Art&Science в Эрмитаже: как лазерные технологии упрощают жизнь археологам и почему автомат с женскими слезами может спасти мир

В минувшую субботу, 18 февраля, в Главном штабе Государственного Эрмитажа прошла четвертая встреча приглашенных лекторов с гостями музея в рамках проекта «Art&Science: Наука. Искусство. Музей». Параскеви Поули, сотрудница Института электронных структур и лазеров Греции, рассказала о применении лазерных технологий в работе с объектами культурного наследия, а Кен Ринальдо, профессор Государственного университета Огайо, США, продемонстрировал слушателям свои работы, вдохновленные живыми системами.

Первым лектором четвертого международного семинара, посвященного взаимодействию науки и искусства, стала Параскеви Поули. Являясь ведущим научным сотрудником Фонда поддержки научных исследований и технологий (FO.R.T.H.) в Греции, она продемонстрировала работы, в которых к объектам культурного наследия применяется лазерный анализ. Использование различных лазерных технологий позволяет сегодня, по словам Параскеви Поули, с особой бережностью относиться к сохранению культурного наследия. Все проекты, упомянутые в лекции, были реализованы Институтом электронных структур и лазеров, расположенным в Ираклионе.

Сотрудники Института предлагают использовать лазеры в работе с историческими объектами для различных целей: с помощью лазерной спектроскопии можно обнаружить скрытые дефекты объекта, распознать все «слои» произведения искусства, добравшись до первичного, можно произвести чистку предмета, а также заниматься «консервацией» памятников. Если поверхность картины обожжена, в некоторых случаях лазерные технологии способны «снять» сгоревший слой и «раскрыть» первоначальное изображение.

«Мы фокусируем луч лазера на объекте, лазерная абляция взаимодействует с материалом, и мы затем удаляем материал, контролируя при этом процесс. Так выглядит очистка с помощью лазеров. Если мы меняем фокусировку луча, то получается уже не очистка объекта, а считывание информации с него. Если луч лазера мы рассеиваем по объекту, то мы обнаруживаем его скрытые дефекты, проводя таким образом структурный анализ», — рассказывает Параскеви Поули.

Университет ИТМО. Параскеви Поули
Университет ИТМО. Параскеви Поули

Исследователь также назвала в своем выступлении несколько видов лазерного анализа, которые они с коллегами уже применяют в своих работах.

Лазерная плазменная спектроскопия LIBS

Речь идет о лазерной спектроскопии возбуждением лазерных пробоев. Получение сведений о химическом составе элементов объекта производится с помощью плазмы, полученной в ходе работы лазера. Луч лазера поступает на предмет — создается плазма, которая направляет данные на спектрограф. По спектральным линиям можно получить и количественную информацию относительно того, в каких объемах был использован тот или иной материал для создания объекта и как он соотносится с историческим контекстом. Преимущества анализа заключаются в скорости получения результата: ответ можно получить в течение секунды. Используется метод на археологических раскопках, он позволяет на месте выявить данные о качестве материалов, их составе и количественном соотношения. Лазерный канал распознает любые элементы таблицы Меделеева. Технология LIBS использует малый объем материала, незаметный глазу человека. Инструменты портативны, их можно использовать на раскопках, не притрагиваясь при этом к самому предмету анализа. LIBS эффективна и с экономической точки зрения.

Raman-анализ

Этот анализ предполагает работу с поверхностью как твердых, так и жидких объектов. Основное преимущество состоит в том, что при данной технологии не нужно брать пробы, как при LIBS. Так что произведение искусства не несет никаких микроразрушений. Raman — очень хрупкая методология, но гораздо более глубокая, чем LIBS. Так, благодаря ей можно получить информацию о молекулярном составе материалов, использованных в создании произведений искусства. Как рассказывает Параскеви Поули, нередко она и ее коллеги используют сразу обе методологии — LIBS и Raman — параллельно. В ходе LIBS специалисты идентифицируют материал, а благодаря Raman уточняют его молекулярный состав.

Из новых технологий: нелинейная спектроскопия

Данная технология определяет слои материала с использованием мультифотонного возбуждения. Здесь используются вторичное гармоническое возбуждение и гармоническая генерация третьего уровня, благодаря которым можно различить слои, состав красок, увидеть материал изнутри и определить степень «возрастных» повреждений произведения искусства. На данном этапе методология еще разрабатывается.

ТН-спектроскопия

ТН-спектроскопия позволяет работать с бумагой, деревом, пластмассой и прозрачными материалами. Этот аналитический прием используют не только в применении к произведениям искусства, но и в медицине (анализ состава лекарств) и пищевой индустрии (анализ состава продуктов). Кроме того, это сложная, но многообещающая методология, которая помогает в исследовании качества воды.

