現代技術成功閱讀了被火山爆發淹沒的碳化紙卷
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研究人員利用電腦視覺與機器學習技術，成功地辨識了2千年前遭維蘇威火山爆發淹沒，且
已碳化的赫庫蘭尼姆紙莎草紙卷（Herculaneum Papyri）部分內容。
維蘇威火山挑戰賽（Vesuvius Challenge）周一（2/5）頒發了70萬美元予由Youssef Nader
、Luke Farritor及 Julian Schilliger所組成的團隊，因為他們利用電腦視覺與機器學習
技術，成功地辨識了2000年前遭維蘇威火山爆發淹沒，且已碳化的赫庫蘭尼姆紙莎草紙卷（
Herculaneum Papyri）中的4個段落，以及每個段落中的140個字元。
Herculaneum Papyri指的是在羅馬古城赫庫蘭尼姆（Herculaneum）一棟別墅中所發現的逾1
,800卷莎草紙（Papyri）卷軸，該別墅在西元79年因維蘇威火山爆發而整個被吞沒，人們一
直到18世紀才發現這個被熱泥與灰燼所掩埋的別墅，以及別墅中的大量莎草紙卷軸，之後該
建築亦因此被直接命名為莎草紙別墅（Villa of the Papyri）。維蘇威火山挑戰賽鎖定的
是存放在義大利圖書館中的800多個卷軸。
這些卷軸皆已碳化，而且非常脆弱，當科學家們企圖以物理方式將它們打開時，往往直接使
它們化為塵土。
維蘇威火山挑戰賽的發想始於2019年，當時肯塔基大學教育實驗室的教授Brent Seales於一
個粒子加速器中對赫庫蘭尼姆卷軸進行成像，生成解析度達4 μm 的3D CT掃描。該團隊也
掃描並拍攝了帶有可見墨水的卷軸碎片，Seales的學生Stephen Parsons成功地利用機器學
習模型偵測到碎片中的墨水，引起科技企業家Nat Friedman與Daniel Gross的注意，而在20
23年3月發起維蘇威火山挑戰賽，獎賞任何開發相關工具、技術或發現結果的研究人員。
2023年8月，JPL創辦人Casey Handmer透過持續數小時地觀察3D CT掃描作品，發現卷軸中有
著看起來像是墨水的裂紋圖案，並聲稱已經碳化的卷軸中藏著一封信。
接著一名大學生Luke Farritor則開始在閒暇時訓練一個關於裂紋模式的機器學習模型，且
模型能力會隨著每一個裂紋的發現而自動精進，再以可見的數十個墨水痕跡與完整字母進行
訓練，最終得到了該挑戰賽的「首批字母獎」（First Letters Prize），贏得4萬美元獎金
。此一獎項要求參賽者必須在4平方公分的範圍內找到至少10個字母，Farritor找到的是Π
ΟΡΦΥΡΑΣ ，是古文的紫色（Porphyras）。
另一名生物機器人研究生Youssef Nader採用不同的方法，他改善Parsons用在碎片中的機器
學習方法，利用領域移轉技術以讓相關模型適用於卷軸，針對卷軸資料進行無監督預訓練，
再針對標籤進行微調；Nader還設法找到了字母，並於標籤資料中註釋了看起來像是字母的
圖像，不斷地重複進行使得卷軸內產生許多片段的推測性標籤，用不同的方法在同樣的區域
找到了一致的ΠΟΡΦΥΡΑΣ，亦替他帶來了1萬美元的獎金。
隨後大會亦決定頒發1萬美元獎金予激發選手靈感的Handmer。
維蘇威火山挑戰賽是以眾包及累積的方式持續進行著，其中的一項大獎高達70萬美元，要求
參賽者必須找出4個段落，每個段落至少140個字元，且有85%的字元是可恢復的，在有了先
前的經驗之後，曾獲得3項分割工具獎（Segmentation Tooling Prizes）的Julian Schilli
ger與兩名得到首批字母獎的Farritor及Nader共同組成了超級團隊，透過3個不同卻相互支
援的模型，成功辨識出卷軸中的逾2,000個字元，在超乎標準的情況下拿下了大獎。
迄今該挑戰賽的第一階段已成功展開並閱讀了第一卷的5%內容，內容與音樂、感官及快樂有
關。簡單地說，此一進展來自於掃描、分割（偵測紙卷中的皺褶並將它們展開或壓平），與
墨跡檢測。
在宣布第一階段大獎得主的同時，該挑戰賽亦宣布將邁入第二階段，指出現階段每平方公分
花費了超過100萬美元來製作目前可閱讀的文本，若依照此一價格，分割所有卷軸將耗資數
億甚至數十億美元，因此接下來將專注於自動化，第二階段的主要目標便是完善自動分割。
維蘇威火山挑戰賽表示，它們在第一階段從一個碳塊中提取了15列從未見過的文本，現在已
具備相對成熟的技術，得以虛擬展開莎草紙捲軸並使用機器學習來識別墨水，今年的新目標
是從一個捲軸的5%增加到掃描的所有4個卷軸的90%，以替閱讀800個卷軸奠定基礎。
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