ARCHAEOLOGICAL ROBOT SYSTEM FOR THE WORLD’S SEAS

Il progetto “ARROWS - “ARchaeological Robot System for the World’s Seas” Codici: 02.02.13 – 080200 – V D. CE n.971/2006, inserito nei Programmi Comunitari, prevede lo sviluppo di sistemi innovativi rivolti alla documentazione dei beni culturali subacquei della Regione Siciliana mediante il potenziamento e l’aggiornamento del personale e delle dotazioni tecnologiche della Soprintendenza del Mare. Si prevede inoltre l’acquisizione di attrezzature e software per servizi e formazione e per l’interpretazione delle indagini dirette e strumentali sui fondali. Dovrà essere previsto un periodo di addestramento all’uso dei programmi applicativi rivolto al personale della Soprintendenza del Mare, a cura delle ditte fornitrici del software. Dovranno essere previsti inoltre appositi accordi per servizi di consulenza specialistica per l’organizzazione generale del sistema di ricerca e formativo per l’uso delle apparecchiature per le indagini d’alto fondale. Tali consulenze dovranno espletarsi presso i locali della Soprintendenza del Mare durante il periodo operativo previsto nel progetto anche a bordo delle imbarcazioni come previsto nell’apposito progetto pilota per la ricerca in alto fondale per il quale si prevede la sperimentazione delle tecnologie all’avanguardia, quali l’uso di ROV e di strumenti di scansione tridimensionale dei fondali. L’intervento previsto nel progetto ARROWS ha un’elevata finalità culturale pubblica e utilità collettiva connessa alla conoscenza, tutela e valorizzazione del patrimonio culturale subacqueo della Regione Sicilia; questo servizio di alto profilo ed elevati contenuti tecnologici sarà anche erogato al di fuori dell’Amministrazione per eventuali utenti pubblici e privati; inoltre le azioni di tutela scaturenti dalle conoscenze acquisite saranno strutturate in modo da favorire la valorizzazione dei beni anche mediante l’apporto di diving con correlato sviluppo del turismo culturale subacqueo anche in un’ottica di destagionalizzazione e/o diversificazione. L’attività consterà anche di seminari per le università e per gli enti pubblici e privati deputati alla tutela, di conferenze ed iniziative culturali ad alto contenuto tecnologico, giornate di studio a tema. La diffusione tramite internet favorirà ulteriormente l’interesse di utenti ed operatori esterni. Il progetto ARROWS si integra dal punto di vista concettuale con numerosi interventi posti in essere in questi anni dalla Soprintendenza del Mare, quali ad esempio la realizzazione del Sistema Informativo Territoriale, le campagne di indagini strumentali nelle isole Egadi ed Eolie che hanno portato al ritrovamento di numerosi relitti ed importanti reperti (rostri, elmi e anfore), numerosi scavi sottomarini volti alla conoscenza di importanti siti (Scauri) ma anche utili per la sperimentazione di nuove tecnologie applicate alla ricerca archeologica sottomarina, alla musealizzazione in situ dei reperti ed alla calibrazione delle conseguenti azioni di tutela (Levanzo, Panarea). Come già detto gli interventi previsti nel progetto ARROWS sono in sinergia con i numerosi progetti già realizzati e in corso di realizzazione di itinerari culturali subacquei e di ricerche strumentali in alto e basso fondale per il rinvenimento di nuovi giacimenti culturali sommersi e/o per l’approfondimento delle conoscenze di quelli già noti, anche ai fini della loro valorizzazione turistica; ciò nell’ottica della lettura del mare come “museo diffuso” di un patrimonio culturale subacqueo che sovente, accanto a singolarità naturalistiche, offre episodi di origine antropica legati ai viaggi dell’uomo sul mare, i cui fondali, per la specificità siciliana di isola centro d’incontro e di scambio tra culture del Mediterraneo, costituiscono un luogo di grande interesse, ancora per buona parte da scoprire. Inoltre il progetto ARROWS ha strette correlazioni e ricadute sull’attuale domanda di fruizione culturale che, dal patrimonio archeologico in senso stretto, si va sempre più orientando anche verso i relitti di epoca moderna e contemporanea, anche a grandi profondità: navi a vapore, aerei, sommergibili dell’ultimo conflitto mondiale, ecc. Quasi tutti questi beni sono oramai pezzi unici che il mare ha gelosamente conservato, poiché, anche se prodotti in serie, come certi aerei dell’ultima guerra, i gemelli della terraferma sono stati oramai dismessi e rottamati. Questi giganteschi nuovi “ospiti” dei fondali, che hanno dato vita con