DIY Digital Archaeology: New Methods for Visualizing Small Objects and Artefacts

ENG: The ability to visually represent artefacts, whether inorganics like stone, ceramic and metal, or organics such as bone and plant material, has always been of great importance to the field of anthropology and archaeology. Digital photography is the most commonly used method of visual representation, but despite its speed and efficiency, it often fails to faithfully represent the artefact being studied. In recent years, 3-D scanning has emerged as an alternative source of high-quality visualizations, but the cost of the equipment and the time needed to produce a model are often prohibitive.

Credit: Jacopo Niccolò Cerasoni

Now, a paper published in PLOS ONE presents two new methods for producing high-resolution visualizations of small artefacts, each achievable with basic software and equipment. Using expertise from fields which include archaeological science, computer graphics and video game development, the methods are designed to allow anyone to produce high-quality images and models with minimal effort and cost.

The first method, Small Object and Artefact Photography or SOAP, deals with the photographic application of modern digital techniques. The protocol guides users through small object and artefact photography from the initial set up of the equipment to the best methods for camera handling and functionality and the application of post-processing softwares.

The second method, High Resolution Photogrammetry or HRP, is used for the photographic capturing, digital reconstruction and three-dimensional modelling of small objects. This method aims to give a comprehensive guide for the development of high-resolution 3D models, merging well-known techniques used in academic and computer graphic fields, allowing anyone to independently produce high resolution and quantifiable models.

The SOAP and HRP protocols were developed using Adobe Camera Raw, Adobe Photoshop, RawDigger, DxO Photolab, and RealityCapture.

RO: Capacitatea de a reprezenta vizual artefacte, fie ele anorganice, cum ar fi piatra, ceramica și metalul, sau organice, cum ar fi osul și materialul vegetal, a fost întotdeauna de mare importanță pentru domeniul antropologiei și arheologiei. Fotografia digitală este cea mai frecvent utilizată metodă de reprezentare vizuală, dar deseori nu reușește să reprezinte cu fidelitate artefactul studiat în ciuda vitezei și eficienței sale. În ultimii ani, scanarea 3D a apărut ca o sursă alternativă de vizualizări de înaltă calitate, dar costul echipamentului și timpul necesar pentru a produce un model sunt adesea prohibitive.

Acum, o lucrare publicată în PLOS ONE prezintă două noi metode pentru producerea de vizualizări de înaltă rezoluție ale artefactelor mici, fiecare dintre ele realizabilă cu ajutorul unui software și al unui echipament de bază. Folosind expertiză din domenii care includ știința arheologică, grafica pe calculator și dezvoltarea de jocuri video, metodele sunt concepute pentru a permite oricui să producă imagini și modele de înaltă calitate cu efort și costuri minime.

Prima metodă, “Small Object and Artefact Photography” sau SOAP, se referă la aplicarea fotografică a tehnicilor digitale moderne. Protocolul îi ghidează pe utilizatori prin fotografierea obiectelor și artefactelor de mici dimensiuni, de la configurarea inițială a echipamentului până la cele mai bune metode de manipulare a aparatului foto și aplicarea softurilor de postprocesare.

Cea de-a doua metodă, fotogrammetria de înaltă rezoluție sau HRP, este utilizată pentru captarea fotografică, reconstrucția digitală și modelarea tridimensională a obiectelor mici. Această metodă își propune să ofere un ghid cuprinzător pentru dezvoltarea modelelor 3D de înaltă rezoluție, îmbinând tehnici bine cunoscute utilizate în domeniul academic și în cel al graficii computerizate, permițând oricui să producă în mod independent modele de înaltă rezoluție și cuantificabile.

Protocoalele SOAP și HRP au fost dezvoltate cu ajutorul Adobe Camera Raw, Adobe Photoshop, RawDigger, DxO Photolab și RealityCapture.

Source (Max Planck Institute, “DIY Digital Archaeology: New Methods for Visualizing Small Objects and Artefacts”, 13.04.2022)

Virtual reality tool to be used in the fight against disease

ENG: Advanced techniques in DNA and RNA sequencing have opened up the possibility of studying individual cells in tissue in a more comprehensive way than was previously possible. The big challenge with these sequencing techniques is that they lead to large amounts of data. To make this data comprehensible, each cell is mathematically positioned in three-dimensional space to form a “roadmap” of the cells, and how they relate to each other. However, these maps can be difficult to navigate using a regular desktop computer.

The Lund University team have developed the software CellexalVR; a virtual reality environment that enables researchers to use intuitive tools to explore all their data in one place. 3D maps of cells that have been calculated from gene activity and other information captured from individual cells can be displayed, and the researcher can clearly see which genes are active when certain cell types are formed. Using a VR headset, the user has a complete universe of cell populations in front of them, and can more accurately determine how cells relate to one another. Using two hand controllers, they can select cells of interest for further analysis with simple hand gestures as if they were physical objects. Since space is not an issue, it is possible to have several cellular maps in the same “room” and compare them side by side, something that is difficult on a traditional computer screen. Researchers can also meet in this VR world to analyse data together, despite being in different places geographically.

“Even if you are not familiar with computer programming, this type of analysis is open to everyone. A virtual world is a fast developing area of research that has enormous potential for scientists that need to access and process big-data in a more interactive and collaborative way”, concludes Shamit Soneji, researcher in computational biology at Lund University.

RO: Tehnicile avansate de secvențiere a ADN-ului și ARN-ului au deschis posibilitatea de a studia celulele individuale din țesuturi într-un mod mai cuprinzător decât era posibil până acum. Marea provocare a acestor tehnici de secvențiere este că ele conduc la cantități mari de date. Pentru a face aceste date inteligibile, fiecare celulă este poziționată matematic în spațiul tridimensional pentru a forma o “hartă” a celulelor și a modului în care acestea relaționează între ele. Cu toate acestea, aceste hărți pot fi dificil de navigat cu ajutorul unui calculator obișnuit.

Echipa de la Universitatea Lund a dezvoltat software-ul CellexalVR; un mediu de realitate virtuală care permite cercetătorilor să utilizeze instrumente intuitive pentru a explora toate datele într-un singur loc. Pot fi afișate hărți 3D ale celulelor care au fost calculate pe baza activității genelor și a altor informații capturate de la celule individuale, iar cercetătorul poate vedea clar ce gene sunt active atunci când se formează anumite tipuri de celule. Cu ajutorul unui set de căști VR, utilizatorul are în față un univers complet de populații de celule și poate determina cu mai multă precizie modul în care celulele relaționează între ele. Cu ajutorul a două controllere de mână, aceștia pot selecta celulele de interes pentru o analiză ulterioară cu ajutorul unor gesturi simple ale mâinilor, ca și cum ar fi obiecte fizice. Deoarece spațiul nu este o problemă, este posibil să existe mai multe hărți celulare în aceeași “cameră” și să fie comparate una lângă alta, ceea ce este dificil pe un ecran de computer tradițional. De asemenea, cercetătorii se pot întâlni în această lume virtuală pentru a analiza datele împreună, în ciuda faptului că se află în locuri diferite din punct de vedere geografic.

“Chiar dacă nu sunteți familiarizați cu programarea pe calculator, acest tip de analiză este disponibilă tuturor. O lume virtuală este un domeniu de cercetare în plină dezvoltare care are un potențial enorm pentru oamenii de știință care au nevoie să acceseze și să proceseze data într-un mod mai interactiv și mai colaborativ”, conchide Shamit Soneji, cercetător în domeniul biologiei computaționale la Universitatea Lund.

Source (Lund University, “WATCH: Virtual reality tool to be used in the fight against disease”, 23.11.2021)

Paper: Legetth, O., Rodhe, J., Lang, S., Dhapola, P., Wallergård, M. and Soneji, S., 2021. CellexalVR: A virtual reality platform to visualize and analyze single-cell omics data. IScience24(11), p.103251.

New Technique Offers Faster Security for Non-Volatile Memory Tech

ENG: Researchers have developed a technique that leverages hardware and software to improve file system security for next-generation memory technologies called non-volatile memories (NVMs). The new encryption technique also permits faster performance than existing software security technologies.

Credit: Glenn Carstens-Peters.

Traditionally, computers use two types of data storage. Dynamic random access memory (DRAM) allows quick access to stored data, but will lose that data if the system crashes. Long-term storage technologies, such as hard drives, are good at retaining data even if a system loses power – but store the data in a way that makes it slower to access. NVMs combine the best features of both technologies. However, securing files on NVM devices can be challenging. Existing methods for file system encryption use software, which is not particularly fast. Historically, this wasn’t a problem because the technologies for accessing file data from long-term storage devices weren’t particularly fast either.

“But now that NVMs are allowing faster access to file data, the software approach to file encryption has become a problem, because it slows down overall operations,” Abu Zubair says. “To address this challenge, we’ve developed a novel architecture that incorporates some elements of the encryption and decryption process into hardware, which is faster than software. As a result, processes that allow users to store and retrieve file data securely are significantly faster.”

In simulations, the researchers found that using their novel encryption architecture to secure files in NVMs slowed down operations by 3.8%, when running workloads that were representative of real-world applications. When using software approaches to provide security for the same workloads, operations slowed by about 200%. “If this was implemented in commercial processors, it would significantly improve performance for secure file operation in large data centers and cloud systems,” Abu Zubair says.

