AI trong bảo tồn nghệ thuật và di sản văn hóa

Trong những năm gần đây, sự giao thoa giữa trí tuệ nhân tạo (AI) và bảo tồn di sản văn hóa đã mở ra những hướng đi mới để bảo vệ và nghiên cứu cổ vật. Khi công nghệ số phát triển, AI ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo đảm di sản văn hóa chung của chúng ta được duy trì lâu dài và dễ tiếp cận. Bằng cách tận dụng AI, chúng ta có thể hiểu rõ hơn và bảo tồn các chi tiết tinh xảo của tác phẩm nghệ thuật và cổ vật định hình lịch sử.

Không thể đánh giá thấp tầm quan trọng của việc bảo vệ hiện vật lịch sử. Những hiện vật này không chỉ là báu vật nghệ thuật mà còn là tư liệu lịch sử quý giá, cung cấp thông tin về các xã hội, nền văn hóa và công nghệ trong quá khứ. Việc bảo tồn chúng đảm bảo các thế hệ tương lai có thể tìm hiểu và trân trọng sự phong phú của lịch sử nhân loại. Các công nghệ AI, đặc biệt là thị giác máy tính, đã trở thành công cụ mạnh mẽ trong nỗ lực này. Thông qua các phương pháp như phát hiện đối tượng, AI có thể nhận diện và ghi lại đặc điểm của hiện vật văn hóa với độ chính xác vượt trội, góp phần bảo vệ và nghiên cứu chúng.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách AI, cụ thể là thị giác máy tính, được ứng dụng trong nghệ thuật và bảo tồn di sản văn hóa, đồng thời xem xét các ứng dụng, lợi ích và thách thức của công nghệ này.

Các ứng dụng của AI trong bảo tồn nghệ thuật và văn hóa#

Hiện có hai công nghệ chính đang được sử dụng trong lĩnh vực nghệ thuật và bảo tồn văn hóa: thị giác máy tính và xử lý ngôn ngữ tự nhiên (NLP). Những lĩnh vực này đang thay đổi cách cổ vật và tác phẩm nghệ thuật lịch sử được lập hồ sơ, phục hồi và tiếp cận. Thị giác máy tính cho phép AI cải thiện việc lập danh mục và phục hồi di sản văn hóa bằng cách nhận diện chính xác các phần bị hư hại, sau đó kỹ thuật viên sẽ sửa chữa. Trong khi đó, NLP ứng dụng AI có thể cho phép dịch và số hóa văn bản cổ, bảo tồn di sản ngôn ngữ và giúp mọi người trên toàn thế giới tiếp cận văn bản cho mục đích nghiên cứu và giáo dục. Với bối cảnh đó, hãy cùng tìm hiểu chi tiết hơn một số ứng dụng của cả hai lĩnh vực.

Phục hồi và bảo tồn tác phẩm nghệ thuật#

AI đang định hình lại việc phục chế và bảo tồn tác phẩm nghệ thuật bằng cách ứng dụng các công nghệ mới như thị giác máy tính và machine learning. Những công cụ này có thể nâng cao độ chính xác và hiệu quả của việc bảo tồn hiện vật văn hóa.

Có thể sử dụng model thị giác máy tính để phân tích tác phẩm nghệ thuật, giúp phát hiện và khôi phục màu sắc phai, bổ sung các phần bị thiếu và khắc phục hư hại. AI có thể nhận diện và mô phỏng màu sắc, kết cấu ban đầu, qua đó giúp chuyên gia bảo tồn đưa ra quyết định sáng suốt trong quá trình phục hồi.

Model machine learning cũng có thể được dùng để đánh giá tình trạng của tác phẩm nghệ thuật, dự đoán nguy cơ xuống cấp và định hướng các biện pháp phòng ngừa. Những model này được huấn luyện trên nhiều bộ dữ liệu chứa ảnh các tác phẩm nghệ thuật khác, bao gồm cả tác phẩm còn nguyên vẹn và tác phẩm đã xuống cấp theo thời gian. Bằng cách học từ những ví dụ này, model có thể nhận diện các mẫu báo hiệu giai đoạn đầu của quá trình xuống cấp.

Sau khi được huấn luyện, model có thể dự đoán tình trạng của tác phẩm nghệ thuật sẽ thay đổi như thế nào. Chẳng hạn, model có thể xác định những khu vực có nguy cơ nứt cao hơn hoặc màu sắc có khả năng phai dưới điều kiện môi trường hiện tại.

