Tecnologie multidisciplinari per soluzioni innovative nei beni culturali

Da anni le conoscenze scientifiche sviluppate nel settore delle "Information and Communication Technology" (ICT) hanno trovato un fertile campo applicativo nell'ambito delle problematiche multidisciplinari tipiche del mondo dei beni di interesse culturale, dove la svariata tipologia del bene, che costituisce il patrimonio odierno e culturale della civiltà e dell'umanità a cui noi apparteniamo, richiede una vasta ed eterogenea documentazione. Questa spazia dalle informazioni relative ai siti fisici dei giacimenti alle tipologie degli stessi, al loro stato di conservazione, alle modalità di documentazione e di intervento, sino a chiudere l'intero processo conoscitivo con le modalità di fruizione. Le tecniche di studio, di analisi, di intervento e di documentazione risultano, quindi, fondamentali sia al fine di progettare e, poi, attuare soluzioni innovative per il restauro e la conservazione dei beni stessi, sia per predisporre un'ampia e completa fruizione nel rispetto e nella sicurezza del patrimonio rappresentato.

Gli specifici apporti possono operare su molteplici livelli a partire dalle funzionalità più basse, tipiche dell'assistenza del calcolatore in operazioni di archiviazione e di accesso ad insiemi di dati, sino ad arrivare ai livelli più alti, in cui si colloca un ampio spettro di funzioni. Tutto ciò al fine di conseguire un valore aggiunto nella configurazione di momenti conoscitivi ed interpretativi, mediante il raggiungimento di nuove informazioni che dall'elaborazione di quegli stessi dati è possibile ottenere.

Un altro aspetto particolarmente rilevante riguarda la sempre crescente integrazione dei sistemi di elaborazione con i sistemi di telecomunicazione. Tale aspetto è anche fortemente connesso agli sviluppi nel campo delle tecnologie dell'interazione individuo-elaboratore che hanno mostrato, in particolare con i sistemi di realtà virtuale, la possibilità di semplificare e, al limite, "nascondere" l'interfaccia con il computer. Nell'ambito del paradigma della comunicazione per immagini, di grande importanza si sta dimostrando lo sviluppo di tecniche e dispositivi di interazione con scenari tridimensionali, per i quali è necessario superare approcci tradizionali all'interazione grafica, portando in primo piano la gestione del "significato" delle entità raffigurate pittoricamente in funzione della simulazione chimico-fisica e strutturale del comportamento dinamico. Altrettanto rilevante è la spinta per realizzare sistemi d'interazione in grado di condurre una comunicazione più orientata agli aspetti pragmatici del linguaggio e, quindi, basata su sistemi capaci di interpretare le "intenzioni" dell'utilizzatore umano.

Ad esempio, nuove metodologie quali l'interazione e i linguaggi di programmazione orientati agli oggetti consentono, oggi, di affrontare da punti di vista originali i classici problemi dell'analisi e della sintesi delle immagini, dalla modellazione al riconoscimento e alla percezione, dalla rappresentazione alla visualizzazione e alla codifica e protezione orientata alla gestione di grandi banche di immagini e alla loro trasmissione.

Il problema dell'integrazione di metodi e tecniche non si limita al campo strettamente proprio delle immagini e della grafica, dei sistemi informativi e dei sistemi di comunicazione, ma si estende allo studio delle proprietà e dei comportamenti degli oggetti, delle forme e dei fenomeni, coinvolgendo, quindi, molto più ampiamente aspetti della modellistica matematica e del calcolo.

La soluzione dei modelli fisico-matematici sottostanti produce delle rappresentazioni, mentre la capacità di interagire in modo naturale con esse, cambiando parametri e proprietà, consente di controllare le simulazioni. Ad esempio, lo studio di aspetti di degrado di materiali come simulazioni di eventi e successiva rappresentazione dello stato a valle dell'intervento programmato di restauro, richiedono l'individuazione e l'impiego di modelli matematici e statistici.

Una classificazione di tipologie di ricerca

Più ruoli possono essere riconosciuti per le Tecnologie dell'Informazione e della Comunicazione all'interno del corpus complessivo delle ricerche che, in diversi contesti operativi e campi disciplinari, si occupano di beni culturali.

Infatti, si distinguono:

• ricerche sui beni culturali mediante l'impiego di strumenti delle ICT;
• ricerche sulla IT finalizzate all'impiego sui beni culturali.

Nel primo caso si tratta di attività di ricerca condotte nei diversi dominî disciplinari (archeologia, archeometria, architettura, ma anche chimica e fisica), per lo sviluppo delle quali ci si avvale di metodi e strumenti di tipo informatico, così come di procedure di calcolo numerico, già esistenti, universalmente collaudati e dunque "commerciali". Si tratta di mezzi mediante i quali risolvere svariati problemi di raccolta, elaborazione, organizzazione e gestione delle informazioni, in modo economico nel senso delle risorse e dei tempi necessari all'ottenimento dei risultati prefissati, in un'ottica di ottimizzazione dei rapporti costi/benefici e tempi/risultati.

