维苏威挑战是一个正在进行的项目，它结合了"数字展开"技术与众包机器学习，用于破解所谓的赫库兰尼姆古卷——这些有着2000年历史、严重碳化的莎草纸卷因过于脆弱而无法物理展开。这项工作最近获得了新的推进力。一支研究团队制作了自己的现代模拟莎草纸卷，并像对待原件一样将其碳化，以此验证一种筛选方法，用来判断哪些赫库兰尼姆古卷是用铅基墨水书写的，从而找出最有可能进一步分析的候选卷轴。他们在发表于《公共科学图书馆·综合》期刊的新论文中描述了这一过程。
正如此前报道的那样，公元79年维苏威火山爆发摧毁的不仅仅是古罗马度假胜地庞贝城。该地区其他几座城市，包括富裕的飞地赫库兰尼姆，也被称为火山碎屑涌浪和火山碎屑流的高温气体云所吞噬。但即便如此，一些罗马财富的遗存还是保留了下来。赫库兰尼姆的一座豪华住宅——据信曾属于一个名叫皮索的人——保存了数百卷珍贵的莎草纸文稿，这些文稿被火山气体烧成了碳化物。
这些卷轴一直埋在火山泥下，直到18世纪才从一个房间中被发掘出来，考古学家认为这个房间曾是伊壁鸠鲁派哲学家菲洛德姆斯的私人工作图书馆。少数被打开的残片帮助学者们辨识出多种希腊哲学文本，包括伊壁鸠鲁的《论自然》以及菲洛德姆斯本人的几部作品，还有少量拉丁文作品。但超过600卷未展开的卷轴过于脆弱，长期以来人们认为它们永远无法被阅读，因为哪怕只是触碰都可能使其碎裂。
肯塔基大学布伦特·西尔斯的实验室多年来一直致力于破解赫库兰尼姆古卷。他采用了一种不同的"虚拟展开"受损卷轴的方法，并于2016年用这种方法"打开"了一卷在死海西岸发现的卷轴，揭示出《利未记》的最初几节经文。这卷所谓的恩戈迪卷轴是从一座约公元600年被大火摧毁的古代犹太会堂的约柜中发掘出来的。肉眼看去，它像一小块木炭，脆弱到没有任何安全的方式可以分析其内容。
该团队的方法结合了数字扫描与微型计算机断层扫描技术——这是一种常用于癌症成像的无创技术——以及分割技术来数字化生成页面，并辅以纹理处理和展平技术。随后他们开发了软件（体积制图术）来虚拟展开卷轴。
许多埃及抄写员使用的墨水含有大量金属痕迹，包括铅，这使它们非常适合用X射线成像。然而，更古老的赫库兰尼姆古卷是用碳基墨水（木炭和水）书写的，因此在扫描中不会产生同样的荧光效果；莎草纸有墨水部分与无墨水部分之间的X射线吸收几乎没有差异。西尔斯仍然能够捕捉到细微的纹理差异，训练了一个人工神经网络来完成这项工作。
寻找铅基墨水
道格拉斯·塞勒是一名退休发明家，当时他正在与伯克利SETI合作开发一种名为Panoseti的新型望远镜，期间他听说了赫库兰尼姆古卷的故事，以及长期困扰西尔斯等人数字展开和破译工作的信噪比过低问题。2016年，科学家在一卷含铅的卷轴的两个残片中辨识出了字母，这表明一些卷轴可能是用铅基墨水书写的。于是塞勒着手测试哪些卷轴是用铅基墨水书写的，并组建了一支跨学科团队来协助此事，其中包括两名退休的伯克利化学家和一名在古埃及墨水方面具有专长的伯克利考古学研究生。
作者们购买了现代埃及莎草纸——其制作方式仍与两千年前的莎草纸类似——以及来自日本的传统灯黑墨水。他们向墨水中添加不同量的硝酸铅，制作出具有不同铅浓度的样本。一组高中生用蘸有不同墨水的芦苇笔，在莎草纸上抄写了包括《圣经》、《星球大战》以及20世纪60年代电视剧《outer limits》在内的多种引文。这些模拟卷轴通过CT扫描进行成像，以验证不同的铅浓度。
随后，团队在高温炉中将卷轴碳化，以模拟原始的赫库兰尼姆古卷，物理学家、论文合著者杰克·拉曼纳在马里兰州美国国家标准与技术研究院中子研究中心为这些碳化模型制作了3D X射线扫描图像。"那些字母亮得就像圣诞树一样，"塞勒说，并补充道，"你能让电子做到这样的事情真是太神奇了。"同样来自美国国家标准与技术研究院的合著者迈克尔·塞勒斯·多尔蒂改造了他此前编写的一款软件程序——原本用于展开锂离子电池内部所谓"果冻卷"结构的CT扫描——用来数字展开这些模拟卷轴，揭示出其中的文字。
这对维苏威挑战来说是个好消息。该项目于2023年首次为破译出最初几个字母颁发了奖项，并于次年为生产出首份可读文本颁发了70万美元的大奖。去年，团队成功生成了牛津大学博德利图书馆馆藏卷轴（PHerc. 172）内部的首张X射线图像。今年早些时候，PHerc. 1667被完整解读，揭示其为一篇关于伦理与人类道德进步的哲学论著。塞勒等人的这项工作有望加快这一艰苦的破译进程。
"如果墨水中含铅，你会得到一个非常强烈的信号，所以你确实需要去寻找含铅的卷轴，"塞勒说。"他们在阅读很多卷轴时遇到困难，原因就是碳墨在碳纸上的对比度太低。我们相当确信，如果他们开始寻找铅，或者让我们来寻找铅，这将有助于整个破译过程。"即便是一台手持式X射线荧光扫描仪，也足以判断哪些卷轴是最有希望进一步分析的候选对象。
"老实说，走到今天这一步，对我来说和我们的研究本身一样独特，"塞勒说。"我是说，无机化学、莎草纸、X射线断层扫描、人工智能——这真是一群相当多元的科学家，运用了相当多元的方法，才走到这一步：没错，如果那些卷轴里真的含铅，你们就能更清楚地读出这些图像。我可以给你们打十比一的赌注。我们当然希望这是我们团队的功劳，但如果其他团队要采用这个思路——那也没关系——我们并不在意。"
《公共科学图书馆·综合》期刊，2026年。DOI: 10.1371/journal.pone.0353485（关于DOI）。
Q&A
Q1：维苏威挑战是什么？
A：维苏威挑战是一个正在进行的项目，结合"数字展开"技术与众包机器学习，用于破解赫库兰尼姆古卷——一批2000年前因火山爆发而严重碳化、极其脆弱无法物理展开的莎草纸卷轴。
Q2：为什么要寻找卷轴中的铅基墨水？
A：因为含铅墨水在X射线成像中信号极强，容易识别，而碳基墨水与碳化莎草纸之间对比度太低，难以扫描辨识。找出含铅墨水的卷轴，能帮助研究人员优先选择最有希望被成功破译的候选卷轴。
Q3：研究团队是如何验证这种筛选方法的？
A：团队购买现代埃及莎草纸和传统墨水，添加不同浓度的硝酸铅制成样本，让高中生用其书写文字，再将样本高温碳化模拟古卷状态，随后通过CT扫描和X射线成像技术验证含铅墨水能否被清晰识别。