Acht projecten toegekend voor samenwerkingen tussen wetenschappers en musea, met een centrale rol voor data science

26 januari 2018

Het Netherlands Institute for Conservation, Art and Science (NICAS) verenigt kunstgeschiedenis en conservering van kunstobjecten met natuurwetenschappen. Binnen deze financieringsronde van het NICAS, waarbij de focus is aangescherpt richting data science, is aan vier onderzoeksvoorstellen en vier kiemprojecten financiering toegekend.

In deze ronde was door NWO 1,5 miljoen euro beschikbaar gesteld voor interdisciplinaire samenwerkingsprojecten tussen wetenschappers en musea, waarbij data science centraal staat. Het instituut is een initiatief van NWO-domein Exacte en Natuurwetenschappen in samenwerking met het Rijksmuseum, Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed, de Universiteit van Amsterdam en de Technische Universiteit Delft. Het instituut streeft kwaliteitsverbetering na als het gaat om de interpretatie, het behoud en de presentatie van kunstwerken.

Een internationale beoordelingscommissie heeft de voorstellen beoordeeld en advies uitgebracht aan het NWO- domeinbestuur Exacte en Natuurwetenschappen. Zij hebben besloten om de onderstaande aanvragen financiering toe te kennen.

De gehonoreerde onderzoeksvoorstellen

3D understanding of degradation products in paintings
Dr. K. Keune (Rijksmuseum)
Partners: University of Antwerpen, UU, UvA

Schilderijen zijn aan veranderingsprocessen onderhevig en gaan er in de loop van de tijd anders uitzien dan oorspronkelijk door de kunstenaar bedoeld. In dit onderzoek willen we deze veranderingen, specifiek de degradatie van arseen- en loodhoudende pigmenten, in een schilderij in 3D in beeld brengen. Een beter begrip van deze degradatieprocessen is noodzakelijk om deze processen te kunnen vertragen of volledig te stoppen. Om dit te bereiken wordt er gebruik gemaakt van data-fusie technologie, een technologie die al bij onderzoek naar heterogene katalysatoren wordt gebruikt om diverse soorten van beeldvormende informatie in 3D met elkaar te combineren. Macroscopische en microscopische beelden van het schilderij en de verflagen, spectroscopische informatie van verfcomponenten en 3D-dichtheidsvolumes van de verf zullen worden gecombineerd met computertomografie. Het 3D-model dat hierdoor ontstaat geeft een beeld van de verfsamenstelling en de degradatie- en migratieprocessen in het schilderij in relatie tot het schilderijoppervlak. Dergelijke kennis is relevant voor restauratoren om de zichtbare verschijnselen van verfdegradatie beter te interpreteren en tot betere conserveringsbehandeling te komen. Kunsthistorici kunnen met de 3D-modellen de opbouw van de verflaagstructuur beter interpreteren en zo meer inzicht krijgen in de door de kunstenaar de gebruikte technieken.

Beeldvorming: A non-invasive look inside statues
Dr. L. van Eijck (Technische Universiteit Delft)
Partners: Rijsmuseum, RCE

In dit onderzoeksproject wordt neutronentomografie, gamma tomografie en gamma spectroscopie gebundeld om de inwendige structuren van bronzen beeld in kaart te brengen. Het resultaat van het project is een 3D element-specifiek dichtheidsverdeling van het inwendige van zulke beelden. De technieken zijn volledig niet-destructief en met de resultaten kan herleid worden hoe zulke eeuwenoude beelden gevormd werden. De gebruikte methodes zijn bij uitstek geschikt om kostbare metalen voorwerpen inwendig te onderzoeken. De centrale uitdaging in het werk is om de data die met de verschillende methodes verkregen wordt samen te smelten tot een kwantitatieve 3D reconstructie.