AI cũng có thể hỗ trợ tạo bản sao kỹ thuật số và tái dựng ảo các di tích lịch sử, mang đến trải nghiệm nhập vai đồng thời giảm thiểu việc tiếp xúc trực tiếp với cổ vật dễ hư hại. Các model kỹ thuật số này là tài liệu tham khảo có giá trị cho mục đích phục hồi và giáo dục.

Một ví dụ nổi bật về vai trò của AI trong tái dựng kỹ thuật số các di tích lịch sử là công trình nghiên cứu được thực hiện tại Đấu trường Colosseum ở Rome. Các nhà nghiên cứu của Đại học Rome La Sapienza đã tận dụng công nghệ nhận dạng hình ảnh ứng dụng AI để phân tích kỹ lưỡng mặt tiền của di tích cổ. Các thuật toán AI tỉ mỉ xác định vết nứt, dạng xói mòn và những dịch chuyển kết cấu tinh vi, cho phép các chuyên gia phục chế thực hiện những biện pháp can thiệp có mục tiêu, vừa hiệu quả vừa tôn trọng tính nguyên vẹn lịch sử của Đấu trường Colosseum.

Hình 1. So sánh song song tác phẩm nghệ thuật gốc bị hư hại và phiên bản được AI phục chế, cho thấy độ chính xác và hiệu quả của AI trong phục chế nghệ thuật.

Số hóa văn bản cổ#

AI đang chuyển đổi quá trình số hóa văn bản cổ thông qua các công nghệ như xử lý ngôn ngữ tự nhiên (NLP) và thị giác máy tính. Quét độ phân giải cao và tiền xử lý hình ảnh được tăng cường bằng AI giúp cải thiện khả năng đọc của bản thảo đã phai màu.

Các hệ thống này cung cấp khả năng phân đoạn văn bản, tách văn bản khỏi các thành phần khác như hình ảnh hoặc họa tiết trang trí, bảo đảm chỉ xử lý phần văn bản liên quan. Sau đó, các hệ thống nhận dạng ký tự quang học (OCR), thường được hỗ trợ bởi AI, chuyển ký tự viết tay hoặc ký tự in thành văn bản có thể đọc bằng máy.

Các hệ thống AI này được huấn luyện bằng những bộ dữ liệu lớn và đa dạng, bao gồm văn bản, chữ viết và ví dụ ngôn ngữ đã được số hóa từ nhiều giai đoạn lịch sử và ngôn ngữ khác nhau. Bằng cách học từ các bộ dữ liệu phong phú này, model có thể nhận diện nhiều kiểu chữ và ngôn ngữ khác nhau, cho phép dịch và diễn giải chính xác.

Tương tự như phục hồi tác phẩm nghệ thuật, AI cũng có thể được sử dụng để tái tạo những phần văn bản bị thiếu hoặc hư hại, giúp học giả và công chúng trên toàn thế giới tiếp cận tài liệu cổ. Quá trình này bắt đầu bằng việc huấn luyện AI trên các bộ dữ liệu phong phú gồm những văn bản tương tự thuộc cùng thời kỳ, ngôn ngữ và phong cách. Như được trình bày trong bài nghiên cứu Phân tích định lượng phong cách văn học, thông qua việc phân tích các bộ dữ liệu này, AI học được những mẫu ngôn ngữ, cụm từ phổ biến và sắc thái phong cách đặc trưng của tác giả hoặc thời đại ban đầu.

Sau khi được huấn luyện, AI dùng khả năng nhận dạng mẫu để phân tích các phần văn bản còn nguyên vẹn, xác định phong cách, ngữ pháp và cú pháp cụ thể. Nhờ đó, AI có thể tạo ra các bản tái dựng hợp lý cho những phần còn thiếu, dự đoán nội dung ban đầu có thể đã được viết như thế nào.

Quá trình này nâng cao khả năng bảo tồn, hỗ trợ nghiên cứu và bảo đảm di sản văn hóa được bảo vệ lâu dài.

Hình 2. Chữ khắc cổ trên đá được dịch bằng computer vision ứng dụng AI.