RO: Cercetătorii au dezvoltat o tehnică care utilizează hardware și software pentru a îmbunătăți securitatea sistemului de fișiere pentru tehnologiile de memorie de ultimă generație, numite memorii non-volatile (NVM). Noua tehnică de criptare permite o performanță mai rapidă decât tehnologiile de securitate software existente.

În mod tradițional, computerele folosesc două tipuri de stocare a datelor. Memoria dinamică cu acces aleatoriu (DRAM) permite accesul rapid la datele stocate, dar va pierde aceste date dacă sistemul se blochează. Tehnologiile de stocare pe termen lung, cum ar fi hard disk-urile, sunt bune pentru a păstra datele chiar dacă un sistem pierde energie – dar stochează datele într-un mod care face ca accesul la ele să fie mai lent. NVM-urile combină cele mai bune caracteristici ale ambelor tehnologii. Cu toate acestea, securizarea fișierelor pe dispozitivele NVM poate fi o provocare. Metodele existente de criptare a sistemului de fișiere utilizează software, care nu este deosebit de rapid. Din punct de vedere istoric, acest lucru nu a fost o problemă, deoarece nici tehnologiile de accesare a datelor din fișiere de pe dispozitivele de stocare pe termen lung nu erau deosebit de rapide.

“Dar acum, când NVM-urile permit un acces mai rapid la datele din fișiere, abordarea software pentru criptarea fișierelor a devenit o problemă, deoarece încetinește operațiunile generale”, spune Abu Zubair. “Pentru a aborda această provocare, am dezvoltat o arhitectură nouă care încorporează unele elemente ale procesului de criptare și decriptare în hardware, care este mai rapid decât software-ul. Ca urmare, procesele care permit utilizatorilor să stocheze în siguranță și să recupereze date din fișiere sunt semnificativ mai rapide.”

În cadrul simulărilor, cercetătorii au constatat că utilizarea noii arhitecturi de criptare pentru a securiza fișierele din NVM-uri a încetinit operațiunile cu 3,8%, atunci când au rulat sarcini de lucru reprezentative pentru aplicațiile din lumea reală. Atunci când se utilizează abordări software pentru a asigura securitatea acelorași sarcini de lucru, operațiunile au încetinit cu aproximativ 200%. “Dacă acest lucru ar fi implementat în procesoarele comerciale, ar îmbunătăți semnificativ performanța pentru operarea securizată a fișierelor în centrele de date mari și în sistemele cloud”, spune Abu Zubair.

Source (Matt Shipman, News NCSU, New Technique Offers Faster Security for Non-Volatile Memory Tech, 05.04.2022)

Paper: Kazi Abu Zubair and Amro Awad, North Carolina State University; David Mohaisen, University of Central Florida, “Filesystem Encryption or Direct-Access for NVM Filesystems? Let’s Have Both!,”, 28th IEEE International Symposium on High-Performance Computer Architecture (HPCA-22)

The Works of Mamoru Hosoda – Studio Chizu Review

ENG: Besides the well-known Studio Ghibli fantastic films, let’s take a look at Studio Chizu’s ones. Starting from “The Girl Who Leapt Through Time” to the latest release “BELLE”, enjoy this analysis of 6 great animation movies directed by Mamoru Hosoda.

Warning: Contains spoilers!

RO: Pe lângă binecunoscutele filme fantastice ale Studioului Ghibli, să aruncăm o privire asupra celor realizate de Studioul Chizu. Începând de la “Fata care a sărit prin timp” și până la cea mai recentă lansare “BELLE”, bucurați-vă de această analiză a 6 filme de animație grozave regizate de Mamoru Hosoda.

Desensitisation

Fragmente extrase din Manfred Spitzer, 2020. Demența digitală: Cum ne tulbură mintea noile tehnologii. Humanitas SA, capitolul 8. Jocuri digitale: note proaste, pag. 171-173, 176-177.

RO: “În ce privește empatia, trebuie amintit următorul studiu experimental al psihologilor americani Brad Bushman și Craig Anderson despre efectele violenței mediatice asupra comportamentului uman. Lucrarea lor are titlul Comfortably Numb (Confortabil insensibili). La un experiment de laborator au participat 320 de studenți egal împărțiți pe sexe, care au fost supuși următoarei proceduri: mai întâi li s‑a spus că e vorba de un experiment menit să stabilească ce jocuri preferă tinerii. Fiecărui student îi era oferit, la întâmplare, un joc video violent (Carmageddon, Duke Nukem, Mortal Kombat, Future Cop) sau un joc video nonviolent (Glider Pro, 3D Pinball, Ausin Powers, Tetra Madness); conducătorul experimentului fixa un cronometru la 20 de minute, îi înmâna subiectului un chestionar lung și îi spunea: ‘Când sună alarma, completează chestionarul. Între timp, eu trebuie să mă ocup de alt studiu, dar îți promit că mă întorc în 40 de minute. Te rog să nu pleci din cameră înainte să mă întorc, pentru că trebuie să‑ți mai pun câteva întrebări despre jocurile video. Ai înțeles?’

