IA na arqueologia abre caminho para novas descobertas

A arqueologia, o estudo da história antiga através da escavação e análise de artefatos, enfrenta frequentemente desafios como vastas áreas para explorar e a natureza frágil dos artefatos. Os métodos tradicionais podem consumir muito tempo e até fazer com que locais ou tesouros ocultos passem despercebidos. A inteligência artificial (AI) pode intervir para ajudar com isso. Por exemplo, um avanço recente na Península de Yucatán utilizou deep learning para descobrir mais de 60.000 ancient Maya archeological sites anteriormente desconhecidos que estavam escondidos sob vegetação densa.

Em particular, a computer vision pode ajudar os arqueólogos a analisar imagens para detect artefatos e mapear com precisão locais antigos. A Image analysis pode ajudar a descobrir padrões ocultos em paisagens ou até mesmo juntar peças de artefatos quebrados para acelerar descobertas e preservar até os mínimos detalhes da nossa história e culture. Os arqueólogos estão a descobrir novas formas impulsionadas por IA para explorar o nosso passado que são mais rápidas, mais precisas e mais esclarecedoras do que nunca.

O crescimento das técnicas de arqueologia impulsionadas por IA#

A IA começou a causar impacto na arqueologia no final do século XX, graças aos avanços na análise de dados. Na década de 1990, os arqueólogos começaram a usar machine learning e mineração de dados para analisar as vastas quantidades de informação que recolhiam. Um dos primeiros grandes sucessos foi o uso da IA para predict onde os locais arqueológicos poderiam estar com base em padrões de dados históricos e geográficos, transformando a forma como as escavações eram planeadas.

Um exemplo precoce do papel crescente da IA na arqueologia é o trabalho da Iconem, uma empresa com sede em Paris fundada em 2010. A Iconem utiliza drones e IA para criar modelos digitais 3D de marcos históricos ameaçados pela guerra, conflitos e deterioração natural. Ao capturar milhares de imagens, a Iconem documentou locais em mais de 20 países, incluindo as antigas ruínas de Pompeia, cidades assírias no Iraque e mosteiros budistas no Afeganistão. Estas preservações digitais são recursos valiosos para a educação e investigação, especialmente para locais de difícil acesso ou que foram danificados.

Fig 1. O Modelo 3D da Iconem de Palmira, Síria, Antes de Ser Destruído em 2015.

Em 2021, a IA já estava sendo usada para restaurar artefatos antigos. Projetos como a iniciativa RePAIR na Itália usaram robôs para remontar cuidadosamente itens frágeis de locais como Pompeia. Hoje, o papel da IA na arqueologia continua a se expandir, ajudando em tarefas como decifrar textos antigