Иконы, искусство, искусственный интеллект (ИИ) – все слова на одну букву, а кажется, что из разных словарей. Но это только кажется. ИИ едва ли не с первых разработок не только рисует забавные картинки, но и помогает реставраторам в возвращении картин, скульптур и архитектурных памятников вернуть прежних облик шедевров. Включая те, которые считались частично утраченными. И Россия в этом процессе – одна из лидеров.

«Русский мир» собрал истории восстановления памятник искусства российскими реставраторами с помощью ИИ и нашёл отечественных исследователей, которые видят дальнейшие перспективы новых технологий, возвращающих к жизни старые шедевры.

Что умеет ИИ

Кирилл Гаврилин, член-корреспондент Российской академии художеств, не один год изучает применение искусственного интеллекта в реставрации. Он собрал немало примеров того, как шедевры мирового искусства, реставрация которых считалась безнадёжной, обретали иной вид в результате использования передовых достижений в области цифровизации.

В своих лекциях он подробно рассказывает о том, как реставраторы применяют искусственный интеллект для того, чтобы понять, как выглядели те части картин, которые трудно разглядеть как невооруженным взглядом, так и с применением оптики. Дело в том, что ИИ умеет не только видеть, он также может предположить, спрогнозировать, достроить утраченное.

Не менее ценен он и для тех, кто восстанавливает архитектурные памятники. Например, российским учёным искусственный интеллект помог воссоздать облик Пальмиры и создать на его основе реставрационный план. Древние сирийские памятники, пострадавшие от времени и рук террористов, воскресали в компьютере с помощью цифрового разума.     

По словам учёного, искусственный интеллект сегодня учится читать древнейшие папирусы и исторические тексты более поздних эпох, которые по разным причинам (лакуны или просто неразборчивый почерк писавших) оставались непонятыми. «Мы на пороге сенсационных открытий», – убеждён учёный.

В России три года назад, когда страна отмечала 350-летие Петра Великого, широко освещалось начало работы по расшифровке записей первого российского императора в рамках проекта «Digital Петр». Пётр Первый писал быстро, имел сложный для прочтения почерк да ещё смешивал кириллицу и латиницу.

К чтению привлекли искусственный интеллект, и текст императора (приказы, письма и др.) начали оживать. Программа «Digital Петр» смогла правильно прочитать 97 % рукописей.

«Когда звучат аргументы в пользу методов искусственного интеллекта, приводится контраргумент, что, дескать, не для каждого почерка можно разработать программу и что сложные почерки ИИ не по зубам, – отмечал директор Санкт-Петербургского института истории РАН Алексей Сиренов. – Но мы сами убедились, что одни из самых сложнейших документов с точки зрения почерка – автографы Петра I – читаются с лёгкостью. Я надеюсь, что эта область будет развиваться».

Читайте также: 300 лет Академии наук: как Россия стала научной сверхдержавой

Творить, как Дионисий

В прошлом году нейросеть была использована и под древними сводами Ферапонтова монастыря, чтобы помочь в восстановлении фресок Дионисия. Росписям собора Рождества Богородицы уже более 500 лет – они выполнены знаменитым иконописцем в 1502 году. По словам директора Кирилло-Белозерского музея-заповедника Михаила Шаромазова, уникальность фресок в том, что это единственная роспись великого русского мастера Дионисия Мудрого, дошедшая до нашего времени почти в полном составе.

В полном, да не совсем. Утрачены части фресок на барабане купола, пострадавшие после того как там соорудили окна в XVIII веке. Как они выглядели, доподлинно неизвестно. Восстанавливать изображения неземной красоты в Ферапонтово пригласили сотрудников Института космических исследований РАН (ИКИ РАН).

Они применили возможности нейронных сетей для восстановления первоначального облика поврежденных произведений искусства. Перед этим была проведена мультиспектральная съёмка росписей храма. С полученной информацией и другими данными начал работать искусственный интеллект, способный создавать изображения на основе изученных образцов. Именно этим на первом этапе нейросеть и занимается – загружает в базу данных фотографии фрагментов фресок и анализирует их. Это называется «обучение».

Заведующий отделом учёта и хранения Музея фресок Дионисия Игорь Хоботов отметил в беседе с журналистами, что первые результаты работы нейросети обнадёживают. «В исследованиях изображений из собора качество восстановления довольно высокое», – заявил он.

– Качество реконструкции можно попробовать оценить с помощью специализированных метрик, также использующих нейронные сети, – пояснил ведущий математик отдела телекоммуникационных сетей и высокопроизводительных вычислительных комплексов ИКИ РАН Артём Просветов. – Первым шагом формируется выборка близких по содержанию изображений того же автора с минимальными потерями. Эта выборка поможет нейронной сети понять, какие детали и объекты присутствуют на «типичном» рисунке.

В музее признают, что процесс это небыстрый, и работа фактически только началась. Но в Ферапонтово верят в то, что цифровой реставратор, лишённый пристрастий и вкусов, сумеет воссоздать по-настоящему дионисиевскую роспись.

Назад в будущее

Елизавета Абрукова, аспирант Санкт-Петербургской государственной художественно-промышленной академии имени Штиглица, посвятила использованию ИИ в реставрации большую научную работу.

– В России и по всему миру ИИ помогает реставраторам восстанавливать повреждённые фрески, картины, скульптуры и даже архитектурные сооружения, анализируя материалы с невидимой для человеческого глаза точностью и предоставляя возможности для принятия более обоснованных решений, – отмечает она.

Аспирантка уверена, что ИИ также расширяет горизонты исследований, а именно помогает реставраторам лучше понять, как создавался шедевр. Молодой учёный собрала немало примеров использования нейросети ведущими российскими музеями, и в некоторых случаях полученные результаты превосходили зарубежные.

Например, в Государственном Эрмитаже искусственный интеллект используется для определения авторства и датировки произведений искусства. «Один из ярких примеров применения искусственного интеллекта в реставрационной практике – это диагностика состояния фресок церкви Спаса на Крови в Санкт-Петербурге, – отмечает исследовательница. – А в проекте по восстановлению Казанского собора в Москве, который был разрушен в середине XX века, использовался искусственный интеллект для создания трёхмерной модели собора на основе архивных фотографий и чертежей».

С помощью алгоритмов глубокого обучения были проанализированы изображения, выделены ключевые архитектурные элементы и автоматически сгенерированы объёмные структуры. При этом ИИ не только нарисовал красивую картинку и объёмное изображение для красочных презентаций, но провёл подготовительную работу к восстановлению.

Есть и другие примеры использования возможностей нейросетей в реставрации. В проекте сохранения фасадов зданий Нескучного сада в Москве искусственный интеллект мониторит состояние строений, анализирует полученную информацию и подсказывает необходимые реставрационные мероприятия.

– Опыт России в применении искусственного интеллекта для реставрации объектов культурного наследия демонстрирует огромный потенциал этой технологии, – считает Елизавета Абрукова. – Использование ИИ не только повышает эффективность и точность реставрационных работ, но и открывает новые возможности для их глубокого анализа и понимания.

По словам учёного, в России исследования и разработки в области искусственного интеллекта для реставрации активно развиваются. А значит, всё больше старинных шедевров будут возвращаться в настоящее в первозданном виде. Кто сказал, что прогресс – путь в будущее? Дорога в прошлое ему тоже открыта.  

Читайте также: Алиса Романова (подкаст «Кот учёный»): Накал страстей на научных поединках в России зашкаливает!