Crisalide
Conservation&Restoration Innovative System to Augment Life-long-learning of Digital Evidence
Sommario
Il progetto CRISALIDE intende sviluppare un sistema integrato per la diagnostica predittiva e la digitalizzazione in modalità multispettrale applicabile nel campo della conservazione e accessibilità di opere d’arte. Il sistema, grazie ad una rete di sensori wireless che rilevano parametri ambientali, ad un nuovo sensore ottico di contaminanti (muffe e funghi) e ad un’elaborazione in tempo reale dei dati provenienti dai sensori mediante algoritmi di machine learning, vigila sullo stato di salute delle opere, avvisa in anticipo i restauratori che si stanno formando condizioni ambientali potenzialmente dannose e li supporta nel processo di intervento. Il supporto avviene, tramite la piattaforma di monitoraggio nell’edilizia a carattere monumentale “MuSA”, grazie a nuovi occhiali a realtà aumentata con capacità di visione multispettrale che permetterà ai restauratori di accedere in tempo reale ai dati dello stato delle opere e ai dati storici e di valutare anche storicamente lo stato di conservazione delle varie opere (pergamene, cinquecentine, affreschi, sculture e quadri). La digitalizzazione delle opere, avverrà con modalità multispettrale, ovvero le immagini dell’opera saranno raccolte e rese disponibili sia in luce visibile, per apprezzare l’opera come la si vede nel mondo reale, sia in luce infrarossa per valutare la presenza di contaminanti batterici e di umidità, lo stato di salute del pigmento e suoi eventuali distacchi dal supporto. Gli occhiali potranno essere utilizzati anche per una completa fruizione multimediale e multispettrale delle opere da parte del pubblico che, visualizzando anche le grandezze correlate allo stato conservativo, con poche e semplici chiavi di lettura, sarà coinvolto nelle tematiche di conservazione delle opere d’arte.
Nel progetto sono coinvolti Redox, Mister Smart Innovation e TekneHub, Laboratori della Rete Alta Tecnologia dell’Emilia Romagna, mentre Romagna Tech è responsabile del piano di diffusione dei risultati. Sono inoltre coinvolte tre aziende (Finsoft, Ludo-TIC e Leonardo), individuate in modo da supportare specifiche fasi operative per la realizzazione del sistema, mentre la fase di sperimentazione e validazione sarà effettuata presso due biblioteche ospitanti cinquecentine e pergamene: la Biblioteca comunale dell’Archiginnasio dell’Istituzione Biblioteche di Bologna e la Biblioteca Panizzi di Reggio Emilia.
Summary
The CRISALIDE project intends to develop an integrated system for predictive diagnostic and multispectral digitization applicable in the field of conservation and accessibility of works of art. The system includes a Wireless Sensor Network of environmental parameters, a new optical sensor for the detection of contaminants (molds and fungi) and a real-time processing of the data collected by the sensors based on machine learning algorithms. It allows monitoring the state of health of the works, warning in advance restorers on potentially harmful environmental conditions and supporting them in the intervention process. The support is provided by the monumental building-monitoring platform “MuSA”, thanks to new augmented reality glasses with multispectral vision capability that will allow restorers to access both real-time and stored data to historically evaluate the state of conservation of the works (parchments, sixteenth century books, frescoes, sculptures and paintings). The multispectral digitalization of the works will allow collecting images of the works both in visible light, to appreciate the work as seen in the real world, and in infrared light, to evaluate the presence of bacterial contaminants and humidity, the state of health of the pigment and its possible detachments from the substrate. The glasses could also be used for a complete multimedia and multispectral fruition of the works by the public with its involvement in the contents related to the conservation of the works of art, with a few simple keys to understanding.
Redox, Mister Smart Innovation and TekneHub, Laboratories of the High Technology Network of Emilia Romagna are involved in the project, while Romagna Tech is responsible for the dissemination plan of the results. Three companies (Finsoft, Ludo-TIC and Leonardo) are also involved in order to support specific operational phases for the realization of the system, while the experimentation and validation phase will be carried out at the Archiginnasio Library of Bologna and the Panizzi Library of Reggio Emilia.
Obiettivi
Il progetto CRISALIDE nasce dall’esigenza di rendere più efficiente il lavoro di monitoraggio e conservazione del patrimonio culturale tangibile tramite l’informatizzazione, la digitalizzazione e l’automatizzazione di alcune sue importanti attività.
Per raggiungere questo obiettivo, laboratori multidisciplinari, imprese e stakeholder, con una consolidata esperienza nel campo dell’elettronica, dell’ICT e del restauro e con una particolare sensibilità alle tematiche della conservazione dei beni culturali, hanno avviato una collaborazione per la realizzazione di un prototipo di un sistema integrato per la diagnostica predittiva e la digitalizzazione di opere d’arte con una sperimentazione nel contesto del patrimonio culturale librario.
