Bagaimana Teknologi Digital-Twin Dapat Mengubah Penelitian Arkeologi

Artikel ini adalah bagian dari “Buku Panduan 5G dan Konektivitas,” sebuah seri yang mengupas sejumlah inovasi teknologi terpenting di zaman kita.

Sebelum letusan Gunung Vesuvius pada tahun 79 M, sebuah bangunan di dekat salah satu gerbang selatan Pompeii merupakan pusat keramaian. Para perajin membuat keranjang dan peta, dan ruang komunal bangunan tersebut menjadi tempat berkumpul dan restoran. Orang-orang yang bekerja di bangunan tersebut — beberapa di antaranya diperbudak — kemungkinan besar tinggal di sana.

“Kami memiliki banyak bisnis yang beroperasi di tempat yang sama,” Allison Emmerson, seorang arkeolog dan profesor madya di Universitas Tulane, mengatakan kepada Business Insider. “Sementara kami menggali ini, kami memikirkan tentang kehidupan kelas bawah di Pompeii — tidak hanya pada saat letusan tetapi juga sepanjang sejarah kota tersebut.”

Emmerson memimpin tim multidisiplin internasional yang menggali bangunan ini. Dia adalah direktur Proyek Pompeii I.14sebuah kolaborasi antara Taman Arkeologi Pompeii, Universitas Tulane, Universitas Oxford, dan Universitas Negeri Indiana yang dimulai pada tahun 2021. Fokus proyek ini adalah blok kota, Insula 14, di sisi tenggara Pompeii. Para peneliti tertarik pada pinggiran kota Romawi: baik pinggiran fisiknya maupun penduduk terpinggirkan yang tinggal di sana.

Proyek Pompeii I.14 merupakan salah satu dari sejumlah upaya arkeologi yang terus berkembang dengan menggunakan teknologi yang saling terhubung untuk lebih memahami dan melestarikan masa lalu. Meskipun teknologi selalu menjadi bagian penting dari bidang ini, cara arkeolog mengumpulkan, mencatat, dan menganalisis temuan telah berkembang seiring dengan kemajuan teknologi.

Salah satu cara peneliti menerapkan alat inovatif ini adalah dengan menciptakan kembaran digital: padanan virtual terperinci dari entitas kehidupan nyata. Orang-orang dalam berbagai bidang pekerjaan, termasuk perencanaan kota Dan desain mobilsemakin banyak menggunakan kembaran digital. Meskipun proses pembuatan kembaran digital dapat berbeda, replika 3D terkomputerisasi ini dapat memberikan peneliti tampilan yang lebih dinamis tentang apa yang mereka pelajari, memungkinkan kolaborasi yang lebih besar, dan memfasilitasi tingkat pelestarian yang luar biasa.

Membangun kembaran digital

Itu Kembaran digital Pompeiiyang menggabungkan teknologi geospasial dengan gudang data lengkap yang dikumpulkan di lokasi, memungkinkan peneliti memeriksa area tersebut dari universitas mereka, berkolaborasi dari jarak jauh dengan peneliti lain, dan memvisualisasikan bagaimana area tersebut berubah seiring waktu.

“Memiliki kembaran digital menjadikannya permainan yang sama sekali baru,” kata Emmerson. “Ini benar-benar memungkinkan kita untuk kembali seolah-olah kita sedang melakukan penggalian.”

Alex Badillo, asisten profesor di Indiana State University, adalah kepala inisiatif data digital proyek Pompeii. Sebelum penggalian, Badillo dan anggota tim digital lainnya menggunakan citra drone, foto, dan fotogrametri struktur-dari-gerakan — sebuah teknik untuk mengubah gambar 2D menjadi model 3D — untuk membuat replika blok kota Pompeii yang berskala dan memiliki georeferensi.

