Il visual computing al servizio del patrimonio culturale

Il visual computing rappresenta una delle tecnologie chiave per la digitalizzazione e la valorizzazione del patrimonio culturale. Attraverso l’acquisizione e l’elaborazione di modelli 3D, il CRS4 contribuisce a rendere opere d’arte e reperti storici accessibili a un pubblico più ampio. Tuttavia, la diffusione su larga scala di queste tecnologie incontra ancora ostacoli, tra cui costi elevati e complessità tecnica. Nuova puntata della rubrica #CRS4Talk.
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Quando si parla di visual computing si fa riferimento a un ambito dell’informatica che si occupa dell’acquisizione, elaborazione, analisi e rendering di informazioni visive, come immagini e modelli 3D.

È un’area disciplinare sviluppatasi nella metà del secolo scorso nella quale rientrano tecnologie come grafica computerizzata, visione artificiale, realtà aumentata e virtuale, elaborazione delle immagini, animazione. 
A livello tecnologico, il visual computing nasce per risolvere una sfida non banale: gestire grandi quantità di dati visivi e interpretarli.
Una sfida che il visual computing risolve attraverso il combinato disposto di più tecnologie come il riconoscimento di pattern, l’intelligenza artificiale e l’interazione uomo-macchina, indispensabili per sviluppare sistemi avanzati in grado di comprendere, manipolare e generare contenuti visivi.

Per quanto riguarda gli ambiti di applicazione, si può dire che il visual computing trova spazio in molteplici campi, a partire dal controllo di qualità industriale, dove viene utilizzato per rilevare difetti nei prodotti, passando per il settore medico, dove l’elaborazione delle immagini e la visualizzazione 3D vengono impiegate per migliorare la diagnosi e la pianificazione chirurgica. 
Ulteriori ambiti di applicazione comprendono la robotica, in cui il riconoscimento visivo aiuta i robot a interagire con l’ambiente circostante, l’entertainment, dove la grafica computerizzata e gli effetti visivi trasformano film, videogiochi e animazioni, la realtà virtuale e aumentata, con declinazioni che non riguardano solo il gaming, ma anche la formazione, la simulazione industriale o la conservazione del patrimonio culturale. 
Grazie a tecniche avanzate di modellazione 3D, realtà aumentata e cloud computing, è possibile creare esperienze immersive e interattive che permettono agli utenti di esplorare e interagire con mondi digitali, aumentando il coinvolgimento e la comprensione in numerosi ambiti.

Il mercato del visual computing

Per quanto riguarda la valutazione dimensionale del mercato, secondo Future Market Insights parliamo di un comparto che nel 2023 si è avvicinato alla soglia dei 33 miliardi di dollari globali e dovrebbe crescere in media del 18,4% all’anno fino al 2033, raggiungendo un valore complessivo di 178 miliardi di dollari. 

È dunque un segmento di mercato in forte espansione, grazie alla crescente domanda di prodotti di simulazione, realtà virtuale e contenuti video su dispositivi mobili. 
Va detto che, nonostante la varietà ed eterogeneità degli ambiti applicativi e nonostante la crescita della domanda di soluzioni specifiche e verticali, le criticità non mancano. 

L’implementazione delle soluzioni di visual computing può risultare infatti complessa e costosa, richiedendo competenze tecniche avanzate e un’infrastruttura hardware e software robusta. Inoltre, la carenza di professionisti qualificati in grado di gestire e sviluppare sistemi di visual computing rappresenta una sfida significativa per molte aziende. I costi iniziali elevati e la manutenzione delle tecnologie necessarie possono inoltre limitare l’accesso a queste soluzioni, soprattutto per le piccole e medie imprese. 

Il visual computing in Italia: l’esperienza del CRS4

Tra le realtà che in Italia si stanno impegnando attivamente nel segmento del visual computing troviamo il CRS4 (Centro di Ricerca, Sviluppo e Studi Superiori in Sardegna).
Il CRS4 svolge da più di trent’anni una intensa attività di ricerca e sviluppo nel settore del visual computing, con ricadute in numerosi campi applicativi. Tra questi, uno dei principali settori di ricerca riguarda lo sviluppo di tecnologie per la digitalizzazione e valorizzazione del patrimonio culturale. 
All’interno del Centro, infatti, gli esperti del settore “Visual and Data Intensive Computing”, si occupano dello sviluppo di algoritmi avanzati per l’acquisizione, il processamento, la visualizzazione e la distribuzione di modelli 3D complessi. 
In particolare, il team lavora sulla modellazione delle proprietà geometriche e ottiche delle superfici, come la riflettanza e la forma degli oggetti. 

L’obiettivo è ben definito: il visual computing applicato al settore dei beni culturali consente di conservare, documentare e rendere accessibile il patrimonio culturale, utilizzando strumenti come la scansione 3D, la modellazione ottica, la realtà virtuale e la fotografia computazionale.

Tutte tecnologie che vengono utilizzate per le attività più disparate, come la documentazione e l’archiviazione di reperti e opere d’arte, la realizzazione di presentazioni museali interattive, o ancora il restauro e la ricerca accademica. 
Grazie alla digitalizzazione, è possibile rendere i beni culturali accessibili non solo a studiosi e ricercatori, ma anche a un pubblico più vasto, offrendo esperienze immersive che valorizzano il patrimonio storico e artistico. 

