Cambridge-Forschungsteam entschlüsselt antike nichtstaatliche Zivilisationen mit Artec Space Spider

Wenn wir durch ein Museum gehen, sei es physisch oder digital, werden wir oft dazu angeregt, über die Menschen nachzudenken, welche die archäologischen Artefakte, die wir sehen, hergestellt und verwendet haben. In die Erforschung dieser Objekte sind zahlreiche engagierte Fachleute – von Wissenschaftlern bis hin zu Kuratoren und Restauratoren – involviert. Solche Arbeiten nahmen früher viele Jahre in Anspruch nahm, jedoch hat moderne Technologie mittlerweile völlig neue Möglichkeiten geschaffen.

Beispielhaft steht hier das das Projektteam REVERSEACTION: Es untersucht, wie komplexe technologische Systeme in Gesellschaften ohne starke politische Führung aufrechterhalten werden konnten. Durch die Integration archäologischer Beweise mit Umweltstudien, Anthropologie, Soziologie, Managementstudien und Kunsthandwerk sollen neue Erkenntnisse über kollektives Handeln gewonnen werden. Archäologische Funde wie Goldschmiedearbeiten, Textilien und Keramik zeigen, dass Menschen auch ohne staatliche Ordnungen an ehrgeizigen Projekten zusammenarbeiteten. Und das bringt uns zu der generellen Frage, wie Gesellschaften in verschiedenen Orten und Epochen der Vergangenheit organisiert und regiert wurden.

Top-Experten aus der Forschung am Werk

Das an der Universität Cambridge angesiedelte und vom Europäischen Forschungsrat (ERC) geförderte Projekt vereint ein herausragendes Forscherteam aus unterschiedlichen Fachbereichen, das sich alle voll und ganz dem Auftrag des Projekts verschrieben hat. Zwar decken die Forschungsaktivitäten ein breites Spektrum an verschiedenen Themen ab, jedoch ist die Digitalisierung der Artefakte in verschiedenen Phasen bei allen Arbeitsschritten von entscheidender Bedeutung. Im Rahmen der schwerpunktmäßigen Erforschung verschiedener Objekte aus Kolumbien arbeitete das Team ausgiebig vor Ort, mit dem Ziel, genaue digitale Zwillinge der Funde zu erstellen. Die zu erfassenden Artefakte stammten aus archäologischen Ausgrabungen, Sammlungen, und Museumsbestände, insbesondere jene des Hauptpartners des Projekts, des renommierten Museo del Oro in Bogota.

Catherine Klesner (links) und Agnese Benzonelli (rechts) untersuchen die extrahierten Profile aus dem 3D-Modell eines Keramikgefäßes. Foto mit freundlicher Genehmigung von Rosie Crawford

Die University of Cambridge steht derzeit an der Spitze der weltweiten Forschung und unterstützt ihre Teams mit den neuesten verfügbaren Technologien. Patrick Thorn & Co., ein Gold-zertifizierter Artec 3D Partner mit umfassender Erfahrung in 3D-Technologie, berät die Universität seit Jahren. Das Unternehmen stellt moderne Lösungen vor und berät, wie diese eingesetzt werden können, um die Forschungsergebnisse in verschiedenen akademischen Bereichen zu verbessern.

Artec Space Spider war die erste Empfehlung der Experten, nachdem sie den Bedarf für ein Gerät, mit dem sich feinste Geometrien auf nicht-invasive Weise darstellen lassen, erkannt hatten.

Das richtige Werkzeug zur präzisen Erfassung von Artefakten

Um die Formen und Funktionen historischer Objekte, wie etwa insbesondere Schalen mit kleinen oder großen Sockeln, Spinnwirtel aus Stein, die zum Spinnen von Textilien verwendet wurden, und Steinmatrizen mit dreidimensionalen Schnitzereien, zu verstehen, mussten die Forscher jede Kante und jeden Rand akribisch dokumentieren. Space Spider war mit seiner hohen Genauigkeit von bis zu 0,05 mm und der Fähigkeit, komplizierte Details und komplexe Geometrien mit höchster Präzision zu erfassen, für diese Arbeit ideal geeignet.

Warum aber war eine hohe Präzision hier so wichtig? Die Antwort liegt im Detail: Denn erst durch die Erstellung ultradetaillierter 3D-Modelle der Keramikgefäße wurden subtile Unterschiede in Wandstärke, Krümmung und Gesamtform aufgedeckt. Dies diente schließlich als Beweis für die Existenz ausgefeilter Techniken in staatenlosen Gesellschaften und ermöglicht es uns, feine Besonderheiten bei der Herstellung der Gefäße offenzulegen.

