Scanner di avanguardia e algoritmi di apprendimento automatico analizzeranno mille anni di mappe e manoscritti risalenti all’epoca d’oro di Venezia. In questo modo sarà possibile ricostruire reti sociali e rapporti commerciali, che riguardavano anche terre lontane dalla città lagunare
di Alison Abbott/Nature
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A pochi metri di distanza dalle folle di turisti che si muovono freneticamente nelle piazze di Venezia, il silenzio all’interno di Santa Maria Gloriosa dei Frari è così profondo da disturbare le orecchie. I dipendenti dell’Archivio di Stato da tempo hanno occupato questo convento del XIV secolo, ma sono studiosi quanto i frati francescani che una volta vivevano qui, poiché si occupano di documentazione storica che riempiono circa 80 chilometri di scaffali all’interno. Ora, un gruppo di ricercatori dotato di attrezzature ad alta tecnologia sta curiosando tra queste pile sacre.

La storia fa sentire il suo peso ai Frari, e all’informatico Frédéric Kaplan piace così. Ha l’ambizione di portare in forma digitale dinamica ben più di 1000 anni di documentazioni che comprendono l’epoca gloriosa della Serenissima Repubblica di Venezia. Il progetto, che lui chiama Venice Time Machine, effettuerà la scansione di documenti tra cui mappe, monografie, manoscritti e spartiti musicali. E promette non solo di aprire pagine e pagine di storia ignota agli studiosi, ma anche di permettere ai ricercatori di cercare e incrociare informazioni, grazie ai progressi nelle tecnologie di apprendimento automatico.

Se ci riuscirà, si aprirà la strada per un progetto ancora più ambizioso per collegare tra loro macchine del tempo simili negli storici centri europei di cultura e commercio, rivelando, con un dettaglio senza precedenti, come reti sociali, commercio e conoscenza si sono sviluppate nel corso dei secoli in tutto il continente. Avrebbe la funzione di Google e Facebook per le generazioni del passato, dice Kaplan, che dirige il Digital Humanities Laboratory del Politecnico federale svizzero di Losanna (EPFL).

Uno scorcio di Venezia oggi (Credit: F1 Online/AGF)

Anche se il decennio passato ha visto molti progetti di informatica umanistica che effettuano scansioni, annotano e indicizzano manoscritti,

questo qui si distingue per le sue ambiziose dimensioni e per le nuove tecnologie che intende usare: dagli scanner di ultima generazione in grado di leggere anche libri non aperti agli algoritmi adattativi che convertiranno documenti scritti a mano in testi digitali, su cui sarà poi possibile fare ricerche per parole chiave.

La manna in termini di sapere dovrebbe andare ben oltre gli storici. Economisti ed epidemiologi, per esempio, non vedono l’ora di accedere ai documenti scritti lasciati da decine di migliaia di cittadini qualunque, che potrebbero rivelare come si sono sviluppati i mercati finanziari o diffuse malattie come la peste. “Siamo in uno stato di grande eccitazione per le possibilità che si aprono”, spiega Lorraine Daston, direttrice del Max-Planck-Institut per la storia della scienza di Berlino. “Ho l’acquolina in bocca”.

La Serenissima
Venezia è la città perfetta per l’esperimento, poiché è ricca di documentazione ben ordinata e importante dal punto di vista storico. Fu fondata nel V secolo d.C. da cittadini dell’Impero Romano che scappavano dai barbari invasori provenienti dal nord. Le sue lagune inospitali fornivano la protezione necessaria, e la sua posizione al vertice settentrionale del Mare Adriatico ha avuto anche vantaggi strategici. Ben presto divenne il più importante centro di scambi tra l’Europa occidentale e l’Oriente, portandolo ricchezze e potere.

Una volta cresciuto, l’impero di Venezia sviluppò sistemi amministrativi che registrarono un’enorme quantità di informazioni: chi viveva dove, i dettagli di ogni imbarcazione in entrata o in uscita dal porto, ogni modifica fatta a edifici o canali. La banca moderna fu inventata a Rialto, uno dei più antichi quartieri di Venezia, dove i notai registravano tutti gli scambi commerciali e le transazioni finanziarie.

