En 79 de notre ère, l’éruption du Vésuve ensevelit Pompéi et sa voisine Herculanum. Dans une luxueuse villa d’Herculanum, dite aujourd’hui villa des Papyrus, dont la bibliothèque rassemblait surtout des œuvres du philosophe épicurien Philodème, des centaines de rouleaux sont carbonisés par la chaleur : ils ne brûlent pas, ils noircissent et durcissent. C’est ainsi qu’ils nous sont parvenus, et c’est la seule bibliothèque antique de cette ampleur qui ait survécu. Mais leur survie tient à ce qui les rend illisibles :
Il faut imaginer un rouleau tout noir, avec de l’encre noire, le tout brûlé. Il a l’aspect du charbon, mais aussi sa texture : si on essaie d’y toucher, il tombe en poussière.
Paul Tafforeau, responsable de la ligne de lumière BM18 au synchrotron européen de Grenoble (ESRF1)
Un rouleau carbonisé ne se déroule pas : il se brise. On a pourtant tenté d’en ouvrir à la main. Ces déroulements ont permis de lire quelques colonnes, mais ils détruisaient le papyrus au fur et à mesure, si bien qu’on a fini par y renoncer. Le rouleau catalogué PHerc. 1667 en porte la trace : on a essayé de l’ouvrir au 19e siècle, puis en 1969, puis dans les années 1980.
Ces tentatives ont emporté ses couches extérieures, et il n’en reste que le cœur compact, huit centimètres de haut sur les dix-neuf à vingt-quatre qu’il mesurait à l’origine.
Plusieurs centaines de rouleaux attendent encore d’être lus.
Ce que disait le rouleau 1667
C’est ce cœur rescapé, le PHerc. 1667, que l’équipe du Vesuvius Challenge, un concours international ouvert à tous, a entièrement déroulé et lu, sans le toucher. La surface reconstituée mesure environ un mètre quarante et porte vingt-deux colonnes de grec : c’est la première fois qu’un rouleau d’Herculanum conservé enroulé est lu de bout en bout, et non par mots isolés.
Le texte est un traité d’éthique, et plusieurs indices désignent une œuvre stoïcienne : il traite de la nature humaine, de l’impulsion et du progrès moral. Sa dernière colonne nomme Aristocréon, neveu et disciple de Chrysippe, ce qui situe l’ouvrage au 2e siècle avant notre ère. Deux autres rouleaux ont livré une partie de leurs secrets : dans le PHerc. 139, ce sont le titre et l’auteur qui ont été retrouvés, Philodème, Sur les dieux, livre 8.
…nous chercherons quelque chose, mais nous ne le saisirons pas, si d’une certaine façon nous nous écartons de nous-mêmes et de notre propre nature…
PHerc. 1667, traduit de l’anglais d’après la transcription publiée par le Vesuvius Challenge.
Un concours plutôt qu’un laboratoire
L’idée de lire ces rouleaux aux rayons X n’est pas neuve. Dès 2014, une première expérience menée à l’ESRF montre qu’on peut y chercher des lettres. D’autres techniques sont essayées, sans pouvoir s’appliquer à un rouleau entier. Puis le projet marque le pas.
En 2023, l’informaticien Brent Seales, qui développait depuis des années le déroulement virtuel à l’université du Kentucky, ouvre ses données et ses outils à qui veut s’en saisir. Avec Nat Friedman et Daniel Gross, il lance le Vesuvius Challenge : les scans sont mis en ligne, des prix récompensent ceux qui parviennent à en extraire du texte.
Les premiers scans sont réalisés au synchrotron Diamond, en Angleterre. Les résultats arrivent par étapes : quelques lettres, un premier mot complet, un premier titre, puis plusieurs colonnes. Les progrès viennent d’informaticiens et de passionnés qui ne se connaissaient pas, et dont beaucoup ont ensuite rejoint l’équipe. Mais les premiers succès tenaient en partie à la chance : certains rouleaux scannés avaient une encre bien conservée. Pour aller plus loin, il fallait plus de résolution et plus de temps de faisceau. L’équipe se tourne alors vers Grenoble.
Tout reste ouvert : données, transcriptions et code sont publiés sous licence libre, pour que d’autres puissent vérifier et appliquer la méthode aux rouleaux qui restent.
Quatre jours dans le faisceau
Le voyage d’un rouleau commence au musée. Il y est photographié sous tous les angles pour obtenir un modèle en trois dimensions de sa surface. À partir de ce modèle, l’équipe imprime une coque en nylon sur mesure, garnie de papier japonais pour que le papyrus ne touche jamais le plastique. C’est le conservateur qui installe le rouleau dans la coque, avant de la fermer. « Nous ne voyons jamais les rouleaux, précise Paul Tafforeau. Les coques arrivent scellées et ne sont rouvertes qu’au musée : s’il y a des dégâts, tous les morceaux peuvent être récupérés. »
Ne jamais voir l’objet ne le gêne pas :
À l’origine, je suis paléontologue : j’ai l’habitude de travailler sur des choses sans les voir. On voit l’extérieur d’un fossile ; mon travail, c’est d’en faire sortir l’intérieur, des structures que personne n’a jamais pu voir.
