L’IA in archeologia apre la strada a nuove scoperte

L'archeologia, lo studio della storia antica attraverso lo scavo e l'analisi dei reperti, deve spesso affrontare sfide come la vastità delle aree da esplorare e la fragilità dei reperti. I metodi tradizionali possono richiedere molto tempo e persino far trascurare siti o tesori nascosti. L'intelligenza artificiale (AI) può offrire un aiuto. Per esempio, una recente scoperta nella penisola dello Yucatán ha usato il deep learning per portare alla luce oltre 60.000 siti archeologici maya antichi finora sconosciuti e nascosti sotto una fitta vegetazione.

In particolare, la computer vision può aiutare gli archeologi ad analizzare le immagini per rilevare i reperti e mappare con precisione i siti antichi. L'analisi delle immagini può aiutare a individuare schemi nascosti nel paesaggio o persino a ricomporre reperti frantumati, accelerando le scoperte e preservando anche i più piccoli dettagli della nostra storia e cultura. Gli archeologi stanno scoprendo nuovi modi di esplorare il passato basati sull'AI, più rapidi, precisi e ricchi di informazioni che mai.

La crescita delle tecniche archeologiche basate sull’IA#

L'AI ha iniziato a farsi strada in archeologia verso la fine del XX secolo, grazie ai progressi nell'analisi dei dati. Negli anni Novanta, gli archeologi hanno iniziato a usare il machine learning e il data mining per analizzare le enormi quantità di informazioni raccolte. Uno dei primi grandi successi è stato usare l'AI per prevedere dove potessero trovarsi siti archeologici, basandosi su schemi storici e geografici e trasformando così la pianificazione degli scavi.

Un primo esempio del ruolo crescente dell'IA in archeologia è il lavoro di Iconem, un'azienda con sede a Parigi fondata nel 2010. Iconem usa droni e IA per creare modelli digitali 3D di monumenti storici minacciati da guerre, conflitti e degrado naturale. Acquisendo migliaia di immagini, Iconem ha documentato siti in oltre 20 paesi, tra cui le antiche rovine di Pompei, le città assire in Iraq e i monasteri buddhisti in Afghanistan. Queste riproduzioni digitali sono risorse preziose per la formazione e la ricerca, soprattutto per i siti difficili da raggiungere o danneggiati.

Fig. 1 Modello 3D di Palmira, in Siria, realizzato da Iconem prima della sua distruzione nel 2015.

Nel 2021, l'AI veniva già usata anche per restaurare reperti antichi. Progetti come l'iniziativa RePAIR in Italia hanno usato robot per ricomporre con cura oggetti fragili provenienti da luoghi come Pompei. Oggi, il ruolo dell'AI in archeologia continua ad ampliarsi e aiuta in attività come la decifrazione di testi antichi e l'analisi di immagini satellitari. L'AI è diventata uno strumento essenziale per portare alla luce e preservare la nostra storia.

Come si usa la visione artificiale in archeologia#

La visione artificiale è un ramo dell'IA che consente ai computer di comprendere e interpretare i dati visivi. In archeologia, aiuta i ricercatori ad analizzare i reperti, mappare i siti antichi e persino ricostruire strutture storiche. Elaborando immagini e video con il deep learning, la visione artificiale può estrarre informazioni che rendono più semplice preservare e interpretare i ritrovamenti archeologici.

Analisi dei reperti con la visione artificiale#

Durante gli scavi, gli archeologi trovano spesso migliaia di frammenti di ceramica, ossa e altri materiali. Tradizionalmente, identificare e catalogare questi pezzi richiede molto tempo e competenze specifiche. Con la visione artificiale, tuttavia, questo processo può essere automatizzato. Ad esempio, il progetto Arch-I-Scan dell'Università di Leicester usa il riconoscimento delle immagini e il machine learning per identificare e registrare automaticamente i dettagli dei frammenti di ceramica. Il sistema può analizzare le foto scattate con dispositivi portatili e classificare i reperti in base a dimensioni, forma, decorazione e consistenza.

Fig. 2 Arch-I-Scan può aiutare a riconoscere e registrare i dettagli dei resti di ceramica.

Mappatura dei siti archeologici basata sulla visione#

L'AI è particolarmente utile nelle fasi iniziali dei progetti archeologici. Può aiutare a individuare potenziali siti archeologici prima che inizino gli scavi e ridurre il rischio di danneggiare aree di interesse storico. Elaborando immagini aeree o satellitari, i modelli di computer vision come Ultralytics YOLOv8 possono usare il rilevamento degli oggetti per individuare siti sepolti. YOLOv8 può essere addestrato a rilevare cambiamenti impercettibili nel paesaggio che potrebbero indicare la presenza di strutture sepolte, come antiche mura, strade o edifici. Anche lievi variazioni nel colore del suolo, nella crescita della vegetazione o nella consistenza del terreno possono indicare resti sotterranei.

Fig. 3. Uso dell'IA per individuare i luoghi in cui scavare (fonte: ArchAI).

Un buon esempio è un caso di studio nella regione dell'Alto Minho, in Portogallo. I ricercatori hanno sviluppato un modello di IA addestrato su tumuli funerari annotati, usando una tecnica chiamata aumento dei dati, che amplia il set di dati creando nuovi esempi di addestramento simili. Il sistema di IA può suggerire nuove potenziali posizioni di tumuli funerari. Nonostante la difficoltà dei falsi positivi dovuti alla prospettiva aerea dei dati LiDAR, questo approccio ha raggiunto un tasso di successo del 72,53% dopo la convalida degli esperti.

