Los secretos de la biblioteca perdida de Herculano

Una nube estaba surgiendo. No se parecía por su forma a ningún otro árbol que no fuera un pino […]. Era de día en cualquier parte del mundo, pero allí la oscuridad era más oscura y espesa que cualquier otra noche.

Plinio el Joven

Una de las construcciones más imponentes de Herculano era la conocida como la Villa de los Papiros, propiedad de Lucius Calpurnius Piso, cuya hija, Calpurnia, se casó con Julio César. Tras la erupción del Vesubio había quedado sepultada bajo unos 20 metros de ceniza y no fue descubierta hasta 1738. El ingeniero militar Karl Weber dirigió las tareas de excavación entre 1750 y 1762. Recibe su célebre nombre porque allí se encontraron unos 1.800 rollos de papiro carbonizado, un hallazgo fascinante que científicos, arqueólogos e historiadores han estado estudiando desde las primeras excavaciones.

La Villa de los Papiros es la única biblioteca de la antigüedad que se conserva. Al principio esos rollos se confundieron con trozos de carbón e incluso se llegaron a usar como antorchas. Cuando se comprendió la verdadera naturaleza de lo que el tiempo congelado estaba desenterrando empezaron los primeros intentos por descifrar el contenido de estos escritos. Se probó a cortarlos por la mitad, muchos fueron desechados y destruidos por completo, hasta que en 1753 el padre jesuita Antonio Plaggio ingenió una máquina para desenrollarnos. Lo que se pudo averiguar en esas tempranas fases de investigación es que se trataba de textos escritos en latín y griego, y muchos fueron obra del filósofo epicúreo Filodemo de Gadara, quien se cree que residió allí mismo, pues el propietario de la villa había sido su patrón. Más recientemente, la NASA intervino para proseguir con los intentos de descifrar los ininteligibles textos mediante tecnología de procesamiento de imágenes de espectro múltiple, pero los resultados seguían siendo insuficientes. El contenido de los 800 rollos de papiros que se conservan en la Biblioteca Nacional de Nápoles seguía siendo un misterio.

Hasta ahora.

En marzo de 2023 los empresarios de Silicon Valley, Nat Friedman, Daniel Gross y Brent Seales, lanzaron el Vesuvius Challenge, un reto dirigido a la comunidad científica mundial para desenvolver virtualmente y descifrar los pasajes contenidos en los papiros carbonizados de Herculano. Ofrecieron un Gran Premio de 700.000 dólares para el equipo que lo consiguiera. Los premios se diseñaron en fases y, a medida que se alcanzaba cada hito, se publicaba el código ganador para que todos pudieran aprovecharlo. Se tomaron imágenes de los pergaminos en el acelerador de partículas Diamond Light Source, en Oxford, y publicaron esas tomografías computerizadas de los pergaminos para que fueran utilizadas por todos los concursantes (alrededor de 1.500). Se partió de un modelo de aprendizaje automático generado por IA para detectar diferencias en las superficies carbonizadas del papiro y se lograron extraer 15 columnas de texto nunca antes visto en su interior. La detección de tinta utilizando como base las tomografías en alta resolución y los mapas en 3D dio las pistas decisivas para el gigantesco paso que aconteció unos pocos meses después.

Dos mil años después de que el Vesubio sepultara la legendaria biblioteca, tres jóvenes investigadores dieron con la clave para poder leer los papiros: Youssef Nader, estudiante egipcio de doctorado en Berlín, que fue capaz de leer columnas de texto ganando el segundo premio de Primeras Letras; Luke Farritor, estudiante universitario y becario de SpaceX en la Universidad de Nebraska-Lincoln, que fue la primera persona en leer una palabra entera del interior de un pergamino de Herculano (ΠΟΡΦΥΡΑϹ, «púrpura»); y Julian Schillinger, estudiante suizo de robótica de la ETH de Zúrich que ganó tres premios Segmentation Tooling gracias al cual se pudieron reproducir en 3D las zonas de papiro.