In modo cruciale, quelle documentazioni sopravvissero attraverso secoli turbolenti. Mentre il resto d’Europa era agitato dai suoi monarchi perennemente in guerra, a partire dall’VIII secolo a Venezia iniziò a svilupparsi una repubblica stabile che garantì pace e ordine necessari per il prosperare del commercio. Per molti versi è stato un modello di democrazia. Il popolo eleggeva un leader, il doge, supportato da diversi consigli, i cui membri di solito erano anch’essi di nomina elettiva. Il governo era laico, e conviveva per lo più in modo tollerante con la religione.

L’imperatore francese Napoleone Bonaparte pose fine alla Repubblica Serenissima nel 1797. Sulla strada per Vienna, durante il suo tentativo di conquistare l’Impero austro-ungarico, dichiarò il governo secolare e democratico di Venezia una forma di autocrazia, e la città un nemico della Rivoluzione. Costrinse la repubblica a dissolversi. Nel 1815, il vecchio Frari fu trasformato in Archivio di Stato di Venezia.

Nei decenni successivi, tutta la documentazione amministrativa statale, tra cui i registri delle morti, furono trasferiti lì, insieme con documenti medici, documenti notarili, mappe e progetti architettonici, registri di brevetto e una miscellanea di altre documentazioni, alcune provenienti da altre parti d’Italia. Particolarmente considerevoli sono i rapporti degli ambasciatori provenienti dall’Europa e dall’Impero Ottomano, che forniscono una fonte unica di informazioni dettagliate sulla vita quotidiana. “Gli ambasciatori veneziani erano i viaggiatori più attenti, addestrati a scoprire quello che veniva scaricato al porto, o che tipo di persone fossero un principe o altri pezzi grossi”, dice Daston. “I loro rapporti erano pieni di pettegolezzi e intrighi.”

Uno scorcio dell’archivio del convento dei Frari di Venezia (Credit: EPFL/Archivio di Stato)

La maggior parte dell’archivio, prevalentemente scritto in latino o dialetto veneziano, non è mai stato letto da storici moderni. Ora sarà tutto inserito sistematicamente nella Venice Time Machine, insieme con le fonti di dati meno convenzionali, come dipinti e registri di viaggio.

Nascita di una carriera
Kaplan ha dedicato la sua carriera all’applicazione dell’intelligenza artificiale (IA) alle discipline umanistiche, per lo più alla linguistica. Ha realizzato modelli dell’evoluzione del linguaggio, per esempio, usando l’IA per analizzare secoli di articoli di giornale alla ricerca di schemi di parole e di frasi. Ma il suo desiderio è sempre stato applicare queste tecniche alla costruzione di una “macchina del tempo” in una città europea con un paio di secoli di archivi. All’inizio aveva pensato a Parigi, poi ad Amsterdam o Ginevra. Ma quando i rettori dell’EPFL e dell’Università Ca’ Foscari di Venezia hanno deciso di collaborare e iniziato a raccogliere idee, si è offerto di sviluppare il suo concetto di macchina del tempo per Venezia. Kaplan ricorda bene la prima volta che è entrato negli archivi, nel 2012. Il tempo si era fermato nel dedalo di più di 300 camere, prive di riscaldamento e di aria condizionata, gelide d’inverno e torride d’estate. I fragili documenti erano impilati dal pavimento al soffitto, e di tanto in tanto cadevano giù brandelli di carta ingiallita. “Mi sentivo sopraffatto nel vedere come appariva un archivio di mille anni, sapendo che per la maggior parte non era disponibile”, spiega. “Sapevo che dovevamo farlo”.

