Мумії, які брали участь у дослідженні.
Серед розваг, що поширилися у Великобританії на хвилі єгиптоманії першої половини XIX століття, виділявся світський ритуал «розпеленання»: привезти з Єгипту як сувенір мумію, запросити гостей і влаштувати шоу за денним чаєм, коли з мумії знімали оболонки, що покривали її, розмотували лляні бинти, щоб помилуватися на висохлий труп. Природно, для збереження мумії процедура не обіцяла нічого хорошого. Ймовірно, таким чином «любителі» старожитностей знищили сотні мумій.
Але й пізніше, коли прийшло усвідомлення цінності давніх останків, вульгарний розтин залишався єдиним способом дослідження дорогоцінного тіла - поки не з'явився рентген. До речі, дослідження єгипетських мумій стало першим немедичним застосуванням рентгена, і було це в 1895 році, всього через кілька місяців після відкриття рентгенівських променів. Рентген надалі застосовувався до мумій дуже широко і підкинув єгиптологам чимало сюрпризів, коли мумії виявлялися не тим, чим вони здаються. А в 1979 році до мумій вперше застосували КТ.
Зараз комп'ютерна томографія давно стала дешевою і доступною «неруйнівною» методикою, яка широко застосовується до різноманітних археологічних знахідок. А такі просунуті підходи, як синхротронна мікротомографія, дозволяють вивчати внутрішню структуру унікальних об'єктів з високою роздільною здатністю, виробляючи, так би мовити, віртуальний розтин. Саме синхротронний томограф використовувався, щоб дослідити вміст черепа Австралопітека седіба і ряду інших палеоантропологічних «знаменитостей».
Однак підхід не позбавлений труднощів. Отримане зображення необхідно сегментувати, виділяючи, наприклад, ті ж самі покриви мумії, внутрішні органи, зуби, скелет, а іноді більш дрібні об'єкти, типу личинок комах. Такі завдання в КТ вирішують за допомогою штучного інтелекту. Подібні методики розроблялися, насамперед, для медичних завдань - наприклад, для досліджень печінки людини. КТ різних частин мумії цуценя - від зовнішньої «упаковки» до зубів.
Однак у разі синхротронної мікротомографії алгоритми, розроблені для звичайних томографів, не годяться. Фахівцям доводиться проводити сегментування фактично вручну, і на це навіть при дослідженні невеликого зразка могли піти тижні. Ситуацію ускладнює те, що обсяги даних, одержуваних в результаті синхротронної мікроКТ, вкрай великі і продовжують рости (до 2 TiB за один скан!) Існуючі рішення дозволяли працювати тільки в разі, коли сканувалися об'єкти високої контрастності, з чіткими контурами. На жаль, такий підхід не розрізняв м'які тканини, кістки і зуби всередині мумії.
І ось дослідники з Мальтійського університету (L-Universit^ ta'Malta) розробили Automated SEgmentation of Microtomography Imaging (ASEMI) - інструмент для автоматичної сегментації об'ємних зображень. Мета розробки - домогтися, щоб час роботи з археологічними об'єктами скоротився до декількох годин. Для розробки використовували модель машинного навчання, яку тренували, сегментуючи КТ мумій вручну. Як пишуть автори, розроблений програмний продукт може сегментувати дуже великі обсяги даних - в десятки і навіть сотні гігабайт. І, що важливо, використано тільки вільно поширюване ПЗ, а результат розробники виклали у відкритий доступ для всіх бажаючих.
ASEMI протестували на кількох давньоєгипетських муміях тварин, що належать до греко-римського періоду (від III століття до н. е. до IV століття н. е.). А якість результату порівняли з роботою дорогого комерційного софту, створеного для схожих завдань, і показали, що ASEMI працює значно швидше, а точність сегментація майже така ж, як при ручній сегментації.
Яким же муміям «пощастило» брати участь у дослідженні? Це чотири знахідки, що зберігалися в музеях Гренобля: цуценя, мумія хижого птаха і два ібіса - один завернутий в тканину і другий в керамічній судині. Усі чотири об'єкти відсканували в Європейському центрі синхротронного випромінювання (ESRF) у Греноблі.
Дослідникам вдалося з'ясувати, що цуценя, коли його муміфікували, вже помітно розклалося. За допомогою нового алгоритму вдалося побудувати реконструкцію мумії ібісу в деталях, включаючи перекручену шию, зламаний хребет - ймовірно, саме так і загинула пташка. З'ясувалося навіть, що кістки крил ібісу вражені остеопорозом. Встановили також, що керамічну посудину, в якій знаходилася мумія, виготовили на гончарному колі, що обертався за годинниковою стрілкою, а кришку до неї приклеїли за допомогою якогось різновиду будівельного розчину. КТ ібіса в різних ракурсах, включаючи навіть паразитів у шлунку (H). КТ ібіса в керамічній судині.
Ще цікавішою є інформація про мумію хижого птаха, яка виявилася т. зв. «псевдомумією», тобто не містила цілого тіла тварини. Від хижака була тільки голова, яка кріпилася до згортка за допомогою стебля рослини, а всередині бинтів знаходився пташеня якоїсь морської птиці. Картина звичайна для Стародавнього Єгипту греко-римського періоду, таких «псевдомумій» відомо багато.
Цікаво, які помилки алгоритм робив при сегментації: в мумії цуценя в 26% випадків «зуби» були виділені як «кістки». Це не дивно, враховуючи схожість цих об'єктів по щільності і текстурі. Аналогічно, у мумії хижої птиці в 14% випадків алгоритм прийняв «дерево» за «м'які тканини», а зовнішній шар текстилю виявилося складно відрізнити від більш щільної тканини, просоченої бальзамуючою смолою.
Дослідники пишуть у статті в PLOS ONE, що їх розробка може застосовуватися в різних областях: у промисловості для пошуку пустот, тріщин і дефектів у виробах; в медицині для візуалізації пухлин; в геології, електроніці і навіть при дослідженні продуктів харчування. А ми чекаємо нових цікавих досліджень мумій.