Au synchrotron2, le rouleau est traversé par un faisceau de rayons X d’une intensité exceptionnelle et enregistré sous des milliers d’angles, pour reconstituer son volume intérieur. La difficulté est que l’encre des papyrus d’Herculanum est à base de carbone, comme le papyrus carbonisé qui la porte : aux rayons X, les deux se ressemblent presque. « On doit lire du carbone sur du carbone », résume Paul Tafforeau. Pour y parvenir, le synchrotron exploite un phénomène appelé contraste de phase3, environ mille fois plus sensible que la radiographie classique. Mais le papyrus brûlé, chargé de graphite et de microstructures, brouille le faisceau. « Des échantillons qui le diffusent autant, j’en ai vu peut-être dix fois dans ma carrière. Les rouleaux d’Herculanum sont parmi les pires. » Chaque réglage est un compromis : trop peu d’énergie, et le faisceau se brouille ; trop, et le contraste disparaît.
Il a donc fallu monter en résolution, par paliers : 8 micromètres4, puis 4,5, puis 2,5, devenu le réglage de routine pour un rouleau complet. Le prix augmente très vite. « Chaque fois qu’on gagne un facteur deux en résolution, les données sont multipliées par huit et le temps d’acquisition par seize. » Scanner un rouleau entier prend désormais quatre à cinq jours. Pour le rouleau dit Paris 4, le volume final pèse 227 téraoctets, environ deux cents fois le disque dur d’un ordinateur de bureau, et il a fallu jusqu’à 700 téraoctets pendant l’acquisition et la reconstruction. C’est le plus long scan et le plus lourd jamais réalisé à l’ESRF.
Ce que fait la machine, et ce qu’elle ne fait pas
Le scan terminé, il faut encore reconstituer la géométrie du rouleau, écrasé et déformé, puis l’aplatir virtuellement en une surface lisible. Jusque-là, aucune intelligence artificielle : « La reconstruction, la correction des artefacts, l’optimisation des données, ce sont des algorithmes conçus par des humains », insiste Paul Tafforeau.
À aucun moment le système ne détecte des lettres ou du texte. Il détecte de l’encre.
C’est ensuite qu’interviennent les modèles d’apprentissage automatique. Pour les entraîner, il a fallu des exemples : des fragments issus des anciennes tentatives de déroulement, dont la surface exposée laisse voir les lettres à l’infrarouge. En comparant ces lettres visibles à leurs données de scan, on apprend au modèle à reconnaître, dans le volume, les endroits où il y a de l’encre.
« À aucun moment le système ne détecte des lettres ou du texte, souligne Paul Tafforeau. Il détecte de l’encre. » Le modèle ne sait pas qu’il cherche des lettres, ni qu’elles sont alignées en colonnes. C’est voulu : « Si on veut trouver des lettres dans ces rouleaux, on en trouvera toujours. C’est vrai des machines comme des humains. »
La lecture revient ensuite aux papyrologues. Une douzaine d’entre eux examinent chacun de leur côté les cartes d’encre produites par la machine.
Une lettre n’est validée que s’ils s’accordent ; sinon, elle reste en doute ou illisible.
Les passages validés deviennent à leur tour de nouvelles données d’entraînement : la décision d’un papyrologue peut ainsi faire modifier les réglages du scan suivant. « Ce sont des mondes différents, l’imagerie, l’IA, la papyrologie, mais ils avancent ensemble, par boucles. »
La distinction compte, parce que les titres de presse l’effacent souvent. Une intelligence artificielle n’a pas lu ce papyrus : elle a rendu visible ce qui ne l’était plus, et ce sont des humains qui l’ont lu.
Tout lire ?
Lire un rouleau ne veut pas dire tout lire. « Il ne faut pas imaginer qu’on sortira un jour un texte parfait partout, prévient Paul Tafforeau. Il y a des endroits où l’information n’existe physiquement plus. Celle-là, on ne va pas la recréer. » Par endroits, l’encre s’est décollée et détachée ; ailleurs, des morceaux manquent.
Reste le temps. Au rythme actuel, lire les rouleaux déjà extraits de la villa, et peut-être des milliers d’autres encore ensevelis sous les dépôts volcaniques, prendrait plusieurs décennies. D’où la stratégie de l’équipe : multiplier les scans à très haute résolution pour que le modèle, mieux entraîné, apprenne à lire des scans moins détaillés, donc beaucoup plus rapides à réaliser. « La question n’est plus de savoir si on va y arriver, mais quand. »
Moins de résolution, c’est aussi moins de rayons X. Le faisceau utilisé est d’une puissance extrême, sans commune mesure avec un scanner d’hôpital. Le procédé est considéré comme non destructif, mais un risque, même infime, ne peut jamais être exclu. Pour Paul Tafforeau, il serait donc sage de ne pas tout scanner, et même de laisser une partie de la villa non fouillée, là où les papyrus se sont le mieux conservés : « Les techniques progressent si vite qu’on ne sait pas où on en sera dans cinquante ans. »
Car il faut aussi choisir ce qu’on veut préserver.
Est-ce que ce qui compte, c’est le texte écrit sur les papyrus ou les objets eux-mêmes ? Les deux, mais pas pour la même raison.
Ces résultats font l’objet d’une prépublication, pas encore examinée par un comité de lecture.
- ESRF : European Synchrotron Radiation Facility, le synchrotron européen, installé à Grenoble et soutenu par dix-neuf pays. ↩︎
- Synchrotron : grand accélérateur circulaire dans lequel des électrons, tournant à une vitesse proche de celle de la lumière, émettent un rayonnement X des millions de milliards de fois plus brillant que celui d’un appareil de radiographie. ↩︎
- Contraste de phase : en plus d’être absorbés, les rayons X sont légèrement déviés chaque fois qu’ils traversent une limite entre deux matières. Ces infimes déviations dessinent les contours des structures, même quand leur densité est presque identique. ↩︎
- Un micromètre est un millième de millimètre. Les mesures données correspondent à la taille du voxel, le « pixel en trois dimensions » de l’image reconstruite. ↩︎