CT for Art: from Images to Patterns (IMPACT4Art)
Prof. dr. K.J. Batenburg (Centrum Wiskunde en Informatica)
Partners: Rijksmuseum

Veel objecten in de collecties van cultuurhistorische musea kunnen we uitsluitend aan de buitenkant bekijken en onderzoeken. Juist de binnenkant, die we niet kunnen zien, bevat echter vaak een schat aan informatie over hoe de objecten zijn vervaardigd en ook over de staat van het object. Met behulp van 3D scantechnieken, zoals CT scanning, kunnen deze verborgen sporen zichtbaar worden gemaakt: vingerafdrukken van de maker die nog zichtbaar zijn in de klei, sporen van gereedschappen die zijn gebruikt, jaarringen in houten panelen die kunnen worden gebruikt om het object te dateren, etc. De standaard scantechnieken zijn echter nooit ontwikkeld met het oog op dit soort toepassingen en de beeldkwaliteit laat vaak te wensen over. In het IMPACT4Art project gaan we nieuwe algoritmen en software ontwikkelen die het mogelijk maken een brede waaier aan museumobjecten nauwkeurig met CT in 3D in beeld te brengen binnen de muren van het museum en automatisch patronen op te sporen die informatie geven over de oorsprong en de staat van het object. Hierbij werken data science onderzoekers nauw samen met experts op het gebied van de collectie. Door deze technieken toe te passen op verschillende objecten uit de collectie van het Rijksmuseum gaan we op zoek naar antwoorden op vragen als: “wat rammelt daar precies van binnen, als we voorzichtig dit beeldje schudden” en “kunnen we gelijke vingerafdrukken ontwaren in een verzameling terracotta beelden?”

A multi-scale and uncertainty approach for the analysis of the aging of timber art objects adhesively bonded by animal glues
Prof. dr. Ir. A.S.J. Suiker (Technische Universiteit Eindhoven)
Partners: Rijksmuseum, TU Delft, CWI

Musea en cultureel-erfgoedinstituten hebben, behalve het toegankelijk maken van hun collecties, de plicht om hun kunstobjecten te waarborgen voor toekomstige generaties. Onder de mogelijke risico’s waaraan kunstobjecten worden blootgesteld zijn degradatie en veroudering ten gevolge van klimaatfluctuaties de meest besproken onderwerpen in de conserveringspraktijk. Gedurende de twintigste eeuw zijn strenge binnenklimaat-specificaties ontwikkeld om de risico’s op degradatie uit te sluiten. Deze specificaties worden desalniettemin geassocieerd met een milieuonvriendelijk beleid, doordat de energieconsumptie en de bijbehorende kosten hoog zijn. Musea zijn momenteel verplicht om de duurzaamheid van het milieu als prioriteit te beschouwen. Dit kan worden gedaan door onnodig strenge binnenklimaat-specificaties los te laten, zonder dat dit schade veroorzaakt aan de collecties. Vanuit deze strategie moet er uitgebreid onderzoek worden gedaan naar de bepaling van het risico op degradatie van hoog gevoelige kunstobjecten als functie van binnenklimaat-condities. Het huidige project richt zich daarom op lange-termijn, klimaat-gerelateerde degradatie/veroudering van houten-paneelschilderijen en gedecoreerde meubelen, waarin schadefenomenen vaak het gevolg zijn van het bezwijken van lijmverbindingen tussen houten delen. Dit is waargenomen in het NWO-Climate4Wood project via een uitgebreide museum-studie gehouden in het Rijksmuseum. Echter, een verklaring die is gebaseerd op de fysica ontbreekt nog steeds voor deze schademechanismen. Vanwege deze reden wordt er in het huidige project een onderzoeksstrategie voorgesteld waarbij een brug wordt geslagen tussen een mechanistisch begrip ban degradatie/veroudering van houten panelen en de object-gerelateerde observaties vanuit de conserveringspraktijk. Dit zal conservatoren helpen om de degradatie van kunstobjecten te minimaliseren en een meer energievriendelijke conditionering van het binnenklimaat toe te passen.

