A IA na arqueologia abre caminho a novas descobertas

A arqueologia, o estudo da história antiga através da escavação e análise de artefactos, enfrenta frequentemente desafios como vastas áreas para explorar e a natureza frágil dos artefactos. Os métodos tradicionais podem ser demorados e até fazer com que sítios ou tesouros ocultos sejam ignorados. A inteligência artificial (AI) pode ajudar neste processo. Por exemplo, uma descoberta recente na Península de Yucatán utilizou aprendizagem profunda para revelar mais de 60 000 sítios arqueológicos maias antigos anteriormente desconhecidos, escondidos sob uma vegetação densa.

Em particular, a visão computacional pode ajudar os arqueólogos a analisar imagens para detetar artefactos e mapear com precisão sítios antigos. A análise de imagens pode ajudar a revelar padrões ocultos nas paisagens ou até a reunir artefactos partidos, acelerando as descobertas e preservando até os mais pequenos detalhes da nossa história e cultura. Os arqueólogos estão a desbloquear novas formas de explorar o nosso passado baseadas em IA, mais rápidas, precisas e esclarecedoras do que nunca.

O crescimento das técnicas de arqueologia baseadas em IA#

A IA começou a ganhar destaque na arqueologia no final do século XX, graças aos avanços na análise de dados. Na década de 1990, os arqueólogos começaram a utilizar aprendizagem automática e mineração de dados para analisar as grandes quantidades de informação que recolhiam. Um dos primeiros grandes sucessos foi utilizar a IA para prever onde poderiam existir sítios arqueológicos com base em padrões de dados históricos e geográficos, transformando a forma como as escavações eram planeadas.

Um dos primeiros exemplos do papel crescente da IA na arqueologia é o trabalho da Iconem, uma empresa sediada em Paris e fundada em 2010. A Iconem utiliza drones e IA para criar modelos digitais 3D de monumentos históricos ameaçados por guerras, conflitos e degradação natural. Ao captar milhares de imagens, a Iconem documentou sítios em mais de 20 países, incluindo as ruínas antigas de Pompeia, cidades assírias no Iraque e mosteiros budistas no Afeganistão. Estas preservações digitais são recursos valiosos para a educação e a investigação, especialmente no caso de sítios de difícil acesso ou que foram danificados.

Fig. 1 Modelo 3D da Iconem de Palmira, na Síria, antes de ser destruída em 2015.

Em 2021, a IA já era utilizada para restaurar artefactos antigos. Projetos como a iniciativa RePAIR, em Itália, utilizaram robôs para reunir cuidadosamente objetos frágeis provenientes de locais como Pompeia. Atualmente, o papel da IA na arqueologia continua a expandir-se, ajudando em tarefas como a decifração de textos antigos e a análise de imagens de satélite. A IA tornou-se uma ferramenta essencial para revelar e preservar a nossa história.

Como a visão computacional é utilizada na arqueologia#

A visão computacional é um ramo da IA que permite aos computadores compreender e interpretar dados visuais. Na arqueologia, a visão computacional ajuda os investigadores a analisar artefactos, mapear sítios antigos e até reconstruir estruturas históricas. Ao processar imagens e vídeos através de aprendizagem profunda, a visão computacional pode extrair informações que facilitam a preservação e a interpretação de descobertas arqueológicas.

Análise de artefactos com visão computacional#

Os arqueólogos encontram frequentemente milhares de fragmentos, como peças de cerâmica, ossos e outros materiais, durante as escavações. Tradicionalmente, identificar e catalogar estas peças exige muito tempo e conhecimentos especializados. No entanto, com a visão computacional, este processo pode ser automatizado. Por exemplo, o projeto Arch-I-Scan, da Universidade de Leicester, utiliza reconhecimento de imagens e aprendizagem automática para identificar e registar automaticamente detalhes de fragmentos de cerâmica. O sistema pode analisar fotografias captadas por dispositivos portáteis e classificar artefactos por tamanho, forma, design e textura.

Fig. 2 O Arch-I-Scan pode ajudar a reconhecer e registar detalhes de vestígios de cerâmica.

Mapeamento de sítios arqueológicos baseado em visão#

A IA é especialmente útil nas fases iniciais dos projetos arqueológicos. Pode ajudar a identificar potenciais sítios arqueológicos antes do início de qualquer escavação e reduzir o risco de danificar áreas históricas. Ao processar imagens aéreas ou de satélite, modelos de visão computacional como o Ultralytics YOLOv8 podem utilizar a deteção de objetos para detetar sítios enterrados. O YOLOv8 pode ser treinado para detetar alterações subtis numa paisagem que possam indicar a presença de estruturas enterradas, como muros, estradas ou edifícios antigos. Na verdade, ligeiras variações na cor do solo, no crescimento da vegetação ou na textura do terreno podem até indicar vestígios subterrâneos.

Fig. 3. Utilização da IA para identificar locais de escavação (Fonte: ArchAI).

Um bom exemplo disso é um estudo de caso na região do Alto Minho, em Portugal. Os investigadores desenvolveram um modelo de IA treinado com mamoas anotadas, utilizando uma técnica chamada aumento de dados, que expande o conjunto de dados ao criar novos exemplos de treino semelhantes. O sistema de IA pode sugerir potenciais localizações de novas mamoas. Apesar do desafio dos falsos positivos devido à perspetiva aérea dos dados LiDAR, esta abordagem alcançou uma taxa de sucesso de 72,53% após validação por especialistas.