Quando il progetto è stato lanciato ufficialmente nel 2012, Kaplan sapeva che avrebbe richiesto molto più che la sua capacità di calcolo. Avrebbe avuto bisogno di storici per annotare i manoscritti, per fornire il contesto necessario alla gestione dei dati. Avrebbero dovuto annotare il ruolo di ogni persona menzionata in un contratto per chiarire esattamente chi fosse il firmatario, per esempio, o valutare l’affidabilità di una particolare fonte d’informazione. Sarebbero stati necessari anche gli archivisti, per la loro profonda conoscenza della immensa collezione di documenti. Così ci si è dedicato con il suo condirettore Isabella di Lenardo, esperta della storia di Venezia, che ora è all’EPFL. Lei non ha avuto esitazioni: “Era quello che aspettavo da tutta la vita”. Gli archivisti di Stato di Venezia, abituati ai vecchi metodi di conservazione, ci hanno messo un po’ nel credere all’idea, ma nell’arco di un anno sono diventati partner a pieno titolo.

La collaborazione interdisciplinare ha subito iniziato a raccogliere quella sorta di conoscenza archivistica oscura che tende a non trapelare verso il mondo esterno. Per esempio, anche se i rapporti degli ambasciatori sono una ricca fonte di dettagli, sono spesso scritti in codice per mantenere i messaggi segreti, con grande frustrazione degli storici. Eppure una conversazione informale tra i membri del gruppo ha portato alla scoperta fortuita di un piccolo libro del XVI secolo, il Libro de le Cifre, che ha svelato il codice di crittografia dei rapporti di alcuni ambasciatori veneziani. Gli storici ora si stanno preparando a decodificare i suoi segreti.

Digitalizzare la storia
Anche prima dell’arrivo di Venice Time Machine, gli Archivi di Stato aveva avviato un progetto di digitalizzazione finanziato dal Ministero dei beni culturali italiano. Nel 2006, un enorme, scanner appositamente costruito ha iniziato a digitalizzare l’archivio che custodisce oltre 3000 mappe delle città italiane, tra cui molte commissionate da Napoleone. Queste mappe “catastali” delineano i confini delle proprietà e registrano la proprietà di piccoli appezzamenti di terreno; alcuni dei documenti misurano anche 4 metri per 7.

La Venice Machine Time ha spinto al massimo il processo, aggiungendo altri scanner all’avanguardia ad alta velocità appositamente adattati al progetto. Uno ha un braccio robotico per girare le pagine dei libri e un imponente scanner a tamburo con un piano girevole di due metri di diametro, che permette ai tecnici che si trovano su lati opposti di alimentarlo contemporaneamente con più documenti in formato A3. Questi scanner ora formano una catena che produce migliaia di immagini ad alta definizione all’ora, memorizzando alcuni terabyte di dati nei server di Venezia, dove verranno conservati a lungo termine, e di Losanna, dove computer ad alte prestazioni trasformano le immagini in testi digitali pronti per essere annotati.

La sfida più ardua è la lettura automatica dei vecchi manoscritti. I programmi standard di riconoscimento dei caratteri permettono di leggere libri stampati lettera per lettera nonostante le variazioni di font, rendendo così possibile una ricerca per parole chiave. Ma questo non funziona per i documenti scritti a mano, dove la forma delle singole lettere può variare enormemente a seconda di chi li ha scritti e può evolvere nel tempo. Vari approcci per risolvere il problema sono stati sviluppati in una collaborazione dell’Unione Europea chiamata Recognition and Enrichment of Archival Documents (READ). Kaplan, membro della collaborazione, attualmente sta applicando il suo approccio preferito a Venezia Time Machine, usando l’apprendimento automatico per riconoscere le forme di parole intere.

L’apprendimento automatico si basa su algoritmi che modificano regole e comportamenti via via che raccolgono campioni di dati, affinando la loro abilità con ogni nuova applicazione. Gli algoritmi della macchina del tempo sono stati progettati per analizzare la struttura del testo scritto ed evidenziare forme grafiche che sembrano simili, formando collegamenti tra di loro (si veda l’illustrazione Hacking history). Questo permette all’utente di trovare un nome in un unico documento, e poi di chiedere al sistema di rivelare dove lo stesso nome appare in tutti gli altri manoscritti della banca dati.