Nel secondo caso, attività specifiche, ma fortemente interdisciplinari, delle ICT e/o del Calcolo, sono orientate alla definizione di modalità, strumenti e procedure altamente innovativi. Da questi derivano risposte operative e strutturate a specifici quesiti che vengono posti dal settore dei beni culturali, per risolvere e migliorare specifici momenti di analisi, diagnosi, rappresentazione ed utilizzazione della conoscenza.

In sintesi, i due casi sopraddetti sono orientati alla soluzione di problemi precipui:

• della disciplina della tutela e della valorizzazione, prevalentemente specifici di singoli casi di studio;
• delle discipline della ICT e del Calcolo, dove il caso di studio non rappresenta il fine primario, ma è utilizzato come momento applicativo di validazione delle metodologie e delle tecnologie approntate.

Al fine di approfondire la conoscenza della consistenza del settore di ricerca che coniuga Tecnologie dell'Informazione e della Comunicazione a beni culturali, si sono esaminate, nel panorama nazionale, le attività condotte nel Progetto Finalizzato "Beni Culturali". Di tali attività si propone una classificazione con riferimento al Computing Reviews Classification Scheme, edito dalla Association for Computing Machinery (ACM) nel 1998.

A livello di finanziamenti comunitari, l'indagine è stata rivolta all'individuazione della presenza italiana in programmi ai quali afferiscono una maggioranza di progetti nel sopraddetto settore di ricerca.

Sulla base di quanto emerso viene a delinearsi il senso di un approccio interdisciplinare.

Fig. 1: Teatro Romano di Aosta. Acquisizioni con sistema multitelecamera dei dati relativi ad un concio (S. Tubaro,Dip. Elettronica e Informazione, Politecnico di Milano)

Un esempio nel panorama nazionale: il Progetto Finalizzato "Beni Culturali"

Il Progetto Finalizzato "Beni Culturali" costituisce, sia dal punto di vista metodologico sia da quello applicativo, uno degli osservatori più interessanti e completi a livello nazionale.

Esso raccoglie in modo significativo l'intera comunità nazionale operante nel settore, essendo stato, a sua volta, una derivazione del precedente Progetto Strategico "Beni Culturali" ed essendo in esso confluita una parte rappresentativa delle ricerche condotte nel Progetto Strategico "Conoscenza per immagini: un'applicazione ai beni culturali".

Dall'analisi delle attività di ricerca svolte risulta che più del 50% delle Unità Operative tratta aspetti delle IC: di queste circa il 30% risiede presso organi CNR.

Fig. 2: Teatro Romano di Aosta. Elaborazione e interrogazione di dati relativi al degrado, integrati alla restituzione del rilievo geometrico nel sistema informatico ARKIS (P. Salonia, ITABC, CNR)

Le attività di ricerca di tali Unità Operative sono classificabili secondo le seguenti voci ACM:

• sistemi di calcolo. Include i sistemi speciali e dedicati all'applicazione, quali sistemi a microprocessori, in tempo reale, per il controllo dei processi, per l'elaborazione di segnali (cfr. figura 1);
• software. A questa voce appartengono tematiche relative a tecniche di programmazione, ingegneria del software, linguaggi di programmazione, verifica, testing e riusabilità dei programmi, linguaggi data-flow e tecniche object-oriented;
• dati. Include, tra gli altri, aspetti di compressione, struttura e protezione dei dati e struttura dei file sia per fini di archiviazione sia di trasmissione;
• sistemi informativi. Comprende aspetti collegati allo sviluppo di applicazioni specifiche, di gestione di basi eterogenee (dati alfanumerici, segnali, immagini), distribuite e accessibili in rete e di sviluppo di interfacce per l'interazione e la presentazione di informazioni multimediali e di ipertesti (cfr. figura 2);
• matematica del calcolo. Contiene aspetti che utilizzano tecniche dell'analisi numerica, della probabilità e della statistica e di sviluppo di software matematico (anche su architetture parallele);
• metodologie del calcolo. Include aspetti diversificati che comprendono tecniche di informatica grafica, quali rappresentazioni statiche e dinamiche anche ad alto grado di realismo di dati multidimensionali e realtà virtuale (cfr. figura 3), intelligenza artificiale, elaborazione di immagini e visione, riconoscimento di forme, modellazione e simulazione.

Fig. 3: Teatro Romano di Aosta. Ricostruzione fotorealistica e ipotesi di simulazione cromatica. (M. Rossi, Dip. di Disegno Industriale e Tecnologia dell'Architettura, Politecnico di Milano)

Progammi europei

Attualmente, a livello europeo, nel Quinto Programma Quadro, in due Programmi Tematici sono presenti linee di azione relative ai beni culturali, come esito di una forte iniziativa italiana nel merito. Il Programma Tecnologie per la Società dell'Informazione (TSI) contiene la linea d'azione "Editoria interattiva, contenuto digitale e patrimonio culturale", nella quale compaiono gli obiettivi: "Accesso al patrimonio scientifico e culturale", "Conservazione digitale del patrimonio culturale". Il Programma "Energia, Ambiente e Sviluppo Sostenibile" contiene la linea d'azione "Città del Futuro e Patrimonio Culturale", nella quale compare l'obiettivo "Protezione, conservazione e miglioramento del patrimonio culturale europeo". Alcuni bandi per la presentazione di progetti su tali azioni sono già stati pubblicati e, quindi, attività di ricerca in tali ambiti sono in corso.

Fig. 4: partecipazione italiana ai progetti del IV Programma Quadro

Comunque, è interessante notare che già dalla metà degli anni '80, la Comunità lanciava programmi nei quali erano inclusi progetti con rilevanza di aspetti riguardanti la presenza delle ICT nei beni culturali. In particolare, a titolo di esempio, nel periodo di vita del Quarto Programma Quadro hanno operato programmi ai quali hanno afferito una maggioranza di progetti nel settore in questione. Ci si riferisce ai programmi INFO 2000, ENV2C, ESPRIT 4. INFO 2000 (Information 2000), che ha come obiettivo prevalente la multimedialità, ha sviluppato quasi il 20% di progetti con riferimento ad aspetti relativi ai beni culturali. Percentuali inferiori al 10% di progetti in tale ambito sono presenti anche nei programmi ENV2C (Environment) e ESPRIT 4. Un dimensionamento della partecipazione italiana a tali progetti si trova in figura 4.

Negli ultimi cinque anni sono stati lanciati e sono operativi programmi specifici nell'ambito dei beni culturali, quali RAPHAEL, ARIANE, KALEIDOSCOPE, CULTURE.

Considerazioni conclusive

Tra le altre iniziative a livello nazionale del presente e del prossimo futuro è da segnalare il Progetto MURST 5% - Settore Multimediale - Programma: "Rete Multimediale nell'evoluzione verso UMTS", Linea di ricerca: "Applicazioni ai beni culturali", operativo dal novembre 1998 e tuttora in corso. Obiettivi di tale linea sono il progetto e la realizzazione di basi di dati multimediali in ambiente distribuito gestibile in rete a supporto di funzioni di diagnosi, monitoraggio e simulazione visuale dello stato di conservazione di beni culturali. A tal fine vengono sviluppate tematiche di ICT relative alla realizzazione di metodi avanzati e integrati di acquisizione e metodi innovativi di elaborazione e restituzione dell'informazione.

Inoltre, si è conclusa, da parte del MURST, la valutazione delle proposte di progetti formulati nell'ambito del Piano Nazionale di Ricerca PARNASO, lanciato nel corso del 1998 (Decreto MURST del 14 marzo 2000, pubblicato sulla G.U. del 28 marzo 2000 - Sezione Generale - Parte I - n. 73). Si ritiene che dei progetti approvati, più del 30% contengano aspetti delle ICT applicate ai beni culturali.

Concludendo, il quadro complessivo dei progetti di ricerca più recenti e in corso, sia a livello nazionale sia di Comunità Europea, offre, quindi, una panoramica generale dalla quale emerge, come dato costante ed evidente, il crescente coinvolgimento, anche se a diversi livelli di utilizzazione e/o di innovazione, delle Tecnologie dell'Informazione e delle Comunicazioni in applicazioni relative ai beni culturali.

A fronte di un quadro così configurato, si impongono due immediate considerazioni:

a) la distinzione fatta nella premessa deve essere, in alcuni casi, superata e di conseguenza

b) qualsiasi ricerca avanzata sui beni culturali (quindi non limitata alla configurazione di semplici database) richiede un approccio di tipo interdisciplinare.

Infatti, come le discipline della tutela e della valorizzazione traggono vantaggio dall'apporto delle scienze dell'informazione, consentendo di strutturare, in tal modo, risposte sempre più innovative alle problematiche poste, così le seconde vengono stimolate dal doversi misurare con esigenze precipue dell'altro settore applicativo e, dunque, indagano nuovi terreni sperimentali raggiungendo risultati poi esportabili in altri campi.

Diviene, dunque, interessante e necessario individuare, anche attraverso la lettura dell'esistente, quali sono le "linee di ricerca" all'interno delle quali promuovere tale rapporto sinergico, al fine di tracciare un possibile quadro di azioni.