Studentul era lăsat singur. După ce se juca 20 de minute, alarma suna, iar subiectul trebuia să răspundă la chestionar, care conținea întrebări despre diverse aspecte ale jocului (acțiune, distracție, plictiseală, violență), urmate de alte două sute de întrebări plictisitoare despre persoana lui, puse acolo doar pentru a‑i ține ocupați pe subiecți. La trei minute după terminarea jocului video, conducătorul experimentului făcea să se audă din apropierea ușii camerei o scenă de șase minute jucată de actori care se certau. Existau două versiuni: subiecții bărbați auzeau doi bărbați care se ceartă, iar femeile auzeau două femei care se ceartă. Violența creștea treptat până se auzeau bufnitura unui scaun rupt, gemete și urlete de durere.

Când se trântea ușa, conducătorul experimentului pornea propriul lui cronometru pentru a măsura cât timp îi va lua subiectului din camera vecină (care trebuia să completeze chestionarul) pentru a sări în ajutorul victimei, care continua să geamă de durere. Ca să reacționeze, subiecții ocupați cu jocul video violent până în urmă cu trei minute au avut nevoie de un timp de cinci ori mai lung decât ceilalți. În unele cazuri nici măcar nu și‑au dat seama de ceartă. Iar când au observat‑o, nu i‑au dat importanță. Pe scurt: trăind de curând scene de violență digitală, au fost insensibili la violența percepută drept reală.

Sistemul nostru de valori bazat pe libertate, egalitate și dreptate socială presupune un altruism fundamental: numai în felul acesta societatea noastră poate funcționa. Studiile prezentate aici confirmă faptul că un consum activ sau pasiv de violență fictivă duce la o desensibilizare măsurabilă față de violența reală. Iar acest lucru se traduce printr‑o slabă disponibilitate de a‑ți ajuta semenii. Violența mediatică subminează fundamentele conviețuirii noastre sociale. Nu trebuie să ne fie indiferent modul în care copiii și tinerii își petrec timpul, pentru că fiecare acțiune lasă o urmă în creier. În cazul jocurilor pe calculator, e vorba mai cu seamă de înclinația spre violență, desensibilizare față de violența reală, izolare socială și un nivel scăzut de educație.”

Credit: Manfred Spitzer, Demența digitală, pag. 173

ENG: “As for empathy, the following experimental study by American psychologists Brad Bushman and Craig Anderson on the effects of media violence on human behaviour should be mentioned. Their work is entitled Comfortably Numb. In a laboratory experiment, 320 students, equally divided by gender, were subjected to the following procedure: first they were told that it was an experiment to determine which games young people preferred. Each student was randomly offered a violent video game (Carmageddon, Duke Nukem, Mortal Kombat, Future Cop) or a non-violent video game (Glider Pro, 3D Pinball, Ausin Powers, Tetra Madness); the experiment leader set a timer for 20 minutes, handed the subject a long questionnaire and told them: ‘When the alarm goes off, complete the questionnaire. In the meantime, I have another study to do, but I promise I’ll be back in 40 minutes. Please don’t leave the room before I get back, because I need to ask you a few more questions about video games. Got it?’

The student was left alone. After playing for 20 minutes, the alarm would go off and the subject would have to answer the questionnaire, which contained questions about various aspects of the game (action, fun, boredom, violence), followed by a couple of hundred more boring questions about himself, put there only to keep the subjects occupied. Three minutes after the end of the video game, the experiment’s leader would play a six-minute scene of the actors arguing from near the camera door. There were two versions: male subjects heard two men arguing, and women heard two women arguing. The violence gradually increased until the thud of a broken chair, groans and screams of pain could be heard.

As the door slammed, the experimenter would start his own stopwatch to measure how long it would take the subject in the next room (who had to fill in the questionnaire) to jump to the aid of the victim, who continued to moan in pain. Subjects engaged in violent video game play took took five times as long as others to react. In some cases they didn’t even notice the fight. And when they did notice it, they ignored it. In short: having recently experienced scenes of digital violence, they were insensitive to violence perceived as real.

Our value system based on freedom, equality and social justice requires a fundamental altruism: this is the only way our society can function. The studies presented here confirm that active or passive consumption of fictional violence leads to measurable desensitisation to real violence. And this translates into a low willingness to help your fellow human beings. Media violence undermines the foundations of our social coexistence. We should not be indifferent to how children and young people spend their time, because every action leaves a mark on the brain. In the case of computer games, it is mainly the inclination towards violence, desensitisation to real violence, social isolation and a low level of education.”

(traducere proprie)