Υπολογιστές και αρχαία ελληνική τεχνολογία: τεχνολογίες εμβύθισης και βιωματικοί εικονικοί κόσμοι για την κατανόηση και τη διάχυση του Μηχανισμού των Αντικυθήρων

Abstract

The Antikythera Mechanism is the most typical example of ancient Greek technology. Since its discovery until today, research into its functions and structure has continued unabated. In 2005, thanks to interdisciplinary international cooperation, new data collections were produced, which contributed to the decoding of several of the Mechanism's secrets. However, limited access to Computed Tomography scans for various reasons, the most important ones being based on limited computational and financial resources to procure specialized commercial applications for their analysis, has kept them behind laboratory doors. On the other hand, technological advances in immersive technologies such as augmented reality are becoming more accessible. The progress of the creative industry of video games and the democratization of game engines have created new challenges in various scientific fields. In this context, we explored and mapped technological tools for open research and the democratization of CT scans. We introduced an innovative methodology to transform CT scans from limited use in laboratories to immersive experiences for the general public. Starting with the affordable analysis and study of the fragments of the Antikythera Mechanism, we reused the entire CT scans dataset to artificially reconstruct their 3D digital representations with a high level of photorealism. Through the combination of virtual reality and the creative industry of video games, we developed the fully immersive and photorealistic Antikythera Mechanism experimental virtual museum, as well as an interactive tool for studying the internal structure of the fragments. Evaluation by end users confirmed, among other things, the success of the transformation. The methodology can be applied to a wide range of archaeological objects, offering impressive experiences to the visitors-users of the virtual museums. At the same time, conjunctive representation can reuse corresponding data collections from medicine or industry and be adapted and applied as an interpretive tool in education and training. Ancient Greek technology and the Antikythera Mechanism were in this whole effort, the ideal case to design, develop, experiment, and validate the methodologies. Through our research, we have contributed to the formation and development of fully immersive virtual museums based purely on virtual reality technologies. The dysfunction of the storytelling technique in fully immersive virtual environments led to the need to formulate and propose the framework for storytelling, with application to experiential virtual museums and virtual worlds, which integrate techniques and practices from the field of creative industries and in particular of serious games. The contribution of the PhD thesis contributed to the development of digital culture and especially immersive cultural experiences. The results of the PhD thesis could contribute to the shaping of the emerging virtual worlds, especially of culture and education, in the era of the Metaverse.

Ο Μηχανισμός των Αντικυθήρων αποτελεί το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα της αρχαίας ελληνικής τεχνολογίας. Από την ανεύρεσή του μέχρι και σήμερα, η έρευνα για τις λειτουργίες και τη δομή του συνεχίζουν αδιάλειπτα. Το 2005, χάρη στη διεπιστημονική διεθνή συνεργασία παρήχθησαν νέες συλλογές δεδομένων, οι οποίες συνέβαλλαν στην αποκωδικοποίηση αρκετών από τα μυστικά του Μηχανισμού. Ωστόσο, η περιορισμένη πρόσβαση στις τομογραφίες για διάφορους λόγους, με σημαντικότερους αυτούς που βασίζονται στους περιορισμένους υπολογιστικούς πόρους και οικονομικούς για την προμήθεια εξειδικευμένων εμπορικών εφαρμογών για την ανάλυσή τους, τα διατήρησε πίσω από τις πόρτες εργαστηρίων. Από την άλλη πλευρά, τα τεχνολογικά επιτεύγματα στις εμβυθιστικές τεχνολογίες, όπως η εκτεταμένη πραγματικότητα, γίνονται πιο προσιτά. Η πρόοδος της δημιουργικής βιομηχανίας των βιντεοπαιχνιδιών και ο εκδημοκρατισμός των μηχανών παιχνιδιών έχουν δημιουργήσει νέες προκλήσεις σε διάφορους επιστημονικούς τομείς. Σε αυτό το πλαίσιο, διερευνήσαμε και χαρτογραφήσαμε τεχνολογικά εργαλεία για την ανοικτή έρευνα και των εκδημοκρατισμό των τομογραφιών. Στη συνέχεια, εισαγάγαμε μια καινοτόμο μεθοδολογία για τη μετατροπή των αξονικών τομογράφων από την περιορισμένη χρήση στα εργαστήρια, σε εμβυθιστικές εμπειρίες για το ευρύ κοινό. Ξεκινώντας με την οικονομικά προσιτή ανάλυση και μελέτη των θραυσμάτων του Μηχανισμού των Αντικυθήρων, επαναχρησιμοποιήσαμε ολόκληρο το σύνολο δεδομένων αξονικής τομογραφίας για να δημιουργήσουμε τεχνητά τα τρισδιάστατα μοντέλα με υψηλό επίπεδο φωτορεαλιστικών υφών. Μέσω του συνδυασμού της εικονικής πραγματικότητας και της δημιουργικής βιομηχανίας των βιντεοπαιχνιδιών, αναπτύξαμε το πειραματικό εικονικό μουσείο για τον Μηχανισμό των Αντικυθήρων υψηλού βαθμού εμβύθισης και φωτορεαλισμού, καθώς κι ένα διαδραστικό εργαλείο για τη μελέτη της εσωτερικής δομής των θραυσμάτων. Η αξιολόγηση από τους τελικούς χρήστες επιβεβαίωσε, εκτός των άλλων, την επιτυχία του μετασχηματισμού. Η μεθοδολογία μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα ευρύ φάσμα αρχαιολογικών αντικειμένων, προσφέροντας εντυπωσιακές εμπειρίες στους επισκέπτες-χρήστες των εικονικών μουσείων. Παράλληλα, η συνδυαστική αναπαράσταση μπορεί να επαναχρησιμοποιήσει αντίστοιχες συλλογές δεδομένων από την ιατρική ή τη βιομηχανία, να προσαρμοστεί και να εφαρμοστεί ως ερμηνευτικό μέσο στην εκπαίδευση και την κατάρτιση. Η αρχαία ελληνική τεχνολογία και ο Μηχανισμός των Αντικυθήρων αποτέλεσαν σε όλη αυτή την προσπάθεια, την ιδανική περίπτωση για να σχεδιάσουμε, να αναπτύξουμε, να πειραματιστούμε και να επικυρώσουμε τις μεθοδολογίες. Μέσω της έρευνάς μας συνεισφέραμε στη διαμόρφωση και την ανάπτυξη των εμβυθιστικών εικονικών μουσείων που βασίζονται αμιγώς σε τεχνολογίες εικονικής πραγματικότητας. Η δυσλειτουργία της τεχνικής του storytelling σε πλήρως εμβυθιστικά εικονικά περιβάλλοντα, οδήγησε στην ανάγκη να διαμορφώσουμε και να προτείνουμε το framework για το storyliving, με εφαρμογή στα βιωματικά εικονικά μουσεία και τους εικονικούς κόσμους, που ενσωματώνουν τεχνικές και πρακτικές από το πεδίο των δημιουργικών βιομηχανιών και ειδικότερα των παιχνιδιών σοβαρού σκοπού. Η συμβολή της διδακτορικής διατριβής συνέβαλε στην ανάπτυξη του ψηφιακού πολιτισμού και ειδικά των εμπειριών εμβύθισης. Τα αποτελέσματα της διδακτορικής διατριβής θα μπορούσαν να συμβάλουν στη διαμόρφωση των αναδυόμενων εικονικών κόσμων, ειδικά του πολιτισμού και της εκπαίδευσης, στην εποχή του Μετασύμπαντος.