De gehonoreerde zaaigeldprojecten

Imaging, Identification and Interpretation of Glass in Paint
Prof. dr. H.H.M. Hermens (Rijksmuseum Amsterdam)
Partners: UvA, National Gallery Washington, VU, British Museum, National Gallery London, UU

Vanaf de middeleeuwen gebruikten schilders trucjes om hun verven optisch te verbeteren en makkelijker hanteerbaar te maken. Historische traktaten en handboekteksten over schildertechnieken geven inzicht in deze methodes. Echter, sommige technieken behoorden misschien zodanig tot de standaard studiopraktijk, persoonlijke voorkeuren, of studiogeheimen, dat ze daarom niet werden opgeschreven. Het uitgebreide gebruik van gemalen kleurloos - en soms gekleurd- glas, dat door natuurwetenschappelijk onderzoek in verflagen is aangetoond, behoort tot deze meer mysterieuze methodes. Waarom voegden schilders glas aan hun verf toe? Waren het economische redenen, om bulk aan verf te geven; werkte het als droger, en heeft het invloed op viscositeit; verandert het de transparantie van verf? Probeerden de schilders glasachtige effecten te imiteren? Wij zullen nieuwe data science toepassen op de unieke database van het Rijksmuseum, waarin meer dan 12.000 dwarsdoorsnedes van 14de tot 17de-eeuwse Europese schilderijen zijn opgeslagen, om search tools te ontwikkelen die ons helpen om de aanwezigheid van glas te traceren in deze grote dataset. Dit kan ons waarschijnlijk vertellen waar, en waarom kunstenaars glas aan hun verf toevoegden, en of ze hier een soort systeem voor hadden. Daarnaast ontwikkelen we nieuwe monsternamemethodes die enkele deeltjes van bestaande dwarsdoorsnedes kunnen extraheren, en zullen we analytische technieken op vernieuwende wijze toepassen om de chemische samenstelling van het glas te identificeren. Dit kan helpen om de afkomst van het glas en mogelijke verbanden met de glas-en keramiek industrie te bepalen. Door een interdisciplinaire samenwerking van (technische) kunsthistorici, data scientists, natuurwetenschappers, willen wij dit geheim van de meesters onthullen.

21st Century Connoisseurship: Developing Smart Tools for the Analysis of 17th Century Paintings
Prof. dr. R.G. Erdmann (Rijksmuseum Amsterdam)
Partners: Frans Hals museum, UvA

Op de markt is verwarring ontstaan over een groot aantal potentiële vervalsingen van oude meesters. Dit roept vragen op over de manier waarop de echtheid van schilderijen van oude meesters wordt bepaald, en over hoe die methode(s) kunnen worden verbeterd. In dit onderzoeksproject worden digitale tools ontwikkeld die het opsporen van overeenkomsten en verschillen in schilderijen vergemakkelijken, zowel in het zichtbare oppervlak als in diepere lagen. Om dit te doen worden inzichten uit de kunstgeschiedenis gecombineerd met chemische onderzoekstechnieken en recente ontwikkelingen in de computerwetenschap. De tools worden ontwikkeld aan de hand van drie case studies. Hierbij worden nieuwe inzichten ontwikkeld in de schildertechniek en atelierpraktijk van Frans Hals (1582/83-1666), en worden omstreden stukken op een nieuwe, diepgaandere manier vergeleken met onomstreden originelen van hetzelfde type. De tools worden getest in samenwerking met een internationale groep van experts.

