Loggia dei Lanzi: AI Thermography Enhancement Comparisons through 3D Photogrammetry

تخيل أنك محقق تحاول حل لغز مخبأ داخل جدار حجري قديم وسميك. لا يمكنك ببساطة هدمه لرؤية ما بداخله، لأن ذلك سيدمر التاريخ. بدلاً من ذلك، تستخدم "كاميرا حرارية" خاصة ترى مدى دفء أو برودة الأجزاء المختلفة من الجدار. فكر في الأمر كأنها نظارات رؤية ليلية للحرارة: إذا كان هناك باب مخفي أو نوع مختلف من الطوب خلف الجص، فقد يحتفظ بالحرارة بشكل مختلف عن بقية الجدار، مما يظهر كشكل شبحي على شاشتك. هذا ما يسمى التصوير الحراري (Thermography).

لكن الجزء الصعب هنا هو أن هذه الكاميرات الحرارية عادة ما تلتقط صوراً تبدو ضبابية بعض الشيء، مثل ألعاب الفيديو منخفضة الدقة في التسعينيات. ولجعل الصور أكثر وضوحاً، يستخدم العلماء خدعتين رئيسيتين. الأولى هي خدعة تقنية تسمى المسح الدقيق (microscanning)، حيث تهتز الكاميرا قليلاً (مثل رعشة اليد) لالتقاط العديد من اللقطات السريعة ودمجها معاً لتكوين صورة أكثر حدة. أما الخدعة الثانية والأحدث فهي الذكاء الاصطائي (AI). هذا يشبه برنامج كمبيوتر فائق الذكاء ينظر إلى صورة ضبابية ويخمن كيف يجب أن تبدو التفاصيل المفقودة، حيث يقوم بـ "هلوسة" بكسلات جديدة لجعل الصورة تبدو حادة وعالية الدقة.

السؤال الكبير هو: هل جعل الصورة تبدو أكثر حدة يساعدنا حقاً في العثور على الأسرار المخفية؟ أم أن الذكاء الاصطناعي يبتكر تفاصيل مزيفة تبدو رائعة ولكنها ليست حقيقية؟ إذا اخترع الكمبيوتر نمط طوب مزيف، فقد يربك الخريطة ثلاثية الأبعاد التي نحاول بناءها، مما يؤدي بنا إلى استنتاجات خاطئة حول تاريخ المبنى. تغوص هذه الورقة البحثية في هذا السؤال تحديداً، وتختبر ما إذا كانت هذه التحديثات عالية التقنية هي عصا سحرية أم مجرد مرشح (فلتر) مزخرف.

---

قصة "اللوجيا" وكاميرا الحرارة

تدور القصة في "لوجيا دي لانزي" (Loggia dei Lanzi)، وهي معرض مفتوح شهير في فلورنسا بإيطاليا، بُني منذ قرون مضت. إنه هيكل ضخم ذو أقواس حجرية هائلة وسقف مقبب، يزوره الملايين من الناس كل عام. ولأنه قديم جداً، فقد تم تعديله عدة مرات؛ ومن المحتمل وجود أبواب مخفية، أو نوافذ مسدودة، أو أنواع مختلفة من الحجر مدفونة تحت طبقات من الجص. أراد الباحثون استخدام كاميرات الحرارة للعثور على هذه الأسرار دون لمس الجدار.

في ديسمبر 2025، قام فريق من العلماء بتجهيز معداتهم في "اللوجيا". استخدموا كاميرا حرارية متطورة (FLIR T1020 HD) لالتقاط 161 صورة للجدار الخلفي. كان الطقس مثالياً لهذا الغرض: كان الجو بارداً في الخارج (حوالي 11 درجة مئوية) بينما كان داخل المبنى أكثر دفئاً. هذا الفرق في درجات الحرارة جعل الميزات المخفية تبرز في الكاميرا الحرارية، تماماً مثل تصاعد البخار من كوب كاكاو ساخن في يوم شتوي.

سباق الدقة العظيم

لم يكتفِ الفريق بالتقاط الصور والتوقف عند هذا الحد، بل أرادوا معرفة ما إذا كان بإمكانهم تحسين الصور باستخدام ثلاث طرق مختلفة، ثم معرفة أي منها سيساعدهم في بناء أفضل خريطة ثلاثية الأبعاد للجدار. لقد عاملوا الصور كأنها سباق يضم ستة عداءين مختلفين:

1. العداء الأصلي (The Native Runner): الصورة الأصلية غير المعدلة مباشرة من الكاميرا (1024 × 768 بكسل). هذه هي "مجموعة الضبط" — ما بدأنا به.
2. العداء التقني (UltraMax): خدعة الكاميرا المدمجة التي تستخدم اهتزازات طفيفة لدمج 16 إطاراً في صورة واحدة أكثر حدة (2048 × 1536 بكسل).
3. عداء الرياضيات (Bicubic): خدعة حاسوبية بسيطة وقديمة تقوم فقط بمط الصورة لجعلها أكبر، دون إضافة أي تفاصيل حقيقية جديدة. هذا هو خط الأساس لأسلوب "تظاهر بالأمر حتى تحققه".
4. العداء الذكي رقم 1 (SwinIR): نموذج ذكاء اصطناعي ذكي مدرب عادة على الصور العادية، وليس الصور الحرارية، فقط لنرى ما إذا كان بإمكانه تخمين التفاصيل.
5. العداء الذكي رقم 2 (DifIISR): ذكاء اصطناعي متطور للغاية يستخدم عملية "الانتشار" (مثل الكشف البطيء عن صورة من الضجيج) المصممة خصيصاً للصور الحرارية.
6. العداء الذكي رقم 3 (TongJi/DRCT): الفائز في مسابقة عالمية حديثة لجعل الصور الحرارية أكثر حدة، والذي يقوم بتكبير الصورة بمقدار هائل (8 أضعاف!).

