladów zapisu nie było w ogóle, być może z powodu użycia tuszu składającego się z samej sadzy, która pochłania promienie rentgenowskie tak jak podłoże.

Niestety zwoje z Villa dei Papiri w Herkulanum też zostały zapisane takim węglowym tuszem a ich spalenie jest dodatkowym utrudnieniem. Kolejnym wyzwaniem, przed jakim stoją badacze, jest sam materiał piśmienniczy, czyli papirus. Podczas gdy sztywny, wykonany ze skór zwierzęcych pergamin nie może być ciasno zwinięty, znacznie delikatniejszy, powstały z trzciny papirus można zwinąć w cienki rulon, co utrudnia odczytanie zapisu. Chociażby dlatego, że trzeba stworzyć bardziej skomplikowane algorytmy, które umożliwią jego wirtualne „rozwinięcie“.

Pomysły i konkurs

Są pomysły jak obejść te wszystkie problemy. Prof. Heinz Eberhard Mahnke szukałby różnic w śladowych ilościach pierwiastków w składzie tuszu i porównałby je z podłożem. Można też wykorzystać kontrast między włóknistym papirusem o charakterystycznej nierównej powierzchni, a wypłaszczonymi przez użycie tuszu liniami zapisu. Dr Seales i jego zespół postawili na pomiar nierówności powierzchni i w 2019 r. wykonali zdjęcia w podczerwieni dwóch zwojów oraz niektórych fragmentów papirusów z Herkulanum. Aby wygenerować promieniowanie rentgenowskie o najwyższej częstotliwości, użyli akceleratora cząstek. Założyli bowiem, że przy rozdzielczości 4–8 µm modele uczenia maszynowego mogą wykryć subtelne wzory na powierzchni papirusu, które wskażą obecność linii zapisanych tuszem z sadzy.

Na początku tego roku model uczenia maszynowego dr Sealesa rozpoznał pigment na skanach sprzed 4 lat, dowodząc, że wirtualne rozpakowanie zwojów Herkulanum jest możliwe. Aby przyspieszyć prace nad tym problemem badawczym, w marcu dr Seales wezwał specjalistów od uczenia maszynowego z całego świata do zdwojenia wysiłków i przedstawienia nowych pomysłów. Na stronie programu „Vesuvis Challenge” pojawiło się ogłoszenie: „Jeśli jesteś ekspertem od sztucznej inteligencji, spróbuj swoich sił w dekodowaniu skanów rentgenowskich zwęglonych papirusów Herkulanum. Na tych, którym się uda, czekają nagrody pieniężne ufundowane przez przedsiębiorcę Daniela Grossa, byłego dyrektora generalnego GitHub”.

Jest o co walczyć, bo zespół, który użyje SI do odczytania czterech fragmentów ciągłego i wiarygodnego tekstu liczącego co najmniej 140 znaków, zgarnie 700 tys. dol. . Z odczytaniem trzeba zdążyć do 31 grudnia. – Bardziej stawiałbym na skan składu pierwiastkowego papirusu punkt po punkcie, ale jeśli w inny sposób da się obejść trudność, jaką jest brak kontrastu między liniami pisma a podłożem, programiści na pewno znajdą w końcu sposób, jak poradzić sobie z trójwymiarową chmurą punktów, którą trzeba wirtualnie rozwinąć. A zatem jest to zadanie wykonalne i sądzę, że znajdą się zespoły czy osoby, które podejmą się tego wyzwania. Pytanie tylko, czy wystarczy im czasu na poszukiwania – mówi dr hab. Łojewski.

Konkurs, współzawodnictwo i wygrana podsyca emocje, ale prawda jest taka, że oczytania 600 zwojów z Herkulanum to jedynie zadanie techniczne. Tak naprawdę chodzi o możliwość poznania tekstów, które leżą nietknięte od niemal 2 tys. lat. Jeśli się uda je odzyskać, wygramy wszyscy, bo być może będą wśród nich nieznane zapisy, które zrewolucjonizują naszą wiedzę o antyku.

Wydobyć ukryte

Jeśli uda się odczytać papirusy z Villa dei Papiri, można też będzie pójść w inną stronę – na przykład zacząć szukać zapisów zaszyfrowanych atramentem sympatycznym. Wiadomo, że Rzymianie je znali – Owidiusz radził, by pisać listy miłosne do swoich kochanków mlekiem, dzięki czemu korespondencja nie będzie widoczna dla postronnych i romans się nie wyda, a Pliniusz Starszy, który zginął w trakcie wybuchu Wezuwiusza, tajne treści zapisywał wyciągiem z wilczomlecza (Tithymalus).

Paradoks chce, że linie liter zapisanych jakimkolwiek atramentem sympatycznym – czy to będzie sok owocowy, ocet czy mocz – uwidaczniały się pod wpływem ciepła. Tym ostatnim pisały na przykład więźniarki z Ravensbrück na kopertach listów słanych do rodzin, w ten sposób przemycając informację m.in. o eksperymentach, jakie na nich wykonywali w obozie niemieccy lekarze. Dzięki tym dokumentom podczas procesów norymberskich udało się skazać kilku z nich. – Aby uwidocznić zapis, trzeba było kopertę podgrzać żelazkiem – mówi dr hab. Łojewski. – Kilka tygodni temu badałem 7 z kilkudziesięciu takich listów znajdujących się w Muzeum Narodowym w Lublinie, z których wiele jest już dziś nieczytelnych. Jestem jeszcze w trakcie opracowywania wyników, ale rejestracje, które wykonałem, są bardzo obiecujące. To bardzo satysfakcjonująca praca, bo ma się poczucie odzyskania ważnych dokumentów historii.

Na papirusie i pergaminie już oczywiście nie piszemy, ale papier nadal jest w użyciu, choć coraz częściej słyszy się o jego śmierci jako nośnika informacji, zarzucając mu to, że jest nietrwały, łatwopalny i coraz droższy. Tymczasem to pożegnanie jest przedwczesne i ryzykowne. Nietrwałość papieru jest mitem, bo ten współcześnie produkowany bez problemu może przetrwać setki lat. Tymczasem żywotność dyskietek czy pendrivów jest – jak na razie – znacznie krótsza. I nawet jeśli papier ulegnie spaleniu, ale nie rozsypie się w proch, zapisane na nim treści nadal są do odzyskania. I na pewno łatwiejsze niż w przypadku papirusów z Herkulanum, bo nasze dokumenty nie mają już formy zwojów, a współczesne atramenty i tusze nie powstają już tylko na bazie sadzy.