la loro presenza a singolari popolamenti floristici e faunistici, costituiscono straordinari contesti di natura ambientale e culturale che vanno tutelati e valorizzati, e sono già oggi meta di un nutrito turismo subacqueo che tende sempre più ad espandersi grazie a moderne tecnologie (musealizzazione in situ mediante telecamere, applicazioni multimediali, realtà virtuale etc.) che consentono ad una platea più ampia di utilizzatori di poter fruire di tali beni. Il progetto ARROWS fa riferimento alla ricerca tecnologica per la conoscenza, la tutela e la valorizzazione di beni culturali sommersi che hanno grande rilevanza dal punto di vista archeologico, storico-artistico, naturalistico e turistico. Si sottolinea, peraltro, che la nozione di tutela del patrimonio archeologico subacqueo si è espansa, configurandosi come tutela dei beni culturali sottomarini, ossia di quel patrimonio storico – naturale e antropico – che contempla aspetti archeologici, storico-artistici, etno-antropologici e naturalistici insieme, in una lettura complessiva in termini di paesaggio culturale di ambienti sommersi. La partecipazione al progetto ARROWS garantisce la rilevanza dei beni culturali siciliani.
Sotto l’aspetto tecnico, il progetto si rivolgerà all’auspicabile necessità di sperimentare nuove tecnologie per l’identificazione di siti archeologici sottomarini, siano essi nuovi o già noti.
• il progetto prevede un processo di acquisizione di strumentazioni per i servizi e la formazione per l’ottimizzazione di professionalità e dei dati. I veicoli o gli strumenti utilizzati dovranno raccogliere molti più dati possibili, non solo per la ricerca e l’eventuale scavo, ma anche per creare quei meccanismi utili per la valorizzazione dei siti, per esempio, sia per lo studio storico-scientifico, ma anche per scopi didattici e turistici. Inoltre, i dati raccolti, dovranno essere utilizzati per la conservazione e la valorizzazione dei siti indagati;
• il programma del progetto, curato dalla Soprintendenza del Mare, prevede anche l’acquisizione di software e hardware adatti e sperimentati per la navigazione e la ricerca in acque profonde dove, alcuni non trascurabili problemi, come l’alta profondità, le correnti marine, le reti da pesca. ecc., comporterebbero un limite insormontabile con i più comuni sistemi di immersione diretta;
• con l’utilizzo di veicoli e delle più innovative strumentazioni sonar si potranno acquisire importanti informazioni sulle caratteristiche delle acque che circondano i siti archeologici (come temperatura, salsedine, ecc) e sugli oggetti trovati (le caratteristiche chimiche e strutturali). Le fasi di realizzazione dell’intervento sono le seguenti:
• Acquisizione di strumentazioni sonar, hardware e software per servizi, aggiornamento, potenziamento, per l’interpretazione dei dati scaturenti dalle ricerche dirette e strumentali del sistema già operante presso la Soprintendenza del Mare;
• Formazione e addestramento all’uso dei programmi applicativi a cura delle ditte fornitrici degli strumenti e dei software e servizi di consulenza tecnologica da parte di specialisti di settore non inseriti tra le figure istituzionali interne all’Amministrazione Regionale;
La fase di avviamento dovrà prevedere anche l’assemblaggio delle strumentazioni ecosonar, l’istallazione e la configurazione delle componenti hardware e software dedicate, indispensabili per l’inizio delle attività, con il supporto delle ditte fornitrici e degli esperti tecnici e consulenti. Dovrà inoltre essere previsto un periodo di addestramento all’uso dei programmi applicativi rivolto al personale della Soprintendenza del Mare, a cura delle ditte fornitrici delle strumentazioni e dei software dedicati. Tali fasi formative dovranno espletarsi presso i locali della Soprintendenza del Mare e sul campo. Potranno, inoltre, essere attivate collaborazioni per specifiche esigenze legate a problematiche di speciale complessità tecnico-scientifica. E’ prevista anche la formazione rivolta all’individuazione delle emergenze culturali di tipo archeologico, biologico e geologico, la mappatura delle aree ritenute sensibili, il rilievo grafico e video-fotografico e il posizionamento subacqueo georeferenziato. Il progetto infine prevede la formazione di operatori tecnici nell’utilizzo delle strumentazioni con operatività in immersione a grande profondità. Lo scopo dell’iniziativa è quello di acquisire la giusta esperienza diretta per l’individuazione delle anomalie nei siti profondi.

BUDGET
• Contributo totale del programma: € 2.977.726,00
• Co-finanziamento del progetto: € 130.680,00

DURATA
• Inizio: 1 Settembre 2012
• Fine: 31 Agosto 2015

QUADRO SETTIMO PROGRAMMA (7 ° PQ)
Chiama Riferimento N °: FP7- ENV - 2012-uno-stage Proposta Riferimento N °: 308724
TITOLO DEL PROGETTO: "ARchaeological RObot systems for the World’s Seas" (ARROWS)
L’accordo di Consorzio si basa sul Regolamento (CE) N. 1906/2006 del Parlamento Europeo e del Consiglio del 18 dicembre 2006, che stabilisce le regole per la partecipazione di imprese, centri di ricerca e università alle azioni nell'ambito del Settimo Programma Quadro e per la diffusione dei risultati della ricerca (2007-2013), adottato il 21/11/2013.
Partenariato:
1 . Università degli Studi di Firenze - Capofila
2 . Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto di Scienza e Tecnologie dell'Informazione " A. Faedo "
3 . Tallinna Tehnikaulikool
4 . Heriot - Watt University
5 . Edgelab Srl
6 . Albatros Marine Technology Sl
7 . Nesne Elektronik Tasarim Ve Danismanlik Ltd.
8 . Twi limitata
9 . Regione Sicilia – Soprintendenza del Mare
10 . Eesti Meremuuseum

Dirigente Generale: Sergio Gelardi
Project Manager e Funzionario Delegato: Sebastiano Tusa
Responsabile dell'attuazione tecnico scientifica: Stefano Zangara
Responsabile Unico del Procedimento: Enrico Lercara

ARROWS PROJECT
ARCHAEOLOGICAL ROBOT SYSTEM FOR THE WORLD’S SEAS
The project is supported by the European Commission under the Environment Theme of the 7th Framework Programme for Research and Technological Development. ARROWS proposes to adapt and develop low cost autonomous underwater vehicle technologies to significantly reduce the cost of archaeological operations, covering the full extent of archaeological campaign. Benefiting from the significant investments already made for military security and offshore oil and gas applications, the project aims to demonstrate an illustrative portfolio of mapping, diagnosis, excavation and security tasks. ARROWS approach is to identify the archaeologists’ requirements in all phases of the campaign, identify problems and propose technological solutions with the technological readiness levels that predict their maturation for exploitation within 3-5 years. The individual technologies are then developed during the course of the project using agile development method comprising rapid cycles of testing and comparison against the end user requirements. To ensure the wide exploitability of the results the requirements are defined and the solutions are tested in two historically significant but environmentally very different contexts, in The Mediterranean Sea and in The Baltic Sea. Both immediate, low risk and long term, high risk developments will be pursued. In particular:
• Fast a low cost horizontal surveys of large areas using customised AUVs with multimodal sensing.
• Fast and low cost semi-automated data analysing tools for site and object relocation
• High quality maps from better image reconstruction methods and better localization abilities of AUVs.
• Shipewreck penetration and internal mapping using small low cost vehicles localising using fixed pingers.
• Soft excavation tool for diagnosis and excavation of fragile objects • Mixed reality environments for virtual exploration of archaeological sites.
• Active intrude detection methods
The ARROWS consortium comprises expertise from underwater archaeology, underwater engineering, robotics, image processing and recognition from academia and industry.

