Una delle mani SoftHand del prototipo di robot sviluppato con il progetto RePAIR, durante una dimostrazione. Il sistema è stato testato nella ricostruzione di affreschi danneggiati a Pompei.
Con il progetto europeo RePAIR, archeologia, robotica e IA operano insieme per ricostruire preziosi affreschi e dipinti rinvenuti nella città sepolta dal Vesuvio.
di Luca Ferrante
Ricostruire un affresco antico partendo da centinaia o anche migliaia di frammenti è uno dei compiti più complessi dell’archeologia. Un lavoro paziente, lungo e spesso frustrante, che richiede mesi o anni di sforzi. A Pompei, però, questo processo potrebbe cambiare radicalmente grazie alla robotica e all’intelligenza artificiale.
Si è concluso infatti, a fine 2025, il progetto europeo RePAIR-Reconstructing the Past: Artificial Intelligence and Robotics Meet Cultural Heritage, finanziato dal programma Horizon 2020 dell’Unione Europea, che ha sviluppato e sperimentato una piattaforma robotica capace di aiutare gli archeologi nella ricomposizione di affreschi antichi ridotti in frammenti.
Il prototipo è stato testato direttamente nel Parco Archeologico di Pompei, dimostrando come robotica, computer vision e algoritmi di intelligenza artificiale possano affiancare il lavoro umano nel recupero e nella conservazione del patrimonio culturale.
UN PUZZLE ARCHEOLOGICO
Il progetto ha preso in esame due casi emblematici del patrimonio pompeiano oggi conservato nei depositi del parco archeologico. Il primo riguarda gli affreschi del soffitto della Casa dei Pittori al Lavoro, nell’insula dei Casti Amanti. Danneggiati dall’eruzione del Vesuvio del 79 d.C., furono ulteriormente ridotti in frammenti durante i bombardamenti della Seconda Guerra Mondiale. Il secondo caso riguarda invece gli affreschi della Schola Armaturarum, crollata nel 2010 e oggi oggetto di un complesso lavoro di recupero.
Nel caso della Casa dei Pittori al Lavoro, un gruppo di esperti di pittura murale dell’Università di Losanna, guidato dal professor Michel E. Fuchs, lavorava già dal 2018 a un programma di studio e ricomposizione manuale dei frammenti, con cui i ricercatori del progetto RePAIR hanno potuto confrontarsi. Marcello Pelillo, professore dell’Università Ca’ Foscari di Venezia e coordinatore del progetto, spiega che “il sistema sviluppato nel progetto funziona come una catena integrata di digitalizzazione, analisi e manipolazione robotica”. Dopo aver acquisito e digitalizzato le immagini dei frammenti, algoritmi di intelligenza artificiale analizzano forma, decorazioni e caratteristiche della superficie per individuare possibili combinazioni. La soluzione proposta viene quindi inviata alla piattaforma robotica, che colloca fisicamente i frammenti nella posizione individuata.
“È un puzzle estremamente complesso, formato da centinaia o migliaia di pezzi spesso logorati o gravemente danneggiati, parziali e appartenenti a contesti diversi”. Per affrontare la sfida di ricomporli senza avere un’idea dell’immagine originaria sono state sviluppate tecniche avanzate di intelligenza artificiale e un’interfaccia che consente agli archeologi di dialogare con il sistema e guidarne il lavoro.
Una parte delle migliaia di frammenti di affreschi che affollano i depositi del parco archeologico di Pompei. La loro ricostruzione manuale richiederebbe anni di lavoro.
DUE BRACCI CON MANI MORBIDE
Il prototipo della piattaforma robotica è stato realizzato dall’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) con il contributo di quattro gruppi di ricerca dei centri di Genova e Venezia guidati da Antonio Bicchi, Alessio Del Bue, Arianna Traviglia e Nikolaos Tsagarakis. Il sistema è composto da due bracci robotici identici collegati da un torso dotato di sensori di visione. Le operazioni di manipolazione sono affidate a due SoftHand, mani robotiche a struttura cedevole progettate per afferrare oggetti delicati senza danneggiarli.
Il robot lavora su un banco in alluminio dotato di una guida lineare che consente al sistema di spostarsi orizzontalmente per raggiungere i frammenti. Telecamere integrate nei polsi permettono il riconoscimento degli oggetti e la pianificazione dei movimenti, mentre sensori verificano se la presa è avvenuta correttamente, consentendo al sistema di riprovare in caso di errore.
Per proteggere i reperti originali, nelle fasi di test i ricercatori hanno utilizzato repliche artificiali dei frammenti, realizzate dopo la digitalizzazione degli originali.
UNO SCANNER PORTATILE
Un altro elemento chiave del progetto è stato lo sviluppo di un dispositivo portatile per la scansione tridimensionale dei reperti, progettato per permettere la digitalizzazione direttamente sul campo. Il sistema comprende una scatola di illuminazione, un piatto rotante, una telecamera RGB ad alta risoluzione e un sensore per la scansione 3D. Grazie a questa tecnologia, i ricercatori hanno digitalizzato circa 2.000 frammenti, raggruppati in 117 gruppi differenti e caratterizzati da diversi tipi di decorazione. Sono poi state utilizzate anche analisi iperspettrali per identificare i pigmenti delle pitture murali, ricavando informazioni non più visibili a occhio nudo e fornendo agli algoritmi dati aggiuntivi per la ricostruzione delle immagini.
La configurazione del prototipo di robot sviluppato dall’Istituto Italiano di Tecnologia. I due bracci sono fissati a un elemento centrale che scorre su rotaie sospese sul tavolo dove sono disposti i frammenti da ricomporre.
UN NUOVO FUTURO IN ARRIVO
Il progetto RePAIR è partito nel settembre 2021 ed è stato coordinato dall’Università Ca’ Foscari di Venezia, coinvolgendo diversi partner accademici e scientifici europei: oltre all’IIT e al Parco Archeologico di Pompei, hanno partecipato la Ben-Gurion University of the Negev (Israele), l’Instituto Superior Técnico (Portogallo) e l’Università di Bonn (Germania).
Il Parco Archeologico di Pompei ha svolto un ruolo centrale come sede sperimentale e ha contribuito con il proprio know-how nel restauro e nelle scienze archeologiche, realizzando anche un ampio dataset di immagini di affreschi utilizzato per addestrare gli algoritmi di riconoscimento iconografico.
Secondo il direttore del Parco Archeologico di Pompei, Gabriel Zuchtriegel, il progetto apre prospettive importanti per il futuro della disciplina. “L’archeologia del futuro presuppone un uso eticamente corretto dell’intelligenza artificiale”, osserva. “Ricostruire grandi quantità di frammenti, come quelli danneggiati dai bombardamenti del 1943, è una sfida impossibile per una sola persona. L’intelligenza artificiale ci aiuta ad affrontare la complessità dei materiali archeologici e avrà un ruolo sempre più importante anche nella gestione dei grandi volumi di dati che emergono dagli scavi”. ©WE ROBOTS
Un esempio di ricostruzione effettuata dal robot RePAIR. I primi test sono stati condotti su copie dei pezzi originali.