Se ha conseguido desenrollar y leer alrededor del 5% del primer rollo, que contiene un texto inédito cuyo autor se cree que es Filodemo de Gadara. Las palabras desveladas nos hablan de la exaltación del placer, de los sentidos, la música, los alimentos y la disponibilidad de los bienes.

… en el caso de los alimentos, no creemos inmediatamente que las cosas que escasean sean absolutamente más placenteras que las que abundan. Sin embargo, ¿nos resulta naturalmente más fácil prescindir de las cosas que abundan?

Fragmento del papiro descifrado por Youssef Nader, Luke Farritor y Julian Schillinger

La parte final del texto descifrado parece una recriminación a la filosofía estoica:

… no tienen nada que decir sobre el placer, ni en general ni en particular

Así explica este descubrimiento la eminente doctora doctora Federica Nicolardi, papiróloga de la Universidad Federico II de Nápoles: “Este es el comienzo de una revolución en la papirología de Herculano y en la filosofía griega en general”. Y este es solo el principio. El historiador Garrett Ryan ha señalado que quedan dos niveles sin excavar en la Villa de los Papiros y que aún no se ha encontrado la biblioteca principal de la villa. “Esa biblioteca, con sus miles o incluso decenas de miles de pergaminos, aún debe de estar enterrada. Si se descubren esos textos, y si aún puede leerse siquiera una pequeña fracción, transformarán nuestro conocimiento de la vida y la literatura clásicas a una escala no vista desde el Renacimiento”.

Este es sin duda uno de los mayores descubrimientos de la Historia, el cual abre la puerta a incalculables secretos. Como dicen en el Vesuvius Challenge, ¿qué nuevas maravillas podrían ver la luz tras este avance? ¿Tal vez un diálogo de Aristóteles? ¿Un poema de Safo? ¿Una historia perdida de Homero o de Tito Livio?

Hoy nos acompañan en Zenda dos de los tres jóvenes entusiastas que lo han hecho posible. Demos la bienvenida a Youssef Nader y Julian Schilliger.

¡Salve, héroes de Herculano, los prisioneros de Zenda os saludan!

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ENTREVISTA

—Estimados Julian y Youssef, ¿qué os llevó a participar en el Vesuvius Challenge?

—Julian Schillinger: Me enteré del reto por Internet. La tarea de volver a hacer legibles esos antiguos pergaminos y conectar con la tecnología moderna las mentes más brillantes de la antigüedad me fascinó de inmediato. Trabajar y compartir mis hallazgos con una comunidad de concursantes con ideas afines fue estimulante y me inspiró cada día. Estoy inmensamente feliz y agradecido por haber ganado el Gran Premio del Desafío del Vesubio con Youssef y Luke. Juntos hemos conseguido algo increíble, y todas las reacciones positivas son increíblemente satisfactorias. Estoy muy agradecido a todos los que trabajaron en el desciframiento de los pergaminos antes que nosotros y nos ayudaron investigando, escaneando los pergaminos, participando en el desafío y, por supuesto, a los organizadores del Desafío del Vesubio. ¡Qué gran concurso! ¡Gracias a todos!

—Youssef Nader: La primera vez que vi este reto fue en Kaggle, un sitio web de concursos de inteligencia artificial, y me atrajo de inmediato: el problema, los datos, la historia y el reto sonaban muy tentadores. En cierto modo es como aprovechar el espíritu innovador de mis antepasados de hace cinco mil años con la invención de las hojas de papiro. Al hacer resurgir de sus cenizas un antiguo pergamino seguimos celebrando y documentando la increíble historia del ingenio humano.

—¿Habíais estudiado previamente los pergaminos que se habían podido desenrollar?

—J: No, conocía las legendarias bibliotecas de la época, pero nunca había oído hablar de los papiros de Herculano. Siempre quise saber qué conocimientos contenían esas antiguas bibliotecas y me entristecía que la humanidad hubiera perdido ese saber. Cuando supe de la existencia de estos papiros inmediatamente quise ayudar a restaurar esa parte del conocimiento que se creía perdida para siempre.