In termini pratici il sistema prototipale prevede:
- una replica digitale della sala ospitante le opere da monitorare ottenuta attraverso un processo di scansione 3D;
- una rete di sensori ambientali wireless per il monitoraggio continuo all’interno della sala, all’esterno dell’edificio e nei contenitori che custodiscono le opere, con relativo software di diagnostica predittiva per l’elaborazione dei dati raccolti dai sensori e la segnalazione delle situazioni potenzialmente deteriogene;
- un dispositivo di occhiali a realtà aumentata in grado di attuare una visione multispettrale delle opere e di fornire, grazie all’integrazione con il sistema di diagnostica predittiva, indicazioni importanti sul loro stato di conservazione al fine di scorgere possibili i segni di deterioramento;
- un sistema di gestione ed elaborazione dei dati integrato alla piattaforma informatica “MuSA” per integrare le informazioni nella replica digitale della sala ospitante le opere e renderle disponibili in maniera interattiva e personalizzata in base al tipo di terminale utilizzato (computer desktop, dispositivi mobili o occhiali a realtà aumentata) e al tipo di utenza (operatori museali o pubblico).
Attività
Le attività di progetto sono articolate in cinque fasi:
- Nella fase iniziale saranno analizzate le necessità dei partner di progetto per la conservazione delle opere d’arte. In particolare, sarà presa in considerazione la difficoltà di trasmissione dei segnali radio attraverso i muri di Biblioteche e Musei, abitualmente locate in palazzi d’epoca con murature spesse e schermanti. Parallelamente, si analizzerà la possibilità di fornire sensori alimentati a batteria in quei contesti in cui non sia pratico portare un’alimentazione elettrica. Inoltre, si perfezionerà la definizione delle tipologie di sensori necessari alle varie applicazioni su pergamene, cinquecentine, affreschi, sculture e quadri.
- Una volta definiti i parametri progettuali si passerà a realizzare i sensori ambientali wireless che costituiranno la rete di monitoraggio, con relativi software di controllo. In particolare saranno presenti: sensori di temperatura e umidità per interni e per esterni; sensori di illuminazione per interni; un sensore miniaturizzato per il monitoraggio dei microclimi nei contenitori delle opere; un sensore ottico di spore fungine.
- Saranno realizzati i prototipi degli occhiali a realtà aumentata, con visione multispettrale e connessione remota in grado di acquisire i dati dei sensori. In particolare, sarà effettuata l’analisi del miglior display oculare disponibile e la scelta delle telecamere, sia nel visibile che nell’infrarosso, per lavorare con una buona risoluzione. Gli occhiali saranno dotati di processore adeguato a smistare immagini e video delle opere inquadrate dalle telecamere.
- Verrà quindi realizzato il sistema di gestione ed elaborazione dei dati che comprende: l’infrastruttura per il controllo della rete di sensori e comunicazione dei dati; il database strutturato per raccogliere e organizzare tutti questi dati; gli algoritmi di analisi dei dati. Sarà poi sviluppato il software di interfaccia degli occhiali al sistema di gestione ed elaborazione dei dati. Infine, il sistema verrà interfacciato con la piattaforma informatica “MuSA” che renderà disponibili i dati ai vari utenti.
- Nella fase finale, i vari sottosistemi saranno testati singolarmente in ambiente rilevante (con particolare attenzione alla caratterizzazione dei marker identificativi della proliferazione degli agenti biologici sui costituenti organici dei materiali librari) per procedere alla loro integrazione nell’operatività del sistema di diagnosi e monitoraggio. L’architettura così composta sarà oggetto di una validazione finale in ambiente operativo con l’allestimento di una sala di prova sensorizzata per ciascuna delle due biblioteche coinvolte nel progetto.
Applicazioni e Coerenza con la strategia regionale di specializzazione intelligente
La conservazione del patrimonio culturale tangibile e la sua accessibilità sono temi fondanti della strategia regionale di specializzazione intelligente per la valorizzazione delle testimonianze della cultura tangibile di una civiltà. Si tratta infatti di un fattore rilevante per la promozione dell’economia digitale che fornisce alle Industrie Culturale e Creative (ICC) dell’Emilia Romagna (circa il 6% del PIL e dei posti di lavoro regionali) un grande potenziale per stimolare l’innovazione, con vantaggi competitivi e ricadute anche in altri settori strategici. Il progetto CRISALIDE porta avanti un approccio integrato al patrimonio culturale, che, ispirandosi al paradigma di Industria 4.0, prevede il monitoraggio diffuso delle opere d’arte, l’elaborazione intelligente dei dati rilevati, la digitalizzazione delle opere e la condivisione di informazioni con il pubblico, eventualmente anche on-line, assolvendo così al compito principale di salvaguardare le opere e, in cascata, di ampliare i modi per la loro fruizione, con un’esperienza arricchita da contenuti che abilitano una forma partecipata di memoria. Questo nuovo approccio al Patrimonio Culturale diviene così un potente strumento di conoscenza, promotore di crescita sociale ed economica che può contribuire in modo determinante all’aumento del PIL e dell’occupazione regionale.