Arrows Project - Firenze 10 novembre 2014
ARROWS - “In the field of robotic archaeology: Robotics and ICT for knowledge, protection and management of Underwater Cultural Heritage”
Si è svolto il 10 novembre 2014 presso l’Auditorium di S.Apollonia in Firenze il One-day ARROWS Workshop organizzato in parallelo con il 18th ICOMOS General Assembly and Scientific Symposium 2014. Il workshop ha visto la partecipazione di numerosi specialisti del settore dell’archeologia subacquea e della ricerca di nuove tecnologie applicate allo studio del patrimonio sommerso che hanno messo a confronto le immense potenzialità di collaborazione tra le autorità preposte alla salvaguardia ed alla tutela del patrimonio culturale sommerso, il mondo accademico e quello della ricerca scientifica e tecnologica, con specifico riferimento al Progetto ARROWS.
Il Soprintendente del Mare Sebastiano Tusa ed il Prof. Benedetto Allotta del Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Firenze, organizzatori dell’evento, hanno accolto un nutrito numero di specialisti del settore e coordinato il confronto ed il dibattito tra studiosi e tecnici. Oltre al Soprintendente Sebastiano Tusa hanno partecipato per la Soprintendenza del Mare Pietro Selvaggio, Floriana Agneto e Stefano Zangara.

The One-day ARROWS Workshop was held in Florence at St. Apollonia Auditorium during the 18th ICOMOS General Assembly and Scientific Symposium, on 10th November 2014.
Several underwater archaeologists and specialists in new technologies applied to the submerged Cultural Heritage research took part in the Workshop, discussing the useful collaboration between Public Authorities, Academic and Scientific Institutions and the new technologies involved in ARROWS Project.
The Superintendent of the Sea Sebastiano Tusa and the Prof. Benedetto Allotta of the Florence University-Engineering Department - coordinators of the Project - as host and chairman have been called to coordinate the debate between archaeologists and technicians. With the Superintendent Sebastiano Tusa the Superintendence of the Sea was represented by Pietro Selvaggio, Floriana Agneto and Stefano Zangara.

- Sebastiano Tusa, Soprintendenza del Mare, Regione Siciliana
Introduzione
- Andrea Caiti, Centro Interdipartimentale di Ricerca “E.Piaggio”, Università di Pisa
The THESAURUS Project: towards the development of robots specially designed for underwater archaeology
- Benedetto Allotta, MDM, Dipartimento Ingegneria Industriale, Università di Firenze
The ARROWS Project: challenges, achievements, perspectives
- Pamela Gambogi, Soprintendenza per i Beni Archeologici della Toscana
Knowledge, protection and management of the Underwater Cultural Heritage in Tuscany: is the robotics the future?
- Katerina Dellaporta, Greek Ministry of Culture
Greece’s framework for the protection of Underwater Cultural Heritage
- David Scaradozzi, Dipartimento Ingegneria dell’Informazione, Università Politecnica delle Marche
Discovering the sea: New frontiers in Data Gathering and Analysis
- Fabio Bellavia, Dipartimento Ingegneria dell’Informazione, Università di Firenze
Computer vision for underwater applications
- Annalisa Zarattini, Soprintendenza per i Beni Archeologici del Lazio
The need for cooperation to protect WW1 cultural underwater remains
- Priit Lätti, Estonian Maritime Museum
AUV and the Baltic Sea. Archaeologist’s perspectives
- Daniel Roig, Albatros Marine Technology
Buoyancy change immersion systems to improve archaeological visual inspection efficiency
- Massimo Capulli, Università di Udine
The wreck “Grado 2” (III B.C.) : from the sea museum to the underwater museum
- Nikolaos Tsiogkas, Heriot-Watt University
Facilitating underwater archaeology missions using ontology world modelling
- Koby Sharvit, Israeli Antiquities Authority
Using Marine Robotic technology to protect and manage Underwater Cultural Heritage in danger
- Michele Cocco, Adgelab s.r.l.
Smart, cheap and sexy: a new class of AUVs for a new Underwater Archeology
- Marco Reggiannini, ISTI-CNR Pisa Can Dede, NESNE Electronics & Izmir Institute of Technology
Underwater Cleaning Systems
- Jon Henderson, University of Nottingham
Recent work in high resolution optical survey for the presentation of Underwater Cultural Heritage
- Jeff Royal, RPM Nautical Foundation
Current archaeological applications for AUV technology
- Steven Baines, TWI Ltd
Technologies for AUV hulls and power supply
- George Papatheodorou, Lab. of Marine Geology & Physical Oceanography, Geology Dept. University of Patras
Marine Geoarchaeology – an emerging scientific field: case studies from Eastern Mediterranean Sea
- Harun Ozdas, University of Dokuz Eylul-Institute of Marine Science, Izmir
Shipwrecks along the coast of Bodrum peninsulas and protection-monitoring alternatives