—Y: No, para mí es la primera vez que interactúo con papiros de Herculano.

—¿Podéis explicarnos en qué ha consistido el trabajo de cada uno de vosotros?

—J: Los pergaminos se escanearon con ayuda de tomografía computerizada. El resultado era una representación tridimensional del pergamino que se podía «mirar y atravesar» en el ordenador, cortando los pergaminos en la dirección que se prefiriera sin dañar el pergamino real. Me especialicé en desenrollar virtualmente los rollos de pergamino con la ayuda de mi ordenador. Desenrollar físicamente los pergaminos provocaría la destrucción casi total de los mismos, así que hacerlo virtualmente es la única opción viable. El problema es complejo: las hojas están fundidas, extremadamente distorsionadas, son difíciles de distinguir a simple vista y a veces están rasgadas o desaparecidas. Mis algoritmos mejoraron enormemente el estado de la técnica de desenrollar virtualmente los pergaminos y permitieron incluso empezar a desenrollarlos. Estos algoritmos se utilizaron para extraer la superficie del papiro enrollado en el pergamino que ahora puedes ver desenrollado delante de ti.

—Y: Todos hicimos un poco de todo, pero mi principal objetivo y responsabilidad fue el desarrollo de la IA de detección de tinta, desde los datos hasta los modelos, ya que nuestra solución, ganadora del gran premio, se basó en el planteamiento de mi primera carta. Mi trabajo exploró qué tipo de IA se utiliza mejor para encontrar tinta en imágenes 3D y cómo obtener los ejemplos de tinta más precisos para entrenar los modelos. Como las predicciones de los modelos de IA se utilizan para crear conjuntos de datos nuevos y más precisos, tuve que repetir el proceso de entrenar IA -> Predecir tinta -> Entrenar nueva IA -> Predecir más tinta una y otra vez para obtener los resultados más precisos.

—¿Cómo funciona el desenrollado virtual y los modelos de detección de tinta? ¿Y por qué fue tan importante la detección de la palabra ΠΟΡΦΥΡΑϹ (púrpura), qué simboliza?

—J: Si se observa un corte a través de un escáner de pergamino, parece similar al tallo de un árbol. Tiene una espiral similar a los anillos anuales del árbol. Esta espiral es la superficie enrollada del papiro. Al trazar esta espiral en el escaneado completo del pergamino —muchos miles de cortes diferentes a través del pergamino—, el ordenador es capaz de extraer el papiro y desenrollarlo para que la superficie vuelva a ser visible. La detección de la primera palabra en una hoja de papiro de este tipo demostró nuestro planteamiento general para resolver el problema: el escaneado de los pergaminos da como resultado una representación virtual del pergamino que sigue conteniendo la información del texto escrito. Desenrollamos el pergamino de forma que pudiéramos detectar la tinta que compone la escritura y también demostramos que la IA puede detectar la tinta, que es casi invisible a los ojos humanos.

—Y: A alto nivel, el desenrollado virtual traza puntos en cada hoja plegable e intenta alinear estos puntos para que todos queden hacia arriba en lugar de en espiral. Los modelos de detección de tinta funcionan observando ejemplos de imágenes con tinta y sin tinta y aprendiendo la señal de la tinta para poder diferenciar entre ambas imágenes. Encontrar la primera palabra griega coherente significa que vamos en la dirección correcta, ya que la interpretación de la palabra sólo la hacemos nosotros, los humanos.

—¿De qué hablan los textos, qué cuentan? 

—J: Tras detectar la tinta en el papiro desenrollado, los papirólogos pudieron descifrar partes de uno de los pergaminos. Habla del placer y de lo que hace que las cosas sean placenteras. La música y la comida son dos de los ejemplos. Son cosas en las que seguimos pensando hoy en día. ¿Cómo podemos disfrutar de la vida? Me gusta que hayamos encontrado un texto que sigue siendo interesante, incluso dos mil años después de su creación.

