a cura di Francesco Taccetti, INFN Sezione di Firenze
INFN-CHNet: la missione
La rete di beni culturali dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, INFN-CHNet (https://chnet.infn.it), nata nel 2014 e ufficialmente formalizzata nel 2017, ha come sua missione la ricerca, la formazione e le attività di terza missione. La rete comprende, oltre alle strutture INFN, anche Università, centri di restauro, musei ed associazioni, per promuovere al meglio le attività interdisciplinari che caratterizzano il mondo dei beni culturali.
Scopo della rete è quello di utilizzare, modificare ed adattare le migliori tecnologie presenti nel mondo delle alte energie alla diagnostica dei beni culturali, servendosi della collaborazione con i partner – a partire dai centri di restauro – per validare le nuove tecniche.
A partire dal 2016, INFN-CHNet ha inoltre dedicato parte delle sue risorse ad attività di internazionalizzazione e di allineamento con i maggiori progetti europei sui bbcc. Per quanto riguarda i nodi internazionali, la politica di CHNet si basa sulla costruzione di laboratori congiunti per sviluppo di strumentazione, trasferimento di know-how, campagne di misura ed attività di public engagement e formazione. I centri principali della rete fuori dall’Italia sono la New York University di Abu Dhabi negli Emirati Arabi Uniti, la Universidad de San Martìn a Buenos Aires, in Argentina, il centro SESAME in Giordania e l’Università di Kashan in Iran. Con tutti questi centri sono attivi progetti di sviluppo di strumentazione comune.
Importanza dei dati e sviluppo dei laboratori digitali di rete
Gli ambiti di applicazione delle tecnologie sviluppate/adattate dai laboratori della rete sono i più vari: dall’analisi di composizione di materiali per studiare la provenienza o le tecniche di produzione in uso nel passato, a datazione di materiali organici o fittili, all’investigazione della struttura interna di manufatti o reperti a scopo conoscitivo o conservativo. Tutte queste indagini producono dati digitali: matrici numeriche, immagini, rendering 3D, che di solito vengono utilizzati per rispondere a un quesito specifico, ma che messi a disposizione dell’intera comunità di ricercatori potrebbero essere impiegati anche in altri studi, costituendo una sorta di “enciclopedia digitale”, punto di partenza di nuove indagini, nuovi approfondimenti e nuove conoscenze.
Per questo la rete INFN-CHNet sta sviluppando i propri laboratori digitali, una serie di strumenti che permetterà in primo luogo ai ricercatori della rete stessa, ma in prospettiva a tutta la comunità scientifica ed anche al pubblico generico, di accedere ai dati acquisiti, visualizzarli e, se necessario, analizzarli di nuovo per andare a indagare aspetti che nelle precedenti analisi non erano stati considerati. In altre parole, perché i dati della rete rispondano ai principi FAIR, e siano cioè Findable (rintracciabili), Accessible (accessibili, anche attraverso sistemi di autorizzazione), Interoperable (Interoperabili, cioè utilizzabili insieme ad altri dati e strumenti, e quindi che abbiano un formato aperto e interpretabile e metadati standard) e Re-usable (riutilizzabili per nuove analisi).
Importanza del Digitale nell’agenda europea
La necessità di dotarsi di laboratori digitali, che garantiscano la visualizzazione e il riutilizzo dei dati, è in linea con la strategia digitale dell’UE, che riconosce la digitalizzazione del patrimonio culturale come uno strumento efficace per la conservazione e la valorizzazione di siti e monumenti. Per molte istituzioni culturali (pubbliche e private) oggi la digitalizzazione e le tecnologie digitali svolgono un ruolo chiave nella gestione, monitoraggio, conservazione e promozione dei Beni Culturali e nella pianificazione delle attività correlate. La pandemia di COVID-19 ha accresciuto l’importanza della digitalizzazione, poiché il settore del patrimonio culturale si è rivolto online per offrire servizi al proprio pubblico in tempi in cui le visite di persona non erano possibili.
L’importanza di costruire capacità per la trasformazione digitale è diventata più chiara a seguito del COVID-19, anche se progetti europei che supportano attività a sostegno della digitalizzazione del patrimonio culturale sono attivi da ben prima della pandemia.