Nei prossimi dieci anni, a questi scanner potrebbe aggiungersi uno strumento che legge i libri senza nemmeno aprirli. Ora in fase di sviluppo presso l’EPFL, questo approccio si basa su tecniche di scansione di tomografia computerizzata (CT) usate in medicina, in cui le immagini a raggi X prese da diverse angolazioni permettono di ricostruire in 3D la parte interna di un corpo, sezione dopo sezione. I ricercatori dell’EPFL stanno analizzando la composizione degli inchiostri antichi per identificare le molecole che possano agire come agenti di contrasto per i raggi X.

“Potrebbero essere necessari più di cinque anni prima che lo scanner a tomografia sia messo in funzione”, spiega Kaplan. Ma offrirebbe enormi vantaggi: potrebbe eseguire la scansione di libri molto più velocemente, analizzare senza danni volumi delicati, e accedere alle centinaia di migliaia di testamenti sigillati fragili che si trovano negli archivi di Venezia che sarebbero distrutti se aperti.

Social network
Anche se queste tecnologie sono in fase di sviluppo e perfezionamento, la Venice Time Machine sta già dimostrando come può aiutare a ridefinire la comprensione del passato da parte degli studiosi. Le narrazioni che riempiono libri di storia sono di solito costruite intorno a persone famose, perché su di loro si sa molto di più. Tuttavia, la macchina del tempo è piena di registrazioni banali che gli amministratori statali ovunque raccolgono regolarmente per tenere traccia della popolazione. Questo permetterà agli storici di ricostruire la vita di centinaia di migliaia di persone comuni – artigiani e bottegai, emissari e commercianti – e costruire narrazioni storiche molto più complete.

Un’antica mappa della laguna veneziana (Credit: EPFL/Archivio di Stato)

L’approccio efficiente all’amministrazione statale di Napoleone è stato particolarmente prezioso per il progetto. Una mappa catastale di Venezia commissionata nel 1808 ha fornito una struttura di base di dati affidabili, permettendo agli storici di aggiungere un contesto geografico a un censimento del 1740 che elenca i cittadini che hanno posseduto e affittato proprietà in città. Combinando questo con informazioni 3D sugli edifici da dipinti come quelli di Canaletto, il gruppo della macchina del tempo ha prodotto un tour animato attraverso Venezia, mostrando quali affari erano attivi in ogni edificio all’epoca. “Napoleone potrebbe aver portato la Repubblica di Venezia a una fine”, dice Kaplan, “ma per noi è stato il punto di partenza per il recupero della sua storia”.

Kaplan e di Lenardo hanno anche sviluppato una serie di altre animazioni di Venezia nello spazio e nel tempo, che saranno aggiornate e arricchite via via che più dati saranno immessi nella macchina. Uno è un video dinamico dello sviluppo di Rialto dal 950 d.C. in poi, realizzato usando diverse fonti di informazione in differenti momenti storici. La simulazione mostra gli edifici – e l’iconico ponte di Rialto – che sorgevano tra le saline, la distruzione periodica della zona da parte degli incendi e le successive ricostruzioni.

Altre simulazioni etichettano gli edifici di Rialto con i nomi delle imprese familiari, o rappresentano le reti sociali che si formarono tra i veneziani e altri cittadini in tutta Europa. La Venice Time Machine presuppone che vi sia una connessione tra le persone i cui nomi appaiono nello stesso documento, e questo permette di mostrare ciascuna persona come nodo in una rete di connessioni, o web. Quando gli stessi individui sono presenti in altri documenti, il web comincia a crescere in una rete gigantesca, proprio come le rappresentazioni fatte dagli scienziati dei dati dei social network come Facebook o Twitter. Questa rete dovrebbe permettere agli storici di scoprire dettagli sulle vite di un gran numero di persone sconosciute in precedenza a Venezia e altrove, e sul loro ruolo nella società.

Unità di misura, banche e peste
Daston pensa che la macchina del tempo possa aiutare a rispondere a una lista quasi infinita di domande storiche. Per esempio, potrebbe mostrare come si sviluppò la lingua per descrivere le strane specie animali portate sui moli di Venezia da paesi appena scoperti, oppure potrebbe seguire le traiettorie di studiosi e scienziati mentre vagavano in tutta Europa.

