手紙を開かずに読むことはできますか？ MITのX線技術がネイチャー誌に掲載される

2世紀前に折りたたまれた手紙の内容を、開かずに読むにはどうすればよいでしょうか?アルゴリズムはそれを実行できます。

MIT CSAIL などの研究機関の研究者は、自動化された計算平坦化アルゴリズムを使用して、手紙の封印を破壊したり、手紙自体を損傷したりすることなく、1830 年代の古代の手紙を「読み取る」ことに成功しました。この研究は最近、トップジャーナル「ネイチャー・コミュニケーションズ」に正式に掲載されました。

電子メールやインスタント メッセージング ソフトウェアなどのツールが登場する前は、人々は通常、紙の手紙を使用して通信していました。これらの手書きの手紙は通常、丁寧に折り畳まれ、ワックスで封印され、レターロックと呼ばれる技術を使用して盗難から保護されます。

文字をロックする歴史は 1494 年にまで遡ります。論文の著者の一人であるヤナ・ダン​​ブロージョ氏は、「何世紀にもわたり、手紙に鍵をかけることは、さまざまな文化、国、社会階級において秘密を守る非常に一般的な方法でした。古代社会の物理的な通信セキュリティ技術と現代社会のデジタル暗号化の原理は大きく異なるため、これは機密保持システムの発展の歴史において重要な位置を占めています。この研究は、機密手紙自体の秘密を明らかにするでしょう。」と述べています。

この画期的な技術は、保存家、歴史家、エンジニア、画像科学者、その他の学者による国際的かつ学際的な協力の結果です。 MIT図書館の文化財修復士トーマス・F・ピーターソン氏は、「手紙自体の折り目や隙間は歴史や文化財保存にとって貴重な情報です。そのため、手紙に修復不可能な損傷を与えることなく、手紙の内容を観察する方法は、歴史文書研究における大きな進歩です。」と語った。

文字を仮想的に展開できるようにするアルゴリズムは、アマンダ・ガッサエイとホリー・ジャクソンによって開発されました。

Amanda Ghassaei は現在、独立した研究者、エンジニア、デザイナーとして活動しています。2017 年に MIT メディアラボで修士号を取得し、Adobe で研究エンジニアとして働いています。ホリー・ジャクソンは、MIT で電気工学とコンピューターサイエンスを学んでいる学生であり、MIT 学部生研究機会プログラム (UROP) のメンバーです。 2人は「Virtual Unfolding」のコードをオープンソース化した。

コードアドレス:
https://github.com/UnlockingHistory/virtual-unfolding

Amanda Ghassaei 氏はかつて、あらゆる折り目パターンを 3D モードでどのように折りたたむかをシミュレートできるオンライン折り紙シミュレーターを作成しました。

シミュレータアドレス:
折り紙シミュレータ

ガッサエイ氏がこれらの折り畳まれた文字を初めて見たとき、すぐに興味を持ったのは、これまでの研究経験と個人的な興味に基づいていた。

アルゴリズム

ロンドン大学クイーン・メアリー校のデイビッド・ミルズ氏と同大学の3D X線画像部門のグラハム・デイビス教授は、歯科用に特別に設計された機械を使用して封印された手紙をスキャンした。高コントラストの時間遅延積分X線マイクロトモグラフィーは、高解像度の体積スキャンを生成します。 「歯科用スキャナーでこんなことができるなんて誰が想像したでしょうか？」とデビッド・ミルズ氏は言う。

次に、文字のスキャンに計算による平坦化アルゴリズムを適用しました。 1 つ折りまたは 2 つ折りにされた巻物、書籍、文書を読むことは難しくなく、長い間解決されてきましたが、レターロックの複雑な折りたたみ構造は並外れた課題をもたらします。

「文字が薄く、各層の間に小さな隙間があるにもかかわらず、アルゴリズムは紙の層を分離するという素晴らしい成果をあげました」と、MIT のコンピューターサイエンス教授であるエリック・デメイン氏は語った。研究チームは、文字の折り目や文字内の単語数など、いかなる情報も必要としない完全な 3D 幾何学的分析法を使用した。この「仮想展開」アルゴリズムは、文字の書き面や折り目のパターンを含め、折りたたまれた状態と平らな状態の両方で 2D および 3D で文字を再構築できます。

仮想展開プロセス。

ホリー・ジャクソン氏は次のように語った。「この研究の最大の貢献は、手紙の折り畳まれた状態と折り畳まれていない状態の両方を同時に調査する技術です。この新しい技術により、歴史家は手紙の内部構造を保存しながら、送り主と受け取り主について何かを学ぶことができます。」

仮想展開技術は、1697 年 7 月 31 日付の手紙の内容を明らかにするために使用されました。手紙の内容には、ジャック・セナックが、ハーグ在住のフランス人ビジネスマンである従兄弟のピエール・ル・ペルスに、ダニエル・ル・ペルスの死亡通知書の認証コピーを要求している、などが含まれている。この手紙は、300年前に配達されなかった手紙を収めたヨーロッパのブリエンヌ・コレクションから出土したもので、研究者にとっては封印された手紙を研究する機会となる。

研究者の一人、デイビッド・ファン・デル・リンデン氏は次のように語った。「ブリエンヌ・コレクションはユニークなタイムカプセルです。放浪する音楽家、外交官、宗教難民など、あらゆる階層のその時代の何千人もの人々の生活に関する貴重な洞察が保存されています。歴史家として、私たちは過去の生活を調査することがよくありますが、これまで語られたことのない個人的な物語を読むことは本当に素晴らしいことです。」

新たな境地を拓く

ネイチャー・コミュニケーションズ誌の記事で、研究チームは「ロック文字」技術の体系化も初めて明らかにした。 25万通の歴史的な手紙を研究した後、研究チームは手紙のサンプルに安全性スコアを割り当てるカテゴリーと形式のチャートを設計しました。歴史的な手紙に関連するこれらのセキュリティ技術を理解することは、将来、資料の詳細を完全に保護した方法でアーカイブコレクションを保存できるようになることを意味します。

ダニエル・スターザ・スミス氏は次のように説明した。「過去の内容を保護することと、それにアクセスすることは、時には矛盾することがあります。これらの手紙をただ開くこともできますが、そうしません。最終的に私たちが頼った解決策は、手紙の隠された、秘密の、アクセスしにくい性質を研究することに時間を費やすことでした。手紙を開かなくても、多くの情報を得ることができます。」

研究チームは、さまざまな分野の研究者や学生が利用できるロック文字の例のコレクションを作成したいと考えています。仮想展開アルゴリズムは、幅広い用途に応用できる可能性があります。この技術は、平面、曲面、折り畳みの素材を加工できるため、手紙、巻物、書籍など、さまざまな歴史的文書に使用できます。

「この研究のより重要な意義は、学際的な研究がいかにして境界を打ち破り、人文科学と科学だけでは理解できない事柄を研究できるかを示していることだ」と、ライデン大学の初期近代英語文学講師で研究者の一人であるナディーン・アッカーマン氏は述べた。この計算ツールは、錠前文字の分野での研究を加速させ、より多くの歴史的情報を明らかにすることが期待されている。