Visual computing e accessibilità: il binomio perseguito dal CRS4

Spiega bene questo concetto Ruggero Pintus, ricercatore del CRS4, che opera proprio nell’ambito del team “Visual e Data Intensive Computing”.
«Le tecnologie di visual computing sono strumenti indispensabili per la valorizzazione, la conservazione, la documentazione e la fruizione del patrimonio culturale. C’è una parola che meglio di tutte sintetizza ciò che il visual computing può fare per i beni artistici e culturali, ed è accessibilità. Con accessibilità si intende il rendere accessibile un bene culturale, sia visivamente che nel suo contenuto, ovunque ci si si trovi nel mondo. E questo è importante non solo per la ricerca scientifica e umanistica, ma anche per la crescita personale del singolo individuo. Sono molti gli studi sociologici che dimostrano che l’accesso semplice, veloce al patrimonio culturale crea e rafforza un’identità comune che a sua volta porta beneficio in quell’organismo complesso e olistico che è la società».

Scendendo nello specifico in ciò che il CRS4 ha fatto e tuttora sta facendo nell’ambito delle tecnologie applicate ai beni artistici e culturali, Pintus sottolinea come il centro lavori per l’appunto su declinazioni molto verticali della tecnologia, come «lo sviluppo e la ricerca di algoritmi e soluzioni tecnologiche per l’acquisizione 3D di forme e materiali dei beni culturali. Parliamo quindi di modellazione matematica delle proprietà ottiche, di fotografia computazionale, oltre a tutta la parte di visualizzazione, di processamento e soprattutto di interazione non solo col dato visuale, ma anche con tutti i metadati. Sono contenuti che vengono poi veicolati verso gli studiosi, oppure verso il pubblico».

I progetti del CRS4

Tra i progetti di cui si è occupato e si occupa il CRS4, sicuramente interessante è “Scan4Reco”, che ha studiato metodologie avanzate per l’acquisizione e la modellazione di dipinti, così come la collaborazione con la Yale University per l’analisi di manoscritti medievali. 
Il gruppo del CRS4 ha anche sviluppato librerie software per la visualizzazione di nuvole di punti e ha partecipato al progetto Digital Mont’e Prama che mira a documentare, archiviare e presentare al pubblico la grande e unica collezione di statue preistoriche del complesso di Mont’e Prama attraverso una completa e accurata ricostruzione virtuale e l’esplorazione ad alta fedeltà dell’intera collezione Mont’e Prama.

Il visual computing e l’Europa

Va detto che il lavoro del CRS4 nell’ambito del visual computing è particolarmente importante perché affronta una sfida critica: la scarsa accessibilità delle tecnologie di acquisizione 3D su larga scala. Nonostante le tecnologie 3D siano avanzate, solo una minima parte del patrimonio culturale digitalizzato è rappresentato da modelli 3D, mentre la maggior parte è costituito da immagini 2D. Questo squilibrio è dovuto a difficoltà tecniche e costi elevati, che limitano la diffusione su larga scala di queste tecnologie. La ricerca del CRS4 si concentra quindi sull’ottimizzazione e la scalabilità di tali strumenti, con l’obiettivo di rendere la digitalizzazione più accurata e accessibile. 

Un progetto al quale Pintus tiene particolarmente è ECHOES.
«È uno dei progetti più importanti nei quali siamo coinvolti al momento anche per l’impatto che avrà sicuramente in futuro. ECHOES è un progetto europeo che rientra nel framework Horizon Europe, all’interno del quale l’Europa ha riservato una quantità significante di risorse per la promozione e sviluppo di tecnologie come strumento per la valorizzazione del patrimonio culturale. È un progetto molto importante, con un finanziamento più o meno intorno ai 26 milioni di euro, coinvolge circa 50 partner da 16 paesi diversi e durerà 5 anni. Lo scopo principale di ECHOES è quello di creare l’unico Data Space europeo per i beni culturali. Non solo una infrastruttura d’archivio digitale, ma anche un luogo nel quale verranno implementati e inseriti i tool per la visualizzazione, il processamento e l’annotazione, tutti strumenti essenziali per lo studio, la fruizione e la didattica associati al patrimonio culturale Il nostro compito è rendere disponibile il know how che abbiamo sviluppato in questi anni con la nostra ricerca e metterlo a disposizione dei partner e dell’intero progetto.»

«ECHOES è un tassello importante di un disegno di più ampio respiro», ricorda Pintus. «Entro i prossimi dieci anni l’Europa vuole digitalizzare tutto il patrimonio a rischio e vuole rendere disponibile in digitale anche il 50% di tutti i monumenti e siti più visitati. Si sta andando verso un ambiente digitale virtuale accessibile a tutti dove si potranno visualizzare, annotare e studiare i beni culturali non solo nel rapporto uno a uno, cioè nel rapporto tra l’utente e il bene culturale stesso, ma anche tra gruppi e comunità di utenti. Questa piattaforma sarà un punto di accesso democratico, libero, aperto a tutti.»