A IA na arqueologia abre caminho para novas descobertas

A arqueologia, o estudo da história antiga por meio da escavação e análise de artefatos, costuma enfrentar desafios como a necessidade de explorar áreas extensas e a fragilidade dos artefatos. Os métodos tradicionais podem consumir muito tempo e até fazer com que sítios ou tesouros ocultos passem despercebidos. A inteligência artificial (AI) pode ajudar nesse trabalho. Por exemplo, um avanço recente na Península de Yucatán usou aprendizado profundo para descobrir mais de 60.000 sítios arqueológicos maias antigos, até então desconhecidos e escondidos sob uma vegetação densa.

Em particular, a visão computacional pode ajudar arqueólogos a analisar imagens para detectar artefatos e mapear sítios antigos com precisão. A análise de imagens pode revelar padrões ocultos nas paisagens ou até reunir artefatos quebrados, acelerando as descobertas e preservando até os menores detalhes da nossa história e cultura. Arqueólogos estão descobrindo novas maneiras, impulsionadas pela AI, de explorar o passado com mais rapidez, precisão e profundidade do que nunca.

O crescimento das técnicas de arqueologia baseadas em IA#

A AI começou a ganhar força na arqueologia no fim do século XX, graças aos avanços na análise de dados. Na década de 1990, arqueólogos começaram a usar aprendizado de máquina e mineração de dados para analisar as enormes quantidades de informações coletadas. Um dos primeiros grandes sucessos foi usar a AI para prever onde poderiam estar sítios arqueológicos com base em padrões históricos e geográficos, transformando o planejamento das escavações.

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

Fig. 1 Modelo 3D de Palmira, na Síria, criado pela Iconem antes de ser destruído em 2015.

Em 2021, a AI já era usada até para restaurar artefatos antigos. Projetos como a iniciativa RePAIR, na Itália, usaram robôs para reunir cuidadosamente peças frágeis de locais como Pompeia. Hoje, o papel da AI na arqueologia continua a se expandir, ajudando em tarefas como decifrar textos antigos e analisar imagens de satélite. A AI se tornou uma ferramenta essencial para descobrir e preservar nossa história.

Como a visão computacional é usada 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 pesquisadores a analisar artefatos, mapear sítios antigos e até reconstruir estruturas históricas. Ao processar imagens e vídeos com aprendizado profundo, a visão computacional pode extrair informações que facilitam a preservação e a interpretação de descobertas arqueológicas.

Análise de artefatos com visão computacional#

Durante as escavações, os arqueólogos encontram muitas vezes milhares de fragmentos, como cerâmica, ossos e outros materiais. Tradicionalmente, identificar e catalogar essas peças exige muito tempo e conhecimento especializado. No entanto, com a visão computacional, é possível automatizar esse processo. Por exemplo, o projeto Arch-I-Scan da Universidade de Leicester usa reconhecimento de imagens e aprendizado de máquina para identificar e registrar automaticamente detalhes de fragmentos de cerâmica. O sistema pode analisar fotos capturadas com dispositivos portáteis e classificar artefatos por tamanho, forma, padrão e textura.

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

Mapeamento de sítios arqueológicos com visão computacional#

A AI é especialmente útil nas etapas iniciais dos projetos arqueológicos. Ela pode ajudar a identificar possíveis sítios arqueológicos antes do início das escavações e reduzir o risco de danificar áreas históricas. Ao processar imagens aéreas ou de satélite, modelos de visão computacional como o Ultralytics YOLOv8 podem usar a detecção de objetos para identificar sítios soterrados. O YOLOv8 pode ser treinado para detectar mudanças sutis na paisagem que possam indicar a presença de estruturas soterradas, como muros, estradas ou edifícios antigos. De fato, pequenas variações na cor do solo, no crescimento da vegetação ou na textura do terreno podem até indicar vestígios subterrâneos.

Fig. 3. Uso da IA para identificar locais para escavação (fonte: ArchAI).

Um bom exemplo disso é um estudo de caso na região do Alto Minho, em Portugal. Os pesquisadores desenvolveram um modelo de IA treinado com túmulos pré-históricos anotados usando uma técnica chamada aumento de dados, que expande o conjunto de dados criando novos exemplos de treinamento semelhantes. O sistema de IA pode sugerir possíveis locais para novos túmulos. Apesar do desafio dos falsos positivos decorrentes da perspectiva aérea dos dados LiDAR, essa abordagem alcançou uma taxa de sucesso de 72,53% após validação por especialistas.

Reconstrução 3D de artefatos antigos#

Durante as escavações, arqueólogos costumam encontrar peças quebradas em vez de artefatos intactos. Tradicionalmente, reunir esses fragmentos é uma tarefa lenta e meticulosa. No entanto, a reconstrução 3D assistida por AI é muito mais rápida. Com modelos digitais 3D, algoritmos podem analisar as formas dos fragmentos e reconstruir com precisão os artefatos originais. Esse processo economiza tempo, fornece medições precisas e oferece uma compreensão melhor dos artefatos, permitindo aprofundar o conhecimento sobre as culturas que os criaram.