الاختبار الكبير: هل تعني "الأكثر حدة" أنها "أفضل"؟

هنا تظهر حبكة القصة. عادة، عندما نرى صورة ضبابية تصبح أكثر حدة، نفترض أنها أفضل. لكن الباحثين لم يكونوا يبحثون عن الصور فحسب؛ بل كانوا يستخدمونها لبناء نموذج ثلاثي الأبعاد للجدار. لقد أدخلوا جميع النسخ الست من الصور في برنامج حاسوبي يحاول تحديد شكل الجدار عن طريق مطابقة النقاط بين الصور.

فكر في الأمر كأنه لغز (بازل). إذا كانت قطع اللغز ذات حواف واضحة وحقيقية، يمكنك بناء قلعة مثالية. أما إذا كانت قطع اللغز تحتوي على حواف مزيفة رسمها الكمبيوتر، فقد تبدو القلعة رائعة من الأمام، لكنها ستنهار أو تبدو غريبة من الجانب.

النتائج:

• الصورة الأصلية (Native Image): للمفاجأة، أنتجت الصورة الأصلية غير المعدلة الخريطة ثلاثية الأبعاد الأكثر دقة وموثوقية. لقد سجلت أقل عدد من الأخطاء وكانت الأكثر اتساقاً في النقاط.
• العداء التقني (UltraMax): أدى هذا النوع أداءً جيداً. كان أفضل قليلاً من مجرد المط الرياضي البسيط، لكنه لم يحقق قفزة كبيرة. كان النسخة "المحسنة" الوحيدة التي لم تفسد الخريطة ثلاثية الأبعاد كثيراً، وكان الأقرب لجودة الصورة الأصلية.
• عداء الذكاء الاصطناعي (العداءون "الساحرون"): هذه هي المفاجأة الكبرى. نماذج الذكاء الاصطناعي التي جعلت الصور تبدو الأكثر حدة وتفصيلاً جعلت الخرائط ثلاثية الأبعاد أسوأ.
  • خلقت نماذج الذكاء الاصطناعي الكثير من "الضجيج". لقد اخترعت أنسجة وتفاصيل مزيفة بدت رائعة في صورة واحدة، لكنها لم تتطابق عند النظر إليها من زوايا مختلفة.
  • عندما حاول الكمبيوتر بناء الجدار ثلاثي الأبعاد باستخدام صور الذكاء الاصطناعي هذه، أصيب بالارتباك. التفاصيل "المزيفة" لم تكن متطابقة، مما جعل النموذج ثلاثي الأبعاد مهتزاً وغير دقيق.
  • الذكاء الاصطناعي الأكثر عدوانية (الذي جعل الصورة أكبر بـ 8 مرات) ملأ الخريطة ثلاثية الأبعاد بملايين النقاط، لكنها كانت كلها متجمعة في أماكن غريبة، تاركة الأجزاء الناعمة من الجدار فارغة تماماً. كان الأمر أشبه بامتلاك مليون قطعة من اللغز التي لا تتناسب إلا في زوايا اللغز فقط، تاركة المنتصف فارغاً.

ماذا يعني هذا للتاريخ؟

تخلص الورقة البحثية إلى أنه بالنسبة للمهمة المحددة المتمثلة في رسم خرائط المباني التاريخية للعثور على الأسرار المخفية، فإن كثرة البكسلات لا تعني بالضرورة كثرة الحقيقة.

نماذج الذكاء الاصطناعي رائعة في جعل الصور تبدو جميلة لملصق في متحف أو لعبة فيديو. يمكنها تخمين كيف قد يبدو النسيج. ولكن عندما تحتاج إلى قياس الجدار بدقة للعثور على باب مخفي، فإن تلك التخمينات تصبح خطيرة؛ فهي تقدم "هلوسات" — تفاصيل ليست موجودة أصلاً.

يقترح الباحثون أنه إذا كنت تريد العثور على الميزات المخفية في مبنى تاريخي، فمن الأفضل التقاط صورة جيدة ومستقرة بالكاميرا، وربما استخدام خدعة الكاميرا المدمجة (UltraMax) إذا اضطررت لذلك. ولكن يجب أن تكون حذراً جداً بشأن استخدام الذكاء الاصطناعي لـ "إصلاح" الصورة، لأن الذكاء الاصطناعي قد يكذب عليك بشأن ما هو موجود فعلياً على الجدار.

باختصار: لا تدع الكمبيوتر يخمن التاريخ. فالخريطة الحرارية الأصلية، حتى لو بدت ضبابية قليلاً، هي التي تروي القصة الأكثر صدقاً لـ "لوجيا دي لانزي". قد يجعل الذكاء الاصطناعي الصورة تبدو كفيلم عالي الدقة، ولكن بالنسبة لعالم يحاول حل لغز، فإن الصورة الأصلية منخفضة الدقة هي الوحيدة التي لا تحتوي على حبكة مزيفة.