Vijftig jaar geleden, een team van wetenschappers doorkruiste Antarctica per vliegtuig, het verzamelen van radarbeelden van de ijskappen. Nutsvoorzieningen, een poging op meerdere continenten om die oude gegevens te digitaliseren en te analyseren - met hulp van Hollywood - levert onschatbare inzichten op over de vorm en stroming van de ijskappen van het zuidelijke continent en hun bijdragen aan de zeespiegelstijging naarmate de wereld warmer wordt.

Het project, een samenwerking tussen Stanford University en het Scott Polar Research Institute (SPRI) aan de Cambridge University in het VK, werd geleid door Stanford geofysicus Dustin "Dusty" Schroeder, die zo sterk geloofde in de waarde van de gegevens op de films dat hij een flink deel van zijn onderzoeksbudget op het spel zette met een ultramoderne digitale filmscanner.

"Het was een serieuze gok, maar het is zo zeldzaam dat je de mogelijkheid hebt om informatie te achterhalen uit vroege waarnemingen die de basis vormden van je vakgebied en om het toegankelijk te maken voor de moderne wetenschappelijke gemeenschap die we moesten proberen, " zegt Schröder, die assistent-professor geofysica is aan Stanford's School of Earth, Energie &Milieuwetenschappen.

De bijna 1, Eind jaren zestig en zeventig waren er 000 rollen 35 mm- en 8 mm-film verzameld als onderdeel van een Antarctisch onderzoek uitgevoerd door een internationaal consortium van Amerikaanse, Britse en Deense geowetenschappers.

De vluchten, gemaakt met behulp van een omgebouwd Amerikaans militair C-130 langeafstandsvliegtuig, waren gericht op het verkennen van Antarctica, die destijds in veel opzichten terra incognita was. "Het was het laatste onontgonnen continent, en deze wetenschappers probeerden fundamentele vragen te beantwoorden, zoals wat er onder al dat ijs zat, ' zegt Schröder.

Die historische radarmetingen zijn vandaag de dag nog steeds relevant, Schroeder zegt, en zou kunnen helpen bij het verbeteren van wetenschappelijke voorspellingen over hoe klimaatverandering het ijs op het bevroren continent beïnvloedt - een van de grootste onzekerheden in de voorspellingen van de zeespiegelstijging.

"Het IPCC [Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering] werkt er hard aan om voorspellingen voor klimaatverandering te doen tot 20, 30, 50 jaar in de toekomst, "zegt Schroeder. "Met deze oude platen, we weten hoe Antarctica er 40 jaar geleden uitzag, zodat we kunnen zien hoe goed onze modellen de veranderingen in het verleden die hebben plaatsgevonden nauwkeurig kunnen simuleren. Als ze dat doen, dat geeft ons meer vertrouwen in hun prognoses voor de toekomst."

Oude film nieuw leven inblazen

Uitgevoerd in de loop van ongeveer een decennium, bij de luchtonderzoeken werd Antarctica herhaaldelijk doorkruist, in totaal ongeveer een kwart miljoen lijnmijlen, en met behulp van ijsdoordringende radar om onder het oppervlak te kijken tot een diepte van ongeveer 3 mijl.

Omdat digitale harde schijven toen nog niet bestonden, wetenschappers legden de radargegevens vast op analoge film, die vervolgens met de hand moesten worden ontwikkeld en nauwgezet geanalyseerd. "Ze zouden een licht door de film schijnen om de kronkels en beelden te zien die zijn opgenomen op de analoge plaat van de film zelf, of ze zouden afdrukken van de film moeten maken om ze te bestuderen, ', zegt Schröder.

In de tussenliggende jaren is Er zijn digitale filmscanners ontwikkeld die nieuwe details uit oude film kunnen halen. "We kunnen nu in de gescande afbeeldingen veel zwakkere kenmerken zien dan waarneembaar voor het menselijk oog, ' zegt Schröder.

Schroeder is niet de eerste die op het idee komt om oude wetenschappelijke film door moderne scanners te laten lopen om alle nuttige gegevens eruit te wringen. Een project in het Lawrence Livermore National Laboratory omvat het restaureren en digitaliseren van oude films van atoombomtests om moderne computermodellen van nucleaire ontploffingen te verbeteren.

Lasergrafiek, een filmscannerbedrijf gevestigd in Irvine, Californië, leverde de scanners die werden gebruikt in zowel de Livermore- als de Antarctische projecten. Het specifieke model dat Schroeder gebruikte, kostte ongeveer $ 100, 000 en kan film scannen met maximaal 30 frames per seconde bij een resolutie van 5K.

Voordat de vintage films konden worden geanalyseerd, Stanford- en SPRI-onderzoekers moesten catalogiseren, bewaar ze en bereid ze voor in een formaat dat de digitale scanner aankan.

De ongeveer 1, 000 rollen Antarctische film werden opgeslagen in een museum in het VK, en Schroeder had toestemming van SPRI-directeur Julian Dowdeswell om toegang te krijgen. "Ik kende Dusty nog van toen we een paar jaar geleden deel uitmaakten van een gezamenlijk radarprogramma in de lucht, dus ik was blij om met hem te werken, gezien zijn gedetailleerde expertise in de analyse en interpretatie van radargegevens, ' zegt Dowdeswell.

De kwetsbaarheid van de films, echter, en het feit dat ze ook belangrijke historische artefacten waren van poolonderzoek, betekende dat ze het museum niet konden verlaten. Om de film te digitaliseren, Schroeder en zijn scanner - waarvoor twee mensen nodig waren - moesten naar Cambridge reizen.

