Avec l'intelligence artificielle et les rayons X, des scientifiques parviennent à lire des parchemins carbonisés vieux de près de 2000 ans.

Une équipe de scientifiques a réussi à lire du texte caché à l'intérieur d'un papyrus carbonisé sans l'ouvrir physiquement, en combinant la tomographie par rayons X, l'intelligence artificielle et une encre enrichie en plomb. Cette étude, publiée dans la revue PLOS One, ouvre une nouvelle voie pour déchiffrer les Papyrus d'Herculanum, la seule bibliothèque intacte de l'Antiquité classique.

Le plomb dans l'encre facilite la lecture par rayons X

Les papyrus d'Herculanum ont été ensevelis sous 20 à 21 mètres de roche et de cendres lors de l'éruption du Vésuve en 79 après J.-C. La chaleur extrême les a carbonisés, les rendant extrêmement fragiles. Bien que certains aient pu être ouverts et lus —révélant des œuvres inconnues d'Épicure et d'autres penseurs de l'Antiquité—, beaucoup restent trop délicats pour être manipulés.

L'obstacle technique principal est que l'encre et le papyrus sont tous deux composés de carbone, ce qui empêche les rayons X de les différencier clairement. Cependant, des recherches antérieures ont détecté la présence de plomb dans l'encre de certains fragments de ces papyrus. Étant donné que le plomb absorbe le rayonnement X beaucoup plus efficacement que le carbone, sa présence augmente considérablement le contraste des images.

Les chercheurs ont recréé un papyrus carbonisé en laboratoire

Douglas Seiler, affilié à l'Université de Californie à Berkeley, ainsi que Jacob Michael LaManna, du National Institute of Standards and Technology (NIST), et leurs collaborateurs, ont fabriqué des papyrus modernes à partir de papyrus égyptien actuel. Ils y ont écrit avec une encre enrichie en différentes concentrations de nitrate de plomb, les ont roulés et les ont carbonisés dans un four à haute température avec un apport minimal d'oxygène, reproduisant ainsi les conditions de la catastrophe volcanique.

Les papyrus résultants présentaient une densité et une fragilité similaires à celles des originaux d'Herculanum. Tout essai de les dérouler physiquement les fragmentait immédiatement.

La fluorescence X a détecté le plomb même dans le papyrus déjà carbonisé

L'équipe a utilisé des dispositifs portables de fluorescence X (XRF) pour identifier la présence de plomb dans les papyrus modèles. Les instruments ont détecté le signal du métal à toutes les concentrations testées, allant de 200 microgrammes par centimètre carré à seulement 25 microgrammes par centimètre carré, le niveau le plus bas évalué.

Selon les chercheurs, cela suggère que la fluorescence X (XRF) pourrait être appliquée comme méthode de dépistage préliminaire : scanner les parchemins encore enroulés de la collection d’Herculanum pour identifier ceux qui contiennent du plomb et, par conséquent, ceux qui ont les plus grandes probabilités d’être lus avec succès.

La tomographie 3D a permis de lire des mots à l’intérieur du parchemin sans l’ouvrir

Une fois les parchemins contenant du plomb identifiés, les chercheurs ont appliqué la tomographie par rayons X en 3D. Après avoir reconstruit le volume de données et appliqué un programme de déroulement virtuel développé par l’équipe elle-même, ils ont pu distinguer des mots écrits à l’intérieur du parchemin enroulé. Dans la région agrandie de l’une des images résultantes, on lit clairement la phrase « the children of » (en français, « les enfants de »).

Les auteurs soulignent que le déroulement virtuel peut encore être amélioré par des algorithmes d’amélioration supplémentaires, et que le processus complet pourrait être automatisé à l’avenir.

Les parchemins reconstitués pourraient servir à entraîner l’intelligence artificielle

Au-delà de la lecture directe, la méthode a une application secondaire de grande envergure : les parchemins de laboratoire avec un texte connu peuvent être utilisés comme ensembles de données d’entraînement pour les algorithmes d’intelligence artificielle. En connaissant à l’avance ce qui est écrit à l’intérieur, les chercheurs peuvent mesurer avec précision à quel point un algorithme parvient à récupérer le texte, sans mettre en danger les originaux.

« C’est étonnant ce qui peut être accompli avec les électrons », a déclaré Seiler. Les parchemins d’Herculanum sont actuellement sous la garde du gouvernement italien et conservés à la Bibliothèque nationale de Naples.