Seiring berjalannya waktu, informasi yang dikumpulkan oleh tim arkeologi yang bekerja di lokasi tersebut telah membuat model ini lebih terperinci dan dinamis. Data inilah yang mengubah model 3D menjadi kembaran digital: Desain berubah berdasarkan apa yang dipelajari tim melalui penggalian. Tidak seperti model 3D statis, kembaran digital mencakup serangkaian data yang terus berkembang dan sarana untuk memperbarui dan menyesuaikan model berdasarkan informasi baru.

Untuk mendapatkan informasi ini, Badillo menerapkan alur kerja digital di lokasi penggalian. Tim lokasi Pompeii menggunakan tablet iPad Pro untuk merekam data, mengambil foto, memindai 3D, dan membuat sketsa digital atas temuan mereka. Informasi tersebut disimpan dalam bentuk digital khusus di iPad dan dikirim ke penyimpanan awan saat peneliti memiliki akses ke WiFi atau jaringan seluler. Dari sana, informasi tersebut ditambahkan ke dasbor daring yang digunakan oleh seluruh tim.

“Jika seseorang menggali di parit dan bertanya-tanya apa yang dianalisis dari endapan kemarin, mereka dapat membuka iPad yang ada di lapangan dan menarik semua informasi itu,” kata Emmerson.

Badillo memberi tahu BI bahwa informasi yang dikumpulkan di iPad — data seperti pengukuran struktur, karakteristik tanah, dan artefak yang ditemukan — ditambahkan ke model 3D. Bersama-sama, komponen-komponen ini membentuk kembaran digital, yang dapat digunakan oleh para arkeolog untuk meninjau kembali, menjelajahi, dan menganalisis situs tersebut. Setelah model 3D selesai, Badillo dan timnya akan melanjutkan alur kerja ini pada penggalian berikutnya.

“Anda dapat menjelajahi dunia web, dan jika formulir telah diisi untuk lokasi tersebut, Anda dapat mengeklik untuk mendapatkan informasi yang sangat terperinci,” kata Badillo. “Dapat melihat level demi level, melakukan pengukuran — semuanya telah mengubah permainan.”

Manfaat kembaran digital

Salah satu keuntungan utama kembaran digital adalah kemampuan untuk memeriksa elemen situs persis seperti yang muncul selama penggalian awal.

Giles Spence Morrow, seorang peneliti di Universitas Vanderbilt dan asisten profesor di Universitas McMaster, memulai proyek kembaran digital pada tahun 2011 yang difokuskan pada Huaca Colorada, gundukan upacara yang dibangun dan ditempati antara tahun 650 dan 1.000 M di Peru.

Seperti Badillo, Morrow menggunakan fotogrametri untuk membuat kembaran digital situs tersebut. “Ketersediaan model-model ini memungkinkan kita untuk meninjau kembali momen-momen tertentu dalam waktu selama penggalian, baik melalui layar komputer kita atau baru-baru ini melalui antarmuka realitas virtual dan realitas tertambah yang imersif,” katanya.

Besok berkolaborasi dengan Steven Wernke, seorang profesor madya di Universitas Vanderbilt, mengenai teknologi kembaran digital. Penelitian Wernke juga berpusat di Peru dan berpusat pada Mawchu Llacta, sebuah kota kolonial Andes yang dibangun pada tahun 1570-an. Wernke juga telah menggabungkan citra 3D dengan informasi arkeologi yang dikumpulkan di lokasi penelitiannya untuk membuat kembaran digital.

Melalui kolaborasi mereka, Morrow dan Wernke tengah menyelidiki bagaimana kembaran digital dapat ditingkatkan melalui realitas virtual yang imersif. Morrow mengatakan mereka menggunakan headset VR untuk melihat kembaran digital mereka dari sudut pandang orang pertama, sesuatu yang hanya mungkin dilakukan dengan konektivitas internet yang kuat.

Wernke mengatakan bahwa menjelajahi kembaran digital melalui realitas virtual adalah “sedekat mungkin dengan mereproduksi perasaan atau pengalaman” saat berada di lokasi lapangan mereka. Ketika Morrow dan Wernke menggunakan headset VR untuk memeriksa kembaran digital mereka, mereka dapat meninggalkan catatan, markup, dan peta dalam adegan VR.

“Nilai dari dokumentasi 3D terperinci dan mendalam semacam ini tidak dapat dilebih-lebihkan, karena penggalian pada dasarnya merupakan proses yang merusak,” kata Morrow.

Perusakan yang tak terelakkan dari sebuah situs penggalian adalah salah satu alasan mengapa Jamie Hodgkins, seorang profesor madya di Universitas Colorado, Denver, dan timnya tertarik untuk menciptakan kembaran digital dari sebuah situs pemakaman di dalam sebuah gua di Italia. dibuat ulang secara digital pemakaman bayi perempuan tertua di Eropa yang terdokumentasi, seorang anak yang meninggal hampir 10.000 tahun yang lalu. Model 3D interaktif ini menyimpan pemakaman sebagaimana mereka menemukannya.

Tim tersebut mengambil lusinan foto dari setiap potongan kerangka yang rapuh saat ditemukan. “Pada akhirnya, kami memiliki ribuan gambar dari semua potongan kerangka,” kata Caley Orr, seorang profesor madya di University of Colorado Anschutz Medical Campus yang turut menulis penelitian tersebut, kepada BI.

“Ini memungkinkan kami merekonstruksi pemakaman secara digital dan melihat dalam 3D bagaimana tata letaknya di bawah tanah,” kata Orr. “Namun, kami tidak pernah melihatnya seperti itu dalam kehidupan nyata karena hal itu terungkap saat kami melewati setiap lapisan tanah.”

Memperluas bidang

Hodgkins mengatakan kepada BI bahwa kembaran digital bisa menjadi lebih umum dalam bidang arkeologi. Meskipun kembaran digital kini berharga bagi para arkeolog yang bekerja, ia mengatakan bahwa salah satu hal yang membuat kembaran digital begitu berguna adalah bagaimana kembaran digital dapat menguntungkan bidang tersebut dari waktu ke waktu.

Hodgkins mengatakan penelitian arkeologi sebelumnya tidak mendokumentasikan hubungan spasial antara artefak. Tanpa informasi tersebut, imbuhnya, akan sulit untuk memahami bagaimana artefak, sisa-sisa, dan penemuan lainnya saling berhubungan.

Kembaran digital dapat membantu menjembatani kesenjangan ini dan memberi para peneliti cara untuk melihat lokasi lapangan sebagaimana mereka menemukannya. “Anda tidak akan pernah bisa mengembalikan artefak,” kata Hodgkins. “Namun jika seorang arkeolog 50 tahun dari sekarang ingin mengajukan pertanyaan yang tidak terpikirkan oleh kita, mereka dapat melihat apa yang kita miliki, melihat penggalian sebagaimana yang terjadi, dan mempertimbangkan hubungan spasial ini.”

Hodgkins juga merupakan bagian dari proyek multi-benua konsorsium penelitian yang bertujuan untuk mengajarkan siswa cara mengumpulkan data situs untuk membuat kembaran digital. Ia mengatakan bahwa jika lebih banyak orang mengetahui teknik ini, situs-situs dapat dibandingkan secara global.

“Yang kami inginkan adalah melatih para arkeolog masa depan,” kata Hodgkins. “Kami tidak akan benar-benar memahami bagaimana manusia bergerak di seluruh planet, bagaimana mereka berinteraksi satu sama lain, dan bagaimana lingkungan memengaruhi mereka kecuali kami dapat membandingkan data di seluruh situs.”

“Kembaran digital dapat membantu kita menjawab pertanyaan-pertanyaan besar,” tambahnya. “Namun, Anda tidak dapat menciptakannya jika Anda tidak mengumpulkan jenis data yang tepat.”