Phát hiện tranh giả#

Một lĩnh vực khác trong nghệ thuật mà AI đóng vai trò quan trọng là phát hiện hàng giả. AI đang cải thiện đáng kể khả năng phát hiện tranh giả thông qua các kỹ thuật phân tích và thuật toán tiên tiến. Các hệ thống AI có thể kiểm tra tác phẩm nghệ thuật để nhận diện những điểm không nhất quán và bất thường tinh vi cho thấy tác phẩm có thể là hàng giả. Các model thị giác máy tính này phân tích nét cọ, bảng màu và thành phần vật liệu, rồi đối chiếu với cơ sở dữ liệu các tác phẩm đã được xác thực để phát hiện điểm không nhất quán.

Model AI cũng có thể nhận diện các mẫu và kỹ thuật độc đáo được những nghệ sĩ cụ thể như Pablo Picasso hoặc Vincent van Gogh sử dụng, qua đó giúp phát hiện tranh giả khi tranh không thể tái hiện chính xác những chi tiết này.

Như được trình bày trong bài báo Dự đoán quá trình lão hóa của mẫu di sản văn hóa dựa trên vi hình học bề mặt, thuật toán machine learning có thể đánh giá quá trình lão hóa vật liệu bằng cách phân tích nhiều đặc điểm hình thành theo thời gian, chẳng hạn như kiểu oxy hóa, độ mài mòn bề mặt và những thay đổi về thành phần hóa học. Các thuật toán này được huấn luyện trên những bộ dữ liệu phong phú chứa cả vật liệu lão hóa tự nhiên và vật liệu được làm lão hóa nhân tạo, cho phép chúng phân biệt lớp gỉ tự nhiên với các kiểu mẫu đồng nhất hoặc không nhất quán thường thấy ở đồ giả.

Tiến bộ công nghệ này không chỉ giúp bảo tồn tính xác thực của các bộ sưu tập nghệ thuật mà còn góp phần duy trì tính toàn vẹn của thị trường nghệ thuật bằng cách cung cấp các công cụ xác minh mạnh mẽ. Tuy nhiên, cần kết hợp phân tích AI với đánh giá chuyên môn của con người để xem xét các sắc thái và sự phức tạp trong biểu đạt nghệ thuật. Phát hiện tranh giả bằng AI là công cụ mạnh mẽ giúp bảo vệ di sản văn hóa và bảo đảm tính xác thực của tác phẩm nghệ thuật.

Hình 3. So sánh trực quan tác phẩm nghệ thuật xác thực với bản giả.

Thách thức của AI trong bảo tồn nghệ thuật và văn hóa#

Khi AI tiếp tục đạt được những bước tiến đáng kể trong việc bảo tồn và phục chế nghệ thuật cũng như di sản văn hóa, công nghệ này cũng kéo theo một loạt thách thức riêng cần được giải quyết, bao gồm:

Bảo tồn tác phẩm gốc#

Khi sử dụng AI trong quá trình phục chế tác phẩm nghệ thuật gốc, một thách thức lớn là duy trì sự cân bằng tinh tế giữa cải thiện kỹ thuật số và bảo tồn tính xác thực của hiện vật.

Một mối lo ngại chính là AI có thể vô tình tác động đến các quyết định trong quá trình phục chế. Ví dụ, nếu một model AI được huấn luyện trên tập dữ liệu rộng nhưng không thể hiện chính xác phong cách hoặc kỹ thuật cụ thể của nghệ sĩ gốc, các bản tái dựng hoặc đề xuất kỹ thuật số của model có thể làm thay đổi đặc trưng ban đầu của tác phẩm. Điều này có thể dẫn đến những lựa chọn phục chế tuy hấp dẫn về mặt thị giác nhưng không phản ánh trung thực ý tưởng ban đầu của nghệ sĩ hoặc bối cảnh lịch sử nơi tác phẩm được tạo ra.

Vì vậy, các chuyên gia bảo tồn cần đánh giá phản biện những đề xuất do AI tạo ra để đảm bảo mọi hoạt động phục chế vật lý đều tôn trọng tính xác thực và toàn vẹn của tác phẩm nghệ thuật gốc.

Sự nhạy cảm về văn hóa#

Các hệ thống AI phải được thiết kế để tôn trọng giá trị và truyền thống văn hóa. Việc diễn giải sai hoặc xử lý thiếu nhạy cảm các hiện vật văn hóa có thể dẫn đến hiểu lầm hoặc gây xúc phạm văn hóa. Ví dụ, một số màu sắc, biểu tượng hoặc vật liệu có thể mang ý nghĩa cụ thể trong một nền văn hóa mà hệ thống AI, do thiếu hiểu biết sâu sắc, có thể diễn giải sai. Chẳng hạn, hệ thống AI chủ yếu được huấn luyện trên nghệ thuật phương Tây có thể không hiểu đầy đủ ý nghĩa của một số chủ đề và biểu tượng trong tác phẩm nghệ thuật phương Đông, dẫn đến những hình ảnh kỹ thuật số hoặc đề xuất phục chế sai lệch.