Структурная диагностика: цифровая голографическая технология DHSPI

Еще одна методология цифрового анализа, при которой ученые работают с голограммой объекта. В этом случае с объекта снимают голограмму, затем изменяют его характеристики с помощью изменения температуры и снова производят голограмму. После сравнения обеих голограмм получается интерферограмма. Этот замысловатый процесс позволяет узнать скрытые дефекты внутри самого объекта. С помощью этой методологии можно также выявить информацию о всей поверхности объекта или о трещинах, которые только начинают расширяться. Еще специалисты рассказывают, что с помощью DHSPI можно отследить все вмешательства, которым было подвержено произведение искусства.

Очистка с помощью лазера

Еще с помощью лазера научились чистить объекты культурного наследия. Работа здесь связана с абляцией (удалением слоев). Чистка с помощью лазера — это результат краткого воздействия радиации на материал. Правильное использование параметров лазера для очистки тонких слоев на определенной площади под жестким контролем позволяет ученым не задевать нужные слои. Эту технологию специалисты называют высокоселективной, именно потому, что удаляется только то, что нужно. Ученые не прикасаются к предмету и получают немедленный ответ. У них нет необходимости соблюдать экологические нормы, так как весь процесс абсолютно безопасен для людей.

«Важно помнить о параметрах. Мы заранее тестируем пороговые значения, которые позволят безопасно удалить ненужное с верхних слоев. Сверхультракороткие импульсы обрабатывают внешние слои, не повреждая внутренние, нужные нам слои», — делится опытом Параскеви Поули.

Вторым спикером «Art&Science: Наука. Искусство. Музей» стал профессор Государственного университета Огайо (США) Кен Ринальдо. В своем выступлении ученый рассказал о проектах, который он реализовывал как для своей коллекции, так и по заказу музеев различных стран.

Оружие, созданное ради мира

Одним из самых громких проектов Кена Ринальдо стало изобретение автомата, пули которого наполнены женскими слезами. Однажды ученый прочитал статью о том, что у мужчины, понюхавшего женские слезы, понижается уровень тестостерона, и он становится менее агрессивным. Ученый сделал вывод, что женщины обладают природным биологическим оружием. На сегодняшний день существует несколько агентств, уже заказавших проект «Womens Tears» у профессора.

Правильное использование пространства для выращивания продуктов

Кена Ринальдо волнует проблема использования пластмассы в индустрии продуктов питания, поэтому он создал уникальную систему сада для выращивания продуктов вдоль заборов. Выращиваемые культуры помещаются в специальные мешки и развешиваются на определенном расстоянии друг от друга.

Университет ИТМО. Кен Ринальдо
Университет ИТМО. Кен Ринальдо

Реакция на популярность селфи

Не оставил без внимания ученый и феномен селфи, создав инсталляцию «Робот-папарацци». Пять роботов человеческого роста фотографируют человека, если тот улыбается, и исследует его улыбку. Некоторые из них научились распознавать наиболее интересные или, наоборот, скучные улыбки для селфи.

Мозг, который находится в желудке

По словам исследователя, наши желудки и кишечные тракты — это определенные элементы организма, которые обладают своим интеллектом. В желудке есть такие компоненты, как серотонин, эпинефрин, которые связывают его с мозгом. Кен Ринальди создал выставку, где использовал живые бактерии, которые живут в желудке каждого человека, поместив их в искусственный желудок в виде стеклянной колбы. Эти бактерии контролирует созданный робот в форме языка, который также выполняет роль кресла. Искусственный желудок подключен к ряду реле, которые, в свою очередь, соединены с «языком». Если бактерии счастливы и здоровы, человек, сидящий в этом кресле, получает массаж на протяжении 15 минут. Этот проект был заказан Музеем фантастики и утопии «Дом других» в Швейцарии. Часть работы, по признанию ученого, заключалась в изучении молекул дофамина — молекул удовольствия.

Самозарядка

Из-за того, что используемые нами технологии требуют постоянной подзарядки, Кен Ринальдо решил создать роботов, которые могли бы находить источники энергии. Его разработки напоминают пауков: у них несколько пар глаз и похожая система конечностей, с помощью которых они ищут розетки в помещении.

Аквапоника

Проект «Фонтан-ферма», реализованный ученым в Новой Зеландии, представляет собой аквариум гигантских размеров, в котором отходы рыб используются в качестве природного удобрения. Бактерии из отходов рыб преобразуют их в удобрение, которое затем используется для выращивания овощей и трав.

Редакция новостного портала
Архив по годам:
Пресс-служба