Reconstrução 3D de artefactos antigos#

Os arqueólogos encontram frequentemente peças partidas em vez de artefactos intactos durante as escavações. Tradicionalmente, reunir estes fragmentos é uma tarefa lenta e meticulosa. No entanto, a reconstrução 3D assistida por IA é muito mais rápida. Utilizando modelos digitais 3D, os algoritmos podem analisar as formas dos fragmentos e reconstruir com precisão os artefactos originais. Este processo poupa tempo, fornece medições precisas e permite compreender melhor os artefactos, oferecendo informações mais profundas sobre as culturas que os criaram.

Fig. 4. Reconstrução 3D de fragmentos.

IA na arqueologia subaquática#

Uma área entusiasmante da IA na exploração do passado é a arqueologia subaquática. Em Baiae, uma cidade romana submersa ao largo da costa italiana, a IA está a ajudar a monitorizar e preservar as ruínas antigas sob o mar. A WSense, uma startup especializada em comunicação subaquática, desenvolveu uma rede de modems acústicos e sensores alimentados por IA. Estes sistemas adaptam-se às alterações das condições marítimas em tempo real e transmitem dados ambientais. Permitem monitorizar o sítio remotamente, ajudam os mergulhadores a comunicar e a navegar debaixo de água e poderão em breve estar disponíveis para turistas através de tablets inteligentes interativos.

Fig. 5 Mergulhadores exploram as ruínas subaquáticas de Baiae, em Nápoles, Itália.

Utilização da IA para compreender textos antigos#

A IA também está a fazer progressos na decifração de textos antigos. O Ithaca, da DeepMind, uma ferramenta de ponta, utiliza aprendizagem profunda para restaurar inscrições danificadas, determinar a sua origem e datá-las com precisão. Treinado com um enorme conjunto de dados de inscrições gregas, o Ithaca consegue restaurar textos com uma precisão de 62% e datá-los num intervalo de 30 anos em relação à sua idade verdadeira. A IA está a redefinir a investigação histórica ao permitir que os académicos reexaminem períodos fundamentais da história grega com maior precisão. Quando combinados com conhecimentos especializados humanos, os sistemas de IA podem melhorar significativamente a precisão das restaurações de textos.

Fig. 6 Exemplo de uma inscrição restaurada que remonta a 485/4 BCE.

Vantagens e desvantagens da utilização da IA na arqueologia#

A IA oferece muitos benefícios ao campo da arqueologia e pode ajudar os arqueólogos a revelar padrões e informações que, de outro modo, poderiam passar despercebidos. Eis alguns dos principais benefícios da IA na arqueologia:

• Melhora a precisão na identificação e classificação de artefactos.
• Reduz o erro humano, conduzindo a interpretações mais precisas.
• Garante que as descobertas se baseiam em dados sólidos e não em preconceitos pessoais.
• A IA ajuda a criar registos detalhados de artefactos que podem ser partilhados em todo o mundo.
• As inovações inteligentes facilitam a colaboração entre investigadores e a preservação do valioso património cultural para as gerações futuras.

Apesar dos muitos benefícios, existem também desafios relacionados com a dependência da IA na arqueologia. Eis alguns dos principais desafios da IA na arqueologia:

• As ferramentas digitais podem ofuscar os métodos arqueológicos tradicionais.
• As competências práticas e as técnicas desenvolvidas ao longo de séculos podem perder a sua importância.
• As preocupações éticas, como a proteção do património cultural e dos direitos dos povos indígenas, exigem uma análise cuidadosa.
• A dependência excessiva da tecnologia pode reduzir o pensamento crítico e a criatividade que os conhecimentos especializados humanos acrescentam à arqueologia.

De modo geral, é importante encontrar um equilíbrio que apoie, em vez de substituir, as práticas arqueológicas tradicionais. A comunicação aberta entre especialistas em IA e arqueólogos é essencial para manter esse equilíbrio.

Que fatores influenciam a implementação da IA na arqueologia?#

A integração da IA na arqueologia exige um planeamento cuidadoso para garantir que complementa, em vez de substituir, os métodos tradicionais. Para introduzir ferramentas de IA com sucesso na investigação arqueológica, é importante seguir alguns passos fundamentais. Primeiro, define objetivos claros para a utilização da IA, seja para acelerar a análise de dados, melhorar a classificação de artefactos ou ajudar no mapeamento de sítios. Ter objetivos específicos ajuda-te a escolher as ferramentas de IA adequadas às necessidades da tua investigação.

Depois, ao selecionar ferramentas de IA, considera até que ponto se adequam aos teus objetivos arqueológicos. Idealmente, as ferramentas devem ser escaláveis, capazes de processar quantidades crescentes de dados e fáceis de utilizar, para que os arqueólogos possam usá-las eficazmente sem necessitarem de conhecimentos técnicos aprofundados. Também é importante considerar a relação custo-benefício, uma vez que as soluções de IA podem ser dispendiosas de implementar e manter.

Conclusão das nossas descobertas#

A IA está a transformar a arqueologia, tornando-a mais rápida, precisa e acessível. Ao analisar grandes quantidades de dados, revelar sítios ocultos e restaurar artefactos antigos, a IA está a melhorar a forma como exploramos e compreendemos o passado. A sua capacidade de processar informações de forma rápida e precisa permite aos arqueólogos fazer descobertas que, com os métodos tradicionais, demorariam anos a alcançar. À medida que a IA continua a evoluir, o seu potencial para revelar ainda mais sobre a nossa história é ilimitado. O futuro da arqueologia parece promissor, com a IA a desempenhar um papel fundamental na preservação do nosso património cultural e no aprofundamento da nossa compreensão das civilizações antigas.

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