Verwendung eines 3D-Scanners Artec Space Spider mit Strukturlicht zur Untersuchung von Objekten aus der Sammlung des Museo del Oro in Bogota. Foto mit freundlicher Genehmigung von Rosie Crawford

„Wir haben unsere Feldzeit maximiert, indem wir viele Objekte gescannt und später verarbeitet haben“, erklärte Kate Klesner, Postdoktorandin an der Universität Cambridge. „So konnten wir über 100 Keramikobjekte, zahlreiche Spinnwirtel und acht Steinmatrizen dokumentieren.“

Die im Feld eingesetzten Werkzeuge – ein tragbares XRF und ein ebenfalls tragbarer 3D-Scanner – waren von entscheidender Bedeutung für das Gelingen, da sie eine zerstörungsfreie Analyse ganzer Objekte ermöglichten und Daten lieferten, die sonst aus fragmentarischem oder invasiv gewonnenem Material nicht verfügbar gewesen wären. Darüber hinaus wurden tragbare digitale Mikroskope und Kameras für die Dokumentation und Analyse eingesetzt.

„Das war meine erste Erfahrung mit 3D-Scannen. Ich lernte, diese Art von Objekten zu scannen, was ich in mancher Hinsicht als ziemlich schwierig empfand. Beim Scannen offener Schüsseln und Becher war es beispielsweise besonders schwierig, den Rand zu erfassen“, fügte Klesner hinzu.

Selbstvertrauen durch die Herausforderung

Das Erfassen archäologischer Objekte ist mit zahlreichen Herausforderungen verbunden, insbesondere wenn es sich um wertvolle Artefakte handelt, die frisch von einer Ausgrabungsstätte oder aus einem Museum stammen.

Doch im Laufe des Projekts wurde das Team mit der Technologie immer vertrauter und konnte sich bald an der Geschwindigkeit der Technik erfreuen. „Bei den Keramikgefäßen brauchten wir gegen Ende des Projekts etwa 20 Minuten pro Objekt zum Scannen“, erinnert sich Klesner. „Das bedeutete, dass wir innerhalb eines Tages problemlos etwa 20 Objekte gründlich genug dokumentieren konnten, um sie später sicher zusammenfügen zu können.“

Catherine Klesner scannt ein Keramikgefäß aus der Sammlung des Museo del Oro in Bogota mit einem Artec Space Spider Strukturlicht-3D-Scanner. Foto mit freundlicher Genehmigung von Rosie Crawford

Nächster Schritt: Vereinfachte Verarbeitung

Auch die Datenverarbeitung, die in späteren Phasen des Projekts, größtenteils an der Universität von Cambridge, durchgeführt wurde, verlief angenehm reibungslos. Das Team empfand Artec Studio bei der Verarbeitung der Scans sowie die Erstellung und den Export der Modelle als sehr nutzerfreundlich. Darüber hinaus verwendeten die Forscher spezielle Software, wie Pottery 3D und GigaMesh, um die Gefäßformen mithilfe geometrischer Morphometrie an 3D-Modellen zu beurteilen.

Rosie Crawford, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Universität Cambridge, erinnert sich, dass sie den Umgang mit der Software von einem Techniker im Paläolabor der Universität, wo ähnliche Ansätze bei paläoanthropologischen Überresten angewendet werden, erlernte. Das reichte aus, um danach selbständig ihre Teammitglieder einzuarbeiten. „Es ist leicht zu lernen und man lernt mit der Zeit, was am besten funktioniert und was nicht“, sagt Crawford.

Rosie Crawford erfasst eine Steinmatrix aus der Sammlung des Museo del Oro in Bogota mit einem 3D-Scanner Artec Space Spider mit Strukturlicht. Foto mit freundlicher Genehmigung von Catherine Klesner

3D-Daten sollen Aufschluss über Kooperation in nichtstaatlichen Gesellschaften geben

Während sich die meisten archäologischen Studien zum Thema Kooperation auf die sozialen Dynamiken innerhalb hierarchischer Strukturen oder auf repressiven Herrschaftsmitteln zurückgreifen könnende Staaten konzentrieren, untersucht das Team von REVERSEACTION freiwillige Kooperation und Zusammenarbeit in Gesellschaften ohne moderne Regierungsstrukturen, wie wir sie heute kennen.

Was diese Forschung einzigartig macht, ist die Entwicklung von Materialvergleichen und die Untersuchung des Kompetenzerwerbs und der Wissensübertragung, um Hypothesen über die Interaktion zwischen Produzierenden und über widerstandsfähige Produktionsmethoden im Laufe der Zeit anzuwenden.

