Копать под нейросеть: робот-археолог просканирует древние города на глубину до 10 метров
- Статьи
- Наука и техника
- Копать под нейросеть: робот-археолог просканирует древние города на глубину до 10 метров
Российские инженеры создали и успешно испытали робота для археологических раскопок. Он самостоятельно обследует рабочую зону с помощью георадара и других датчиков, а на основе полученных данных искусственный интеллект формирует трехмерную карту интересующего историков объекта на глубине до 10 м. Разработка позволит избавить специалистов от трудоемкого подготовительного этапа. По словам экспертов, технология удобна в применении, однако пока ее можно использовать преимущественно для изучения отдельных построек. Например, при исследовании древнего египетского города, где руины одних построек могут наслаиваться на другие, обучить нейросеть ориентироваться в такой сложной структуре будет значительно труднее.
Робот-археолог
Ученые МФТИ успешно испытали российский робототехнический комплекс TerraCognitaBot. Он может самостоятельно обследовать территорию будущих раскопок с помощью георадара, металлоискателя, GPS и компьютерного зрения. Затем бортовая нейросеть привязывает собранные данные к точным координатам и строит трехмерную подземную карту участка с его особенностями. Сейчас эту подготовительную работу выполняет человек.
— Робот избавит человека от рутинных задач и физической работы в тяжелых условиях. Он проходит заданный маршрут, одновременно собирает данные нескольких приборов и автоматически привязывает их к координатам. Оператор может контролировать работу комплекса и больше сосредоточиться на анализе результатов, — рассказал старший научный сотрудник лаборатории когнитивных динамических систем МФТИ Олег Буличев.
В перспективе разработчики планируют обучить ИИ определять характер подземных объектов, например остатков деревянного сруба или скелета человека. Также технологию можно будет использовать для поиска и выявления конкретных предметов, имеющих историческую ценность. Робот уже показал себя в сложных условиях: в дождь, в высокой траве и при сильных радиопомехах.
Поиск объектов под землей вручную — сложная и кропотливая работа. Оператор с георадаром проходит каждый метр участка, удерживает равномерный темп и параллельно записывает координаты места. Вручную сделать это без ошибок в плохую погоду, на сложной местности и в условиях радиопомех практически невозможно.
Мощность антенны георадара — 400 МГц. Этого достаточно для сканирования на глубину до 10 м. Компьютерное зрение помогает роботу удерживать заданное направление движения, GPS и датчики движения фиксируют его положение, а временные метки позволяют синхронизировать данные, собранные разными приборами.
Испытания робота-археолога
Полевые испытания комплекса проходили в сложных условиях: шел дождь, трава превышала высоту робота, а оборудование подвергалось воздействию радиоэлектронных помех. При этом данные удалось собрать в полном объеме и с необходимой точностью. По прямой робот ориентировался по данным одометрии — метода оценки изменений положения движущегося объекта с использованием данных от внутренних датчиков. Курс также корректировался нейросетью. Заметив специально установленный конус-ориентир, машина плавно тормозила.
Во время движения комплекс одновременно собирал три потока данных: отражения от грунта с георадара, реакцию на металл и GPS-координаты. Временные метки позволяли синхронизировать их между собой. Георадарные профили объединили в единую детализированную 3D-модель участка.
— Мы работали на археологическом участке, где есть следы обожженной древесины. Такие объекты дают сильный контраст на георадарных данных. Предполагаем, что под землей также есть остатки деревянных сооружений, печей и очагов, — добавил Олег Буличев.
Сейчас команда обрабатывает собранные данные и обучает нейросеть автоматически отличать мусор — камни, корни и пустоты — от реальных целей.
— Разработка выглядит перспективной. Сегодня оператор с георадаром проходит участок вручную, следит за темпом и одновременно записывает координаты. В сложных условиях или при радиопомехах сделать это без ошибок почти невозможно, а технология решает эту проблему, поскольку робот держит курс за счет компьютерного зрения, — сказал эксперт НТИ по новым материалам и технологиям Евгений Вишневский.
Дальнейшая проверка на больших и разнородных территориях покажет, насколько система готова к серийному применению, добавил он.
Как пояснила «Известиям» египтолог, научный руководитель Центра египтологических исследований РАН Галина Белова, подобные роботизированные методы можно использовать не везде. Например, на раскопках древних городов или кладбищ в Египте очень много мусора.
— В Мемфисе, где мы проводим раскопки, практически двухметровый слой металлического мусора. И ни один металлоискатель или робот не сможет работать в таких условиях. Мы пробовали использовать такую технологию, и у нас не получилось. Всё зависит от места, где ее применяют. Там, где просто слой земли, это может принести пользу, — сказала она.
По ее словам, научить нейросеть различать нужные объекты и мусор очень сложно, а иногда невозможно. В условиях древнего города, где одно здание накладывается на другое, применение такой технологии теряет смысл.
По мнению старшего преподавателя кафедры всеобщей истории факультета гуманитарных и социальных наук РУДН Натальи Панасюк, для сбора данных можно использовать робота, но их интерпретацией и составлением карты должен заниматься человек.