—Y: Los textos son de Filodemo, en los que se habla de comida, música y cómo disfrutar de la vida, son temas interesantes que también siguen siendo objeto de debate hoy en día.

—¿Cómo actúa exactamente la IA respecto a los datos que se le suministran?

—Y: La IA funciona a un nivel muy bajo y busca diferencias de textura en las hojas de papiro para detectar la tinta. Se entrena observando miles de ejemplos de estas texturas que componen la tinta y aprende a captar estas débiles señales que a menudo parecen grietas en la parte superior del papiro.

—¿Cuánto tiempo se tarda en avanzar en el proceso de descifrar un rollo? ¿Puede la IA acelerar estos procesos una vez automatizados? 

—J: Descifrar el 5% de un pergamino llevó casi un año. Desenrollar prácticamente los pergaminos sigue requiriendo mucha supervisión humana. Para desenrollar eficazmente todos los pergaminos conocidos, mis algoritmos de desenrollado deben mejorarse para aumentar su nivel de autonomía. A finales del año pasado, creé una nueva iteración de algoritmos de desenrollado capaces de desenrollar muchos más pergaminos de forma totalmente automática. Estos algoritmos aún necesitan algunas mejoras para ser totalmente utilizables, pero estimamos que a finales de este año podremos desenrollar automáticamente alrededor del 90% de cualquier pergamino escaneado. Lo mismo ocurre con la detección de tinta: nuestro rendimiento actual ronda el 85% de las letras en las partes mejor conservadas de los pergaminos. Nos gustaría leer casi el 100% de la escritura en cada parte de los pergaminos, incluso en las partes dañadas. El objetivo del Desafío Vesubio de este año es acelerar la lectura de los pergaminos completos. Si tienes buenas ideas, te animo a que te pongas en contacto con nuestra comunidad en Discord y participes. ¡Podrías ser la próxima ganadora del Gran Premio Vesubio 2024! Aún no sabemos qué hará que nuestros esfuerzos sean fructíferos. Puede que sea la IA o, aún más probable, algoritmos estándar eficientes diseñados por humanos.

—Y: El desenrollado virtual es la operación más costosa, dependiendo de cuántos pliegues haya que desenrollar. Sin embargo Julian ha contribuido a acelerar mucho este proceso. En el caso de la detección de tinta, la detección de tinta en 100 cm² puede llevar entre 10 y 20 minutos, y puede acelerarse y escalarse en función de los recursos disponibles.

—Ya sabéis la polémica que genera la IA. Bajo vuestro criterio, ¿cuáles deberían ser sus límites? 

—J: Es difícil proyectar avances tecnológicos. Habrá inventos imprevistos por el camino. Para mí, la IA es una herramienta que amplifica nuestra productividad. Se puede utilizar para bien y para mal. Como un martillo, puedes construir una casa o partirle el cráneo a alguien. La IA acelerará nuestro ritmo de innovaciones y nos permitirá avanzar en la condición humana. Debemos aprovechar su potencial para lograr mejoras favorables en nuestra vida cotidiana. Para conseguirlo y disminuir o mitigar los escenarios desfavorables, como comunidad deberíamos unirnos y poner la IA al alcance de todos. De este modo, todos los que tengan una buena idea sobre cómo dar forma a un mundo brillante del mañana tendrán la oportunidad de hacerlo. La mayoría de la gente tiene buen corazón y aspira a crear un impacto positivo con la ayuda de la IA. Incluso si algunas de nuestras innovaciones resultan ser malas, podrían tener un impacto menor y desvanecerse en el inmenso mar de avances positivos creados con la ayuda de la IA. Poner la IA al alcance de todos equilibra la balanza y reduce el riesgo de monopolio de la IA, cuyo impacto negativo sería mucho más grave para toda la humanidad.

—Y: Creo que la IA no es más que una herramienta, y que los verdaderos límites y la regulación deben imponerse a las personas que la utilizan para evitar un uso perjudicial.

—¿Se ha trabajado sobre un sólo pergamino o sobre varios al mismo tiempo?