Ricostruzione 3D di manufatti antichi#

Durante gli scavi, gli archeologi trovano spesso frammenti rotti invece di reperti intatti. Tradizionalmente, ricomporre questi frammenti è un lavoro lento e meticoloso. La ricostruzione 3D assistita dall'AI è invece molto più rapida. Usando modelli digitali 3D, gli algoritmi possono analizzare le forme dei frammenti e ricostruire con precisione i reperti originali. Questo processo fa risparmiare tempo, fornisce misurazioni precise e permette di comprendere meglio i reperti, offrendo informazioni più approfondite sulle culture che li hanno creati.

Fig. 4. Ricostruzione 3D di frammenti.

L'IA nell'archeologia subacquea#

Un ambito entusiasmante in cui l'IA aiuta a esplorare il passato è l'archeologia subacquea. A Baia, città romana sommersa al largo delle coste italiane, l'IA aiuta a monitorare e preservare le antiche rovine sotto il mare. WSense, una startup specializzata nelle comunicazioni subacquee, ha sviluppato una rete di modem acustici e sensori basati sull'IA. Questi sistemi si adattano in tempo reale alle mutevoli condizioni marine e trasmettono dati ambientali. Consentono di monitorare il sito da remoto, aiutano i subacquei a comunicare e orientarsi sott'acqua e potrebbero presto essere messi a disposizione anche dei turisti tramite tablet interattivi.

Fig. 5 Subacquei esplorano la rovina sommersa di Baia, a Napoli, in Italia.

Usare l'IA per comprendere i testi antichi#

L'AI sta facendo progressi anche nella decifrazione dei testi antichi. Ithaca di DeepMind usa il deep learning per restaurare iscrizioni danneggiate, determinarne l'origine e datarle con precisione. Addestrato su un enorme dataset di iscrizioni greche, Ithaca può restaurare testi con un'accuratezza del 62% e datarli entro 30 anni dalla loro età effettiva. L'AI sta ridefinendo la ricerca storica, consentendo agli studiosi di riesaminare periodi chiave della storia greca con maggiore precisione. Se combinati con le competenze umane, i sistemi di AI possono migliorare notevolmente l'accuratezza del restauro dei testi.

Fig. 6 Esempio di un'iscrizione restaurata risalente al 485/4 a.C.

Pro e contro dell'uso dell'IA in archeologia#

L'IA offre molti vantaggi al settore archeologico e può aiutare gli archeologi a scoprire modelli e informazioni che altrimenti potrebbero sfuggire. Ecco alcuni dei principali vantaggi dell'IA in archeologia:

• Migliora l'accuratezza nell'identificazione e nella classificazione dei reperti.
• Riduce l'errore umano e consente interpretazioni più precise.
• Garantisce che i risultati si basino su dati solidi anziché su pregiudizi personali.
• L'IA aiuta a creare registrazioni dettagliate dei reperti, condivisibili in tutto il mondo.
• Le innovazioni intelligenti facilitano la collaborazione tra i ricercatori e la conservazione di preziose testimonianze culturali per le generazioni future.

Nonostante i numerosi vantaggi, affidarsi all'IA in archeologia comporta anche alcune difficoltà. Ecco alcune delle principali sfide legate all'IA in archeologia:

• Gli strumenti digitali potrebbero mettere in secondo piano i metodi archeologici tradizionali.
• Le competenze pratiche e le tecniche sviluppate nel corso dei secoli potrebbero perdere importanza.
• Le questioni etiche, come la tutela del patrimonio culturale e dei diritti delle popolazioni indigene, richiedono un'attenta valutazione.
• Un'eccessiva dipendenza dalla tecnologia potrebbe ridurre il pensiero critico e la creatività che le competenze umane apportano all'archeologia.

Nel complesso, è importante trovare un equilibrio che supporti le pratiche archeologiche tradizionali anziché sostituirle. Una comunicazione aperta tra specialisti di IA e archeologi è essenziale per mantenere questo equilibrio.

Quali fattori considerare nell'implementazione dell'IA in archeologia?#

Integrare l'IA in archeologia richiede un'attenta pianificazione per assicurarsi che affianchi i metodi tradizionali anziché sostituirli. Per introdurre con successo gli strumenti di IA nella ricerca archeologica, è importante seguire alcuni passaggi fondamentali. Per prima cosa, definisci obiettivi chiari per l'uso dell'IA, che si tratti di velocizzare l'analisi dei dati, migliorare la classificazione dei reperti o facilitare la mappatura dei siti. Obiettivi specifici aiutano a scegliere gli strumenti di IA più adatti alle esigenze della tua ricerca.

Poi, quando scegli gli strumenti di AI, valuta quanto siano adatti ai tuoi obiettivi archeologici. Idealmente, gli strumenti dovrebbero essere scalabili, gestire quantità di dati crescenti ed essere facili da usare, così che gli archeologi possano utilizzarli efficacemente senza bisogno di competenze tecniche approfondite. È importante considerare anche il rapporto costi-benefici, poiché le soluzioni di AI possono essere costose da implementare e mantenere.

In sintesi#

L'AI sta trasformando l'archeologia, rendendola più rapida, precisa e accessibile. Analizzando grandi quantità di dati, individuando siti nascosti e restaurando reperti antichi, l'AI migliora il modo in cui esploriamo e comprendiamo il passato. La sua capacità di elaborare informazioni rapidamente e con precisione consente agli archeologi di fare scoperte che, con i metodi tradizionali, avrebbero richiesto anni. Con il continuo progresso dell'AI, il suo potenziale per rivelare ancora di più sulla nostra storia è enorme. Il futuro dell'archeologia è promettente: l'AI avrà un ruolo chiave nella tutela del nostro patrimonio culturale e nell'approfondimento della conoscenza delle civiltà antiche.

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