Fig. 4. Reconstrução 3D de fragmentos.

IA na arqueologia subaquática#

Uma área empolgante da IA na exploração do passado é a arqueologia subaquática. Em Baiae, uma cidade romana submersa ao largo da costa da Itália, a IA está ajudando a monitorar e preservar as antigas ruínas sob o mar. A WSense, uma startup especializada em comunicação subaquática, desenvolveu uma rede de modems acústicos e sensores com tecnologia de IA. Esses sistemas se adaptam às mudanças nas condições do mar em tempo real e transmitem dados ambientais. Eles permitem monitorar o sítio remotamente, ajudam mergulhadores a se comunicar e navegar debaixo d'água e, em breve, podem até estar disponíveis para turistas por meio de tablets inteligentes interativos.

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

Usando IA para compreender textos antigos#

A AI também está avançando na decifração de textos antigos. O Ithaca, da DeepMind, usa aprendizado profundo para restaurar inscrições danificadas, determinar sua origem e datá-las com precisão. Treinado em um conjunto de dados enorme de inscrições gregas, o Ithaca consegue restaurar textos com 62% de precisão e datá-los com uma margem de 30 anos em relação à idade real. A AI está redefinindo a pesquisa histórica ao permitir que estudiosos reexaminem períodos importantes da história grega com mais precisão. Quando combinados com o conhecimento humano, os sistemas de AI podem melhorar significativamente a precisão da restauração de textos.

Fig. 6 Exemplo de uma inscrição restaurada que data de 485/4 a.C.

Vantagens e desvantagens do uso da IA na arqueologia#

A IA oferece muitas vantagens para a arqueologia e pode ajudar os arqueólogos a descobrir padrões e informações que, de outra forma, poderiam passar despercebidos. Estas são algumas das principais vantagens da IA na arqueologia:

• Melhora a precisão da identificação e classificação de artefatos.
• Reduz o erro humano, levando a interpretações mais precisas.
• Garante que as descobertas se baseiem em dados sólidos, e não em vieses pessoais.
• A IA ajuda a criar registros detalhados de artefatos que podem ser compartilhados em todo o mundo.
• Inovações inteligentes facilitam a colaboração entre pesquisadores e a preservação de uma história cultural valiosa para as gerações futuras.

Apesar das muitas vantagens, também existem desafios relacionados à dependência da IA na arqueologia. Estes são alguns dos principais desafios da IA na arqueologia:

• As ferramentas digitais podem ofuscar os métodos arqueológicos tradicionais.
• As habilidades práticas e as técnicas desenvolvidas ao longo de séculos podem perder importância.
• As questões éticas, como a proteção do patrimônio cultural e dos direitos dos povos indígenas, precisam ser consideradas com cuidado.
• A dependência excessiva da tecnologia pode reduzir o pensamento crítico e a criatividade que a experiência humana acrescenta 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 considerar ao implementar IA na arqueologia?#

A integração da IA na arqueologia exige um planejamento cuidadoso para garantir que complemente, em vez de substituir, os métodos tradicionais. Para incorporar ferramentas de IA com sucesso à pesquisa arqueológica, é importante seguir algumas etapas fundamentais. Primeiro, define objetivos claros para o uso da IA, seja para acelerar a análise de dados, melhorar a classificação de artefatos ou ajudar a mapear sítios. Ter objetivos específicos ajuda-te a escolher as ferramentas de IA certas para as necessidades da tua pesquisa.

Ao selecionar ferramentas de AI, considere também o quanto elas se adequam aos seus objetivos arqueológicos. O ideal é que sejam escaláveis, capazes de lidar com volumes crescentes de dados e fáceis de usar, para que arqueólogos possam utilizá-las com eficiência sem precisar de amplo conhecimento técnico. Também é importante considerar a relação custo-benefício, pois as soluções de AI podem ser caras para implementar e manter.

Conclusão das nossas descobertas#

A AI está transformando a arqueologia, tornando-a mais rápida, precisa e acessível. Ao analisar grandes volumes de dados, revelar sítios ocultos e restaurar artefatos antigos, a AI aprimora a forma como exploramos e entendemos o passado. Sua capacidade de processar informações com rapidez e precisão permite que arqueólogos façam descobertas que, com métodos tradicionais, levariam anos. À medida que a AI continua a evoluir, seu potencial para revelar ainda mais sobre nossa história é enorme. O futuro da arqueologia parece promissor, com a AI desempenhando um papel fundamental na preservação do nosso patrimônio cultural e no aprofundamento da compreensão das civilizações antigas.

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