Neuronas artificiales para reconstruir cerámica de Iberia

Los pobladores que dieron nombre a la península que pone fin a Europa por el sur, vieron sus últimos atardeceres cuando llegó Roma. No se sabe bien cuándo llegaron, pero han dejado repartidos desde el Rosellón francés hasta Doñana pasando por los valles del Ebro, del Segura y del Guadalquivir, numerosos yacimientos arqueológicos con los que comprender mejor su cultura y forma de vida.

Los íberos conocieron el torno y crearon una vasta colección de útiles cerámicos (vasijas, urnas o lucernarios) que han llegado a nuestros días, aunque no siempre de una sola pieza. De hecho, lo normal es encontrarlos fragmentados. Puzles de barro que los arqueólogos deben recomponer para contemplarlos tal como fueron.

El minucioso trabajo que deben realizar se ve ahora aliviado en gran parte por IberianGan, un sistema que recrea cómo sería un objeto completo a partir de trozos de cerámica, diseñado por un equipo de investigación del Instituto Universitario de Investigación en Arqueología Ibérica de la Universidad de Jaén, el Instituto Patagónico de Ciencias Sociales y Humanas del CONICET (Argentina), y el Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computadoras de la Universidad Nacional del Sur (Argentina). La aplicación, presentada en un artículo publicado en la revista Scientific reports, reconoce la pieza y sugiere cómo podría ser originalmente. Esta herramienta permite que los arqueólogos puedan reconstruir de una manera más exacta los restos encontrados en sus excavaciones.

Puzles arqueológicos

En investigaciones anteriores, los expertos desarrollaron un catálogo y clasificación exhaustiva de piezas de cerámica íbera. Ahora, el sistema ordena cualquier nuevo objeto o trozo hallado de manera automática. Los arqueólogos han verificado la calidad de las muestras reconstruidas y la utilidad de la herramienta, que facilitará considerablemente los trabajos de ensamblaje de los restos. “IberianGAN resuelve el problema de los trozos mediante comparaciones entre piezas conocidas automáticamente. La mejor coincidencia dentro del conjunto de datos es la solución para esa cerámica”, indica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Jaén Manuel Lucena, autor del artículo.

El investigador de la Universidad de Jaén Manuel Lucena, autor del artículo, junto con otros expertos que participan en el estudio.

Los expertos han puesto a disposición de la comunidad científica tanto los datos como el código fuente con la configuración y los diferentes enfoques analizados en el estudio en https://github.com/celiacintas/vasijas/tree/iberianGAN con la intención de que puedan replicarse y hacerse extensivos a otras investigaciones.

Neuronas artificiales que ‘aprenden’ por sí mismas

Así, mediante lo que se conoce como aprendizaje profundo, la herramienta va aprendiendo a diferenciar qué elemento es real y cuál no. El modelo utilizado se basa en redes adversarias generativas o redes antagónicas, GAN por sus siglas en inglés. Se trata de dos redes neuronales que son contrarias. ‘Juegan’ a enfrentarse entre sí de manera que una tiene una carta con la opción ‘Verdadero’ y la otra, la carta ‘Falso’. Una de ellas siempre gana lo que pierde la otra.

El proceso se desarrolla de la siguiente manera:

1.- El sistema se entrena creando y confrontando imágenes reales con otras que no lo son.

2.- La herramienta discrimina aquella que no es real.

3.-Crea una nueva imagen que parece auténtica a partir de las cartas que ha recibido de su oponente.

Los investigadores entrenaron a la red mediante la simulación de cerámicas creadas a partir de otras ya ensambladas por los arqueólogos y replicaron la rotura que habrían sufrido en el caso de estar en un yacimiento. De esta manera, ya contaban con los elementos necesarios para que la herramienta aprenda por sí misma cualquier combinación posible para mostrar el elemento real.

Cerámica con historia

Además de confirmar su exactitud con los arqueólogos, los expertos han comparado los resultados obtenidos mediante este modelo de aprendizaje profundo con otros, confirmando que las redes antagónicas son las idóneas para el entrenamiento de las herramientas de reconstrucción de cerámicas íberas. Por otro lado, proponen ampliar el sistema incluyendo la creación de imágenes tridimensionales a partir de estos mismos perfiles, incluso recrear la decoración que podrían tener las vasijas halladas. También plantean su aplicación con otro tipo de restos, como podrían ser huesos, proyectiles o incluso edificios.

En las excavaciones arqueológicas, la cerámica se encuentra normalmente fragmentada, lo que requiere por un lado la catalogación de cada elemento y la reconstrucción manual del objeto entero. Créditos: Pixabay.

De esta manera, los expertos ofrecen nuevas alternativas a la recreación de la vida de este pueblo que ocupó la península durante milenios y del que queda tanto por descubrir. La alimentación, la moda, la religión, el arte y la propia ciencia íbera se soportaron sobre cerámica, por lo que cada plato y cada vasija reconstruida cuenta su particular historia con la que se forjó lo que hoy se conoce como España y Portugal.

Más información en #CienciaDirecta: Diseñan un sistema ‘inteligente’ para la reconstrucción de restos arqueológicos