Met de hulp van twee kunsthistorici die hij voor het project inhuurde, Schroeder bracht twee weken door aan de Universiteit van Cambridge om nauwgezet honderden filmrollen te catalogiseren en vervolgens te splitsen tot ongeveer 75 rollen die de digitale scanner kon lezen. "We waren 14 tot 16 uur per dag in het museum. We werden ontvangen op de universiteit van Cambridge en aten in de eetzaal van de faculteit, "zegt Schroeder. "Het was een heel Harry Potter-achtige ervaring."

Alles verteld, de Antarctische radarmetingen die op de film waren opgeslagen, namen 80 terabyte aan gegevens in beslag, die Schroeder op 12 harde schijven terug naar Stanford vervoerde voor analyse.

Met dank aan de Academie

Er moest nog een laatste hindernis worden genomen voordat Schroeder het gevoel had dat het scannen voltooid was:naast de honderden rollen ontwikkelde film, er waren ongeveer 70 cartridges met onontwikkelde 8 mm-film.

"De 8 mm-film bevatte radiometrische informatie die op de 35 mm-film niet aanwezig was, "zegt Schroeder. "Het gebruik van die informatie was een van de dingen waar ik het meest enthousiast over was tijdens het project."

Maar ondanks al zijn inspanningen, Schroeder kon in het VK geen plek vinden waar nog het oude filmformaat werd ontwikkeld. Nu zijn tijd in Cambridge ten einde loopt, Schroeder gaf het bijna op, maar toen kreeg hij een idee.

"Ik ging naar Oscars.com, omdat ik dacht dat ze verstand hadden van film, "zegt hij. "Dat leidde me naar de Academy of Motion Picture Arts and Sciences, en opmerkelijk genoeg konden ze me in contact brengen met enkele filmontwikkelaars in Californië. Dus, Daar wil ik de Academie voor bedanken."

Schroeder mocht de onbelichte 8mm-film naar Californië vervoeren voor de ontwikkeling, maar op één voorwaarde:hij moest het bij de hand dragen en het nooit uit het oog verliezen. Die bepaling leidde tot een gespannen discussie op Heathrow Airport toen Schroeder weigerde de beveiliging de film te laten maken. "Ik was daar en hield de film vast, en hen te vertellen:'Dit is een onbetaalbaar klimaatrecord! Vind je het prettig om het te vernietigen?'" Zegt Schroeder. "Uiteindelijk kwamen we tot overeenstemming en slaagde ik erin het vliegtuig te halen."

De film werd uiteindelijk verscheept naar Pro8mm, een filmverwerkingsbedrijf op slechts drie kilometer van de Warner Bros. Studio in Burbank, Californië. Hoewel het bedrijf Schroeder waarschuwde om zijn hoop niet te vestigen op zo'n oude film, ze waren in staat om alles in een dag te digitaliseren.

Om de nieuw gedigitaliseerde radargegevens te begrijpen, Schroeder werkte samen met computerwetenschappers van Stanford die computervisie en machine learning-technieken toepasten om automatisch sleutelnummers op de gescande filmbeelden te lezen en vast te leggen.

De cijfers vertegenwoordigden informatie over de configuratie van de radarantennes en tijdstempels van de vluchten die, in combinatie met de handgeschreven logboeken van de wetenschappers, leverde waardevolle informatie over de lengte- en breedtegraad op. "Om iets nuttigs met de gegevens te doen, we moesten alle gedrukte cijfers uit de film halen, " zegt John Emmons, een informatica-doctoraatsstudent aan Stanford die aan het project werkte.

Emmons ontwikkelde een programma om te lezen of te raden welk getal een cijfer vertegenwoordigt, zelfs als het cijfer op film stond die ondersteboven was gedraaid, of omgekeerd, of gedeeltelijk bedekt door plakband.

Keith Winstein, een assistent-professor computerwetenschappen aan de adviseur van Stanford en Emmons, zegt dat hij opgewonden was om aan zo'n ongewoon project te werken. "De mogelijkheid om big data-analyse en computervisietechnieken te gebruiken om een ​​bijdrage te leveren aan de glaciologie - dat is iets zeldzaams en opwindends voor ons, ' zegt Winstein.

Schroeder zegt dat de resultaten van de voorlopige analyses van de verwerkte gegevens door zijn team er veelbelovend uitzien. "Onze afbeeldingen tonen ijslagen die in de oudere publicaties niet zichtbaar waren omdat de resolutie van de gescande film zoveel hoger is, ' zegt Schröder.

Niet alleen kunnen wetenschappers nu meer zien in de oude films, ze kijken er ook met een frisse blik naar - een die profiteert van een halve eeuw wetenschappelijke terugblik. "Deze gegevens zijn verzameld in een tijd dat er niet veel bekend was over de Antarctische ijskap, "zegt Schroeder. "Sindsdien, wetenschappers hebben kanalen gevonden onder de ijsplaten en we weten meer over hoe aardingslijnen werken. We begrijpen dat Antarctica een veel dynamischere plek is dan we destijds dachten. Als we nu naar deze film kijken, we kunnen het bewijs van veel van deze dingen in de oude archieven zien omdat we weten waar we op moeten letten."

De groep van Schroeder verwacht volgend jaar de resultaten van hun project te publiceren en ze werken samen met Stanford Libraries om de gegevens openbaar beschikbaar te maken via een online virtuele tentoonstelling.

Meer en meer, Schroeder zegt dat zijn gok op de high-end filmscanner eruitziet als een slimme gok. "Sindsdien hebben we gehoord van andere soortgelijke ijsdoordringende onderzoeken in de lucht van Antarctica en Groenland die ook op film zijn vastgelegd en we werken eraan om ze ook te digitaliseren, " zegt hij. "De scanner is een veel interessantere en duurzamere investering geweest dan ik dacht dat het zou zijn."