—J: He trabajado en varios pergaminos. Hay cuatro pergaminos escaneados disponibles. Sin embargo, la mayor parte de mis esfuerzos se centraron en el pergamino 1.

—Y: Nos centramos en un solo pergamino, aunque hemos intentado explorar también los otros tres, pero hasta ahora la mayor parte de nuestros esfuerzos y los de la comunidad se dirigen a un solo pergamino.

—¿Cuántos pliegues tienen los rollos estudiados? ¿Se puede acceder a leer todos los pliegues, o hay limitaciones técnicas para llegar a los más interiores?

—J: Los pergaminos están enrollados. No está claro cuántas vueltas tiene un rollo. Dado que trabajamos con la copia digital de los pergaminos, no es más difícil desenrollar las bobinas interiores que las exteriores. Incluso es posible desenrollar los rollos interiores sin desenrollar primero los exteriores. Ahora mismo seguimos teniendo problemas para desenrollar bobinas que están muy dañadas, por ejemplo completamente comprimidas o muy dobladas.

—Y: Hay muchas hojas. Es difícil dar una estimación porque en muchas zonas las hojas se funden por el calor. Esto hace que sea muy difícil saberlo con seguridad, y también supone un gran reto a la hora de leerlas, ya que apenas se pueden separar.

—¿Cómo se puede saber si en la reconstrucción de frases no se están mezclando palabras de otros pliegues, teniendo en cuenta el deteriorado estado en que se encuentran los rollos?

—J: Este es un trabajo de los papirólogos. Ellos comprueban la tinta detectada y pueden ver si el texto que han recuperado tiene sentido. Si lo tiene, lo más probable es que el texto pertenezca al mismo devanado.

—Y: La alta resolución del pergamino nos da margen para quedarnos en una sola hoja. La IA tampoco opera a nivel de frase/palabra, sino de píxel. También podemos mitigar esto introduciendo en el modelo sólo un número limitado de anchos de profundidad. La segmentación la hacen sobre todo los humanos que trazan las hojas (pliegues) manualmente, así que la IA sólo ve alrededor de la segmentación de los humanos que separan las hojas en los datos.

—¿Qué límites físicos hay en el descubrimiento de textos antiguos utilizando estos nuevos procedimientos?

—J: Los artefactos que contienen las hojas enrolladas deben escanearse a una resolución suficientemente alta. Existen restricciones físicas en la máquina de escaneado: cuanto más grueso es un artefacto, más difícil resulta escanearlo con una resolución suficiente.

—Y: La mayor limitación física creo que es el daño real al pergamino, si las letras no están ahí para empezar. Varias partes del pergamino y varios pergaminos han sido sometidos a diferentes condiciones. Las partes que se vuelven muy pastosas representan el mayor reto porque en las resoluciones de escaneado actuales parecen un solo objeto.

—El historiador Garrett Ryan ha señalado que quedan dos niveles sin excavar en la denominada Villa de los Papiros. ¿Creéis que habrá bajo tierra tesoros aún mayores, incluidas obras perdidas de la literatura clásica? 

—J: Hay muchos argumentos de peso para explicar por qué podría haber una biblioteca completa por descubrir en la Villa de los Papiros. En primer lugar, se trata de una villa romana, pero la mayoría de los pergaminos que hemos encontrado están escritos en griego y algunos en latín. Se cree que los pergaminos fueron descubiertos en la sala de estudio de un filósofo griego que trabajaba en la villa. La parte principal de la biblioteca podría estar en latín y aún no se ha descubierto. Sabemos que en la villa se exhibía arte muy prístino y de gran calidad. Era un símbolo de estatus de la época. Lo más probable es que una villa romana de este tamaño y prestigio tuviera una biblioteca, que era otro símbolo de estatus. Sin embargo, no estoy seguro de si encontraremos la biblioteca en un estado en el que podamos recuperar los pergaminos que contiene en un estado lo suficientemente bueno. Por un lado, el nivel explorado se encuentra por encima de la línea de agua subterránea. ¿Están los otros dos niveles por encima o por debajo del nivel del agua? ¿Se ha modificado el nivel del agua en los últimos años debido a la interrupción de las excavaciones en el yacimiento? Parece que hay puntos en los que el agua sale de las paredes de la excavación, lo que apunta a un cambio en el nivel del agua. Cualquier cambio en el nivel del agua podría tener un impacto devastador en los pergaminos que aún permanecen en la tierra. Tenemos que averiguar muy pronto el estado de los dos niveles inexplorados para saber si existe algún riesgo para los posibles pergaminos que queden y actuar en consecuencia. Personalmente, espero encontrar muchos más pergaminos que cuestionen nuestra visión de ese periodo de la historia.

—Y: Me gustaría creer que sí, y espero que esta parte se excave durante mi vida.

—El Vesuvius Challenge quiere conseguir para el 2024 llegar a poder descifrar el 90% de los cuatro pergaminos que se han escaneado y sentar las bases para leer los 800 pergaminos restantes. ¿Vais a seguir trabajando en ello? 

—J: Sí, ahora formo parte del equipo del Desafío del Vesubio y sigo resolviendo los misterios de los pergaminos mientras trabajo al aire libre con todos los concursantes. Estoy muy contento de poder continuar mi viaje herculano con este trabajo de ensueño.

—Y: No tengo previsto competir, pero me encantaría ayudar o contribuir en lo que pueda. Es una causa muy noble y un problema técnicamente interesante y desafiante.

—¿Creéis que esto podría servir para descifrar otros enigmas, tenéis alguno en mente?  

—J: Espero que los avances tecnológicos que hemos conseguido con este reto sean aplicables a una amplia gama de aplicaciones. Por ejemplo, para extraer órganos o tumores de escáneres médicos, o también aplicando nuestra tecnología a escáneres de momias egipcias y los papiros enrollados alrededor de sus cuerpos.

—Y: El formato de este reto es muy inspirador y espero que se adapte a otros enigmas y problemas. Espero ver retos como este abordando problemas de astrofísica o física de partículas.

—¿Cómo imagináis cómo fue el último día en Herculano?

—J: Era un hermoso día de verano. Algunas personas paseaban por la playa o iban a bañarse. Y entonces… lamentablemente se desató el infierno. Fue una tragedia con una nota positiva para nuestro tiempo. ¡Gracias a la erupción tenemos este antiguo conocimiento preservado en el tiempo!

—Y: Imagino que fue un día ajetreado, como cualquier otro. Reformas en marcha en villas ricas, mercados llenos de gente comprando y vendiendo, y niños jugando por las calles.

—Respecto a la gran arcana cuestión sobre la que ya disertaban los filósofos clásicos helénicos y romanos, ¿cuál es el destino del alma?

—J: Nadie puede responder a la pregunta sobre la vida y la muerte. ¿Venimos de algún sitio cuando nacemos? ¿Estuvimos en algún lugar antes de nacer? Si es así, ¿volveremos allí cuando muramos? Quizá los filósofos del pasado tengan una respuesta que nosotros hemos olvidado durante los eones.

—¿Cómo os declararíais a vosotros mismos: dentro de la corriente estoica, o en la epicúrea?

—J: Ninguna de los dos. Ambas tienen puntos muy convincentes. No te preocupes demasiado por el futuro y disfruta de la vida en el momento. Pero sé diligente y trabaja para crear un mañana mejor. Me gusta pensar que contribuyo a crear un mundo bueno y agradable para todos los que aún están por venir.

—Y: Ni una ni la otra.

—¿En qué ha cambiado vuestras vidas este descubrimiento?

—J: Me ha proporcionado un trabajo gratificante y muchas impresiones nuevas, por las que estoy muy agradecido.

—Y: Todo el reto ha sido un increíble viaje de aprendizaje y descubrimiento. Me dio una sensación de satisfacción y, de una manera extraña, me conectó con mi herencia egipcia.