Irradiation Passport for Art
Prof. dr. M. Tromp (Universiteit van Amsterdam)
Partners: Rijksmuseum, RCE

Kunstvoorwerpen worden steeds vaker blootgesteld aan ioniserende straling. Moderne analyse technieken maken gebruik van interacties tussen fotonen, elektronen of ionen en het materiaal om te onderzoeken uit welke materialen het voorwerp bestaat. Interactie betekent dat de bestraling permanente of tijdelijke, zichtbare of onzichtbare veranderingen teweegbrengt. De consequenties van de analyses in termen van stralingseffecten zijn nog onvoldoende bekend, zoals bleek tijdens een recente technische bijeenkomst in Amsterdam van het internationale atoomagentschap (IAEA) in 2017. Blootstelling aan straling is cumulatief, dit betekent dat eerdere blootstelling de objecten of monsters mogelijk heeft veranderd, wat behandeling in de toekomst beïnvloedt. Daarom hebben kunstvoorwerpen en monsters die voor onderzoek worden gebruikt een stralingspaspoort nodig, waarin de plaats, totale blootstelling en omstandigheden waarin de straling is gebruikt vermeld worden. . Zonder zo’n stralingspaspoort worden objecten mogelijk aan teveel straling blootgesteld, kunnen uitkomsten van onderzoek verkeerd geïnterpreteerd worden, en is onderzoek naar de effecten van straling op kunstvoorwerpen niet goed mogelijk. Daarom wil het IPA project een stralingspaspoort ontwikkelen voor kunstvoorwerpen en monsters die worden gebruikt bij onderzoek, en het paspoort in het conserveringsveld implementeren. Ook wordt het passpoort wordt getest in een pilotstudie, waarin een goed gekarakteriseerd monster (wol gekleurd met kleurstoffen) wordt bestraald met verschillende stralingsbronnen en eventuele veranderingen worden bestudeerd. Het project wordt geleid door conserverings-onderzoekers, scheikundigen en een conservator en wordt ondersteund door een internationaal team van experts, waarin belangrijke synchrotron-instituten en onderzoeksinstituten op het gebied van conservering vertegenwoordigd zijn.

CarpetACT: Automated interpretation of X-radiographs and CT scans to assess Islamic carpet construction
Prof. dr. ing. M.R. van Bommel (Universiteit van Amsterdam)
Partners: Rijksmuseum, AMC

Geknoopte tapijten uit het nabije Oosten zijn opmerkelijke kunstobjecten en rijke historische bronnen. De bestudering van hun complexe kenmerken kan veel vertellen over de datum, de context en de samenlevingen waarin ze werden geproduceerd. Kunsthistorici richten zich meestal op de visuele beschrijving van het ontwerp en de weefstructuur van deze tapijten, maar dit is een nogal subjectief en vooral tijdrovend proces. Nieuwe analysemethoden die deze benadering kunnen verbeteren, automatiseren en daarmee versnellen zijn noodzakelijk, zodat nauwkeuriger kunsthistorische interpretaties kunnen worden verkregen. Dit project is een interdisciplinaire samenwerking tussen kunstgeschiedenis, analytische en datawetenschappen. Het doel is het weefselonderzoek van deze complexe tapijten te verbeteren en versnellen zodat technisch details zoals de spin van draden; het draad en de twist van garens; de draadtelling en de dichtheid; en de weefstructuur van scheringen, inslagen en het poolweefsel snel en betrouwbaar beschikbaar komen. Niet-invasieve analytische technieken, X-radiografie en CT-scanning worden geëvalueerd m.b.v. 16de en 17de eeuwse geknoopte tapijten of fragmenten daarvan, die behoren tot de collectie Rijksmuseum. Machine-learning methoden worden ontwikkeld om digitale foto's van deze objecten en de grote hoeveelheid data, die worden verkregen met X-radiografie en CT-scanning, te verwerken en te vergelijken. Binnen deze haalbaarheidsstudie wordt vooral onderzocht wat de mogelijkheden en beperkingen zijn van de bovengenoemde technieken en in hoeverre data science het interpretatieproces kan versnellen. Indien succesvol, dan zal deze benadering een waardevolle bijdrage leveren aan het historische onderzoek en vooral het technische deel hiervan versnellen en automatiseren.

 

 

Bron: NWO