Độ chính xác và độ tin cậy#

Đảm bảo độ chính xác của các model AI, đặc biệt khi xử lý hiện vật và văn bản hiếm hoặc ít được nghiên cứu, vẫn là một thách thức lớn. Đôi khi, các hệ thống AI có thể tạo ra lỗi hoặc diễn giải sai, dẫn đến phục chế không chính xác hoặc phân loại nhầm.

Các model này được huấn luyện trên những tập dữ liệu cần bao quát nhiều ví dụ, gồm cả hiện vật hoặc văn bản phổ biến và hiếm, để giúp model khái quát hóa hiệu quả. Tuy nhiên, đối với hiện vật hiếm, có thể không có đủ dữ liệu để huấn luyện model AI một cách thích hợp. Điều này có thể dẫn đến các vấn đề như overfitting, khi model trở nên quá chuyên biệt với lượng dữ liệu hạn chế đã thấy, hoặc underfitting, khi model không học được những chi tiết cần thiết. Cả hai trường hợp đều có thể dẫn đến phục chế không chính xác hoặc phân loại nhầm, từ đó làm giảm hiệu quả của model trong việc bảo tồn và diễn giải di sản văn hóa.

Xu hướng AI tương lai trong bảo tồn nghệ thuật và di sản văn hóa#

Tương lai của AI trong nghệ thuật và bảo tồn di sản văn hóa có thể mang đến những tiến bộ thú vị, tiếp tục thay đổi cách chúng ta bảo vệ và tiếp cận cổ vật. Khi công nghệ AI không ngừng phát triển, chúng ta có thể kỳ vọng các ứng dụng tinh vi hơn trong những lĩnh vực như thực tế ảo, thực tế tăng cường và thuật toán machine learning tiên tiến. Những công nghệ này sẽ tạo ra trải nghiệm nhập vai và tương tác hơn nữa, cho phép mọi người trên khắp thế giới khám phá và trân trọng di sản văn hóa theo những cách mới.

Việc tích hợp AI vào hoạt động bảo tồn di sản văn hóa cũng có thể đóng vai trò trong lĩnh vực du lịch. Công nghệ AI đang được sử dụng để tạo trải nghiệm thực tế ảo và thực tế tăng cường (AR), giúp việc khám phá các di tích văn hóa trở nên sống động và nhiều thông tin hơn. Ví dụ, khách du lịch có thể sử dụng thuật toán thị giác máy tính ứng dụng AI để nâng cao trải nghiệm trong các chuyến tham quan động vật hoang dã và thiên nhiên, hoặc truy cập thông tin chi tiết về địa danh và tác phẩm nghệ thuật thông qua tính năng tìm kiếm bằng hình ảnh trên điện thoại thông minh.

Điểm chính cần ghi nhớ#

AI đang chuyển đổi công tác bảo tồn nghệ thuật và di sản văn hóa bằng cách cải thiện việc lập hồ sơ và phục chế hiện vật thông qua các công nghệ như computer vision và xử lý ngôn ngữ tự nhiên. Những tiến bộ này giúp tăng khả năng tiếp cận và mang lại góc nhìn mới, nhưng cần giải quyết các thách thức như độ chính xác, sự nhạy cảm về văn hóa và việc bảo tồn tác phẩm gốc.

Việc triển khai có trách nhiệm và sự hợp tác giữa các chuyên gia công nghệ với chuyên gia văn hóa đóng vai trò then chốt trong việc bảo tồn tính chân thực của di sản. Khi AI phát triển, công nghệ này mở ra những khả năng đầy hứa hẹn để các thế hệ tương lai có thể trân trọng và tìm hiểu về lịch sử văn hóa phong phú của chúng ta.

Tại Ultralytics, chúng tôi cam kết thúc đẩy công nghệ AI. Để khám phá các giải pháp AI và cập nhật những công việc mới nhất của chúng tôi, hãy xem kho GitHub. Hãy tham gia cộng đồng và tìm hiểu cách chúng tôi hỗ trợ các ngành như xe tự lái và sản xuất.