Iniziative europee a sostegno della cultura digitale in cui INFN-CHNet è coinvolta:
Fra le iniziative europee di questo tipo, la rete INFN-CHNet è partner di ARIADNE plus ed EOSC-PILLAR, mentre dal 2021 coordina 4CH.
ARIADNE plus (https://ariadne-infrastructure.eu/): dedicato all’archeologia digitale, estensione del progetto ARIADNE che ha previsto un incremento del partenariato e delle tematiche trattate, fra cui è stata inserita la scienza per il patrimonio culturale.
EOSC-PILLAR (https://www.eosc-pillar.eu/): coordina le attività nazionali di open science in Austria, Belgio, Francia, Germania e Italia, per preparare l’attuazione dell’European Open Science Cloud (EOSC). CHNet partecipa per quanto riguarda i dati di diagnostica sul patrimonio culturale
4CH (https://www.4ch-project.eu/): ha il compito di pianificare il Centro di Competenza europeo per il patrimonio culturale, che dovrà promuovere la digitalizzazione di siti e monumenti europei. Lo scopo è creare un “gemello digitale” del monumento che ne favorisca la conoscenza, la conservazione e la valorizzazione, integrando il modello 3D con informazioni di tipo storico-artistico e dati provenienti da indagini diagnostiche, che aiutino a monitorarne lo “stato di salute”.
Nell’ambito di queste iniziative europee, INFN-CHNet sta sviluppando una serie di servizi basati sull’esperienza maturata durante la definizione dei propri laboratori digitali e declinati in modo diverso a seconda delle specificità del progetto. Questi servizi sono ospitati in un ambiente cloud e sono offerti attraverso una piattaforma web denominata Tools for Heritage Science Processing, Integration and ANalysis (THESPIAN). Attualmente i servizi web disponibili sono:
THESPIAN-Mask, un servizio per l’archiviazione dei dati e la generazione assistita di metadati che si basa sull’ontologia CRMhs, estensione di CIDOC sviluppata nell’ambito del progetto ARIADNE plus;
THESPIAN-NER, uno strumento web di Natural Language Processing (NLP) basato su una rete neurale profonda per il Named Entity Recognition (NER), in grado di interpretare documenti archeologici e rapporti scientifici scritti in italiano, estrarne entità denominate e annotarle con etichette personalizzate ad hoc che consentono agli utenti di generare automaticamente ricerche sul database INFN-CHNet, sfruttando la relazione tra l’ontologia CRMhs e le etichette NER;
L’analizzatore THESPIAN-XRF, uno strumento per visualizzare ed elaborare online i dati grezzi di imaging a fluorescenza a raggi X. All’interno di THESPIAN-XRF è disponibile un microservizio aggiuntivo, in versione alpha; tale microservizio consente la ricolorazione automatica delle immagini grezze XRF, utilizzando una rete neurale profonda progettata ad hoc, denominata AIRES-CH (Artificial intelligence for Digital Restoration of Cultural Heritage).
Questi servizi web sono ospitati in un ambiente cloud, offrendo anche servizi infrastrutturali per l’applicazione delle politiche di sicurezza informatica tramite un processo di Autenticazione/ Autorizzazione, progettato secondo standard all’avanguardia.
Conclusioni
INFN-CHNet nasce dall’esperienza di INFN nell’ambito delle analisi scientifiche sui beni culturali. Storicamente quest’approccio verteva su tecniche di indagine analogiche, ma nel corso degli anni più recenti l’importanza dell’approccio digitale è diventata sempre più rilevante, per diventare alla svolta degli anni 20 paritetica con la parte analogica, come mostrato dal progetto 4CH e dal centro di competenza che ne conseguirà. Già nella fase centrale del progetto è stato possibile dare una dimostrazione pratica dell’importanza dell’approccio digitale con il progetto SUM (https://www.4ch-project.eu/sum/) per la salvaguardia dei dati sui beni culturali ucraini, messi a grave rischio di perdita totale dalla guerra in corso. La possibilità di acquisire dati e iniziare il percorso verso la creazione del gemello digitale, ancorché incompleto, consentirà, si spera a tempi brevi, il ripristino del patrimonio culturale ucraino.
Sitografia
CHNet (https://chnet.infn.it),
ARIADNE plus (https://ariadne-infrastructure.eu/)
EOSC-PILLAR (https://www.eosc-pillar.eu/)