La sua passione personale è l’epistemologia della misurazione. “Nel XVII secolo, tutti andavano matti per misurare il mondo, ma le unità di misura erano appena menzionate nel XV e nel XVI secolo”, dice. “Poter effettuare ricerche per parole chiave nel corso dei secoli potrebbe aiutarci a capire come si è affermata la scienza della misurazione”.

L’entusiasmo tracima dalla storia ad altri campi. Lo storico dell’economia Joan Rosés della London School of Economics and Political Science afferma che centinaia di dati notarili su cui è possibile fare una ricerca e relativi a una città importante per la storia economica come Venezia “potrebbero aiutare a cambiare la nostra comprensione del funzionamento dei mercati finanziari”.

La maggior parte della teoria economica è stata sviluppata senza dati solidi, dice, e gli economisti che cercano una base di prove più robusta sono ostacolati dalla mancanza di adeguati insiemi di dati su transazioni e flussi di denaro, per esempio. I registri moderni, compresi quelli delle banche, hanno un valore limitato: i dati sono già stati elaborati in base alla teoria economica a cui aderisce l’istituto. Gli insiemi di dati storici sono più puliti perché registrano un comportamento grezzo e intuitivo: semplicemente, chi ha venduto che cosa e per quanto. Ma i grandi archivi finanziari dell’Europa, come l’Archivio Notarile di Catalogna a Barcellona, non sono on line. “Quando vado all’archivio di Barcellona per la mia ricerca, posso leggere solo tre documenti al giorno”, dice Roses, “quindi Venice Time Machine cambierà le carte in tavola”. E c’è molto da imparare anche da persone che economicamente hanno fallito. “Si possono dedurre un sacco di sciocchezze se si studiano solo persone di successo e famose, le uniche persone che conosciamo bene”, dice.

L’epidemiologo Marcel Salathé dell’EPFL sta già collaborando con Venice Time Machine, analizzando le documentazioni che rivelano nomi e posizioni delle persone morte, spesso con dettagli sulle circostanze del loro decesso. “È come un registro sanitario elettronico primitivo”, dice. La peste ha spazzato via un terzo nella popolazione di Venezia nella metà del XVII secolo e Salathé spera di scoprire di più su come la malattia si diffonde. Focolai epidemici si registrano ancora in tutto il mondo, ma ci sono grandi lacune nei dati sulla sua trasmissione. La ricerca animale da sola non può colmarle, e gli insiemi di dati attuali sugli esseri umani sono troppo piccoli per essere d’aiuto, dice.

Kaplan spera che Venezia sia solo un punto di partenza. Venice Time Machine ha richiesto, con i partner in Europa, di diventare uno dei prossimi programmi di punta dell’Unione Europea, finanziati con miliardi di euro. Se la richiesta andrà in porto, creerà macchine del tempo in altre città con archivi simili, e li unirà tra loro. All’inizio di quest’anno, un consorzio di accademici olandesi ha lanciato la Amsterdam Time Machine, anche se deve ancora assicurare i finanziamenti. Il suo coordinatore – Julia Noordegraaf dell’Università di Amsterdam, che studia la storia delle industrie creative – dice che è “una grande opportunità per studiare il traffico culturale tra Amsterdam e Venezia durante la sua era d’oro nel XVII secolo”. È anche in discussione una Paris Time Machine.

Le ambizioni sfrenate del progetto di macchina del tempo sono una preoccupazione per alcuni ricercatori, anche perché molte delle sue tecnologie fondamentali sono ancora in fase di sviluppo. “L’idea di espandere la rappresentazione digitale in differenti finestre temporali è assolutamente, evidentemente giusta, ma potrebbe essere meglio sviluppare le cose in molti progetti diversi e più piccoli,” afferma Jürgen Renn, pioniere dell’informatica umanistica e direttore del Max-Planck-Institut per la storia della scienza.

Nonostante ciò, Daston sospetta che la macchina del tempo preannunci una nuova era di studi storici. “Noi storici siamo stati battezzati con la polvere degli archivi”, dice. “Il futuro può essere diverso”.

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su Nature il 14 giugno 2017. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)