Obwohl es noch immer keine umfassenden Erklärungen gibt, helfen die Modelle, Informationen über die Herstellungstechniken (vom Formen über das Brennen bis hin zur Oberflächendekoration) und die Lebensdauer verschiedener Objekte zu sammeln. Dieses Wissen geben Einblicke in die technologischen Fortschritte und die täglichen Praktiken der Menschen, welche die Artefakte hergestellt und verwendet haben. Zu diesen Fortschritten gehört die Schaffung einheitlicher Formen und komplexer Entwürfe, während die täglichen Praktiken, wie die funktionale und rituelle Verwendung der Gefäße, auf die Zusammenarbeit und das geteilte Wissen der Produzierenden hinweisen und die sozialen und wirtschaftlichen Strukturen, die Innovation und Resilienz in diesen alten Gemeinschaften unterstützten, sichtbar machen.

Während das Team weiterhin Keramik-Technologien und handwerksübergreifende Interaktionen untersucht, möchte es nun noch stärker sein Verständnis der technischen Traditionen, der Organisation des Handwerks, der Mechanismen der Wissensübermittlung und des Ausmaßes der kollaborativen Interaktion in staatenlosen Gesellschaften vertiefen.

Schichten enthüllen: 3D-Scanning für barrierefreies Lernen

Dank der 3D-Scans der Artefakte konnte das Team diese immer wieder neu untersuchen und so verschiedene Möglichkeiten erkunden. Und bei der Arbeit mit Keramik ist dies nur der erste Schritt in einem längeren Prozess.

„Wir verwenden 3D-Scans und die Scandaten, um eine geometrische morphometrische Analyse, bei der die Form mithilfe von Computermodellen beurteilt wird, durchzuführen“, sagt Crawford. „Wir untersuchen Abweichungen innerhalb einzelner Gefäße und zwischen verschiedenen Gefäßen, was auf unterschiedliche Grade an Fertigkeit oder die Beteiligung mehrerer Handwerker hinweisen könnte, insbesondere da diese Keramiken in Gräbern in der Region gefunden wurden. Dieser Prozess ist für unsere laufende Forschung von wesentlicher Bedeutung.“

„Die 3D-Scan-Technologie ist entscheidend, um zu verstehen, wie die Objekte hergestellt und verwendet wurden“, fügte Klesner hinzu. „Bei Keramik beispielsweise hat 3D-Technologie es uns unerwarteterweise ermöglicht, verschiedene dekorative Schichten zu untersuchen, was unserem Projekt eine weitere wichtige Dimension verleiht. Unterdessen entwickelt unsere Studie von Steinmatrizen und Spinnwirteln quasi die Lebensgeschichten dieser Artefakte – wie sie hergestellt, verwendet und aufbewahrt wurden –, um Gemeinsamkeiten zwischen verschiedenen Handwerkspraktiken zu finden.“

Angela Maria Lucero Bernal (links) und Ana Milena Melo (rechts) untersuchen Keramikgefäße aus dem Union del Sur Rumichaca-Pasto Road Project mit einem 3D-Scanner Artec Space Spider mit Strukturlicht und einem tragbaren digitalen Mikroskop. Foto mit freundlicher Genehmigung von Catherine Klesner

Die Erfassung genauer Daten der Artefakte trägt nicht nur wesentlich zu den Forschungsergebnissen bei, sondern dient auch einem weiteren wichtigen Zweck: der breiten Zugänglichkeit historischer Objekte.

„Viele dieser Objekte sind nicht in Museen ausgestellt; sie sind Teil archäologischer Sammlungen, die der breiten Öffentlichkeit nicht ohne weiteres zugänglich sind. Indem wir diese Scans öffentlich zugänglich machen, können die Menschen diese komplexen und erstaunlichen Objekte aus erster Hand erleben“, so Klessner abschließend.

Mit seinen Bemühungen, alte Paradigmen aufzubrechen, indem freiwilliges kollektives Handeln anstelle von Hierarchien erforscht wird, ist das REVERSACTION-Projekt wahrhaft revolutionär. Denn was wäre, wenn das Licht, das auf diese antiken Artefakte und ihre Herstellung geworfen wird, auch die Idee erhellt, dass die Bereitschaft zur Zusammenarbeit – wie schon seit jeher – der eigentliche Schlüssel zur Lösung der meisten Probleme der Welt ist? Und verblüffenderweise ist es so, dass ein Teil dieses Lichts buchstäblich von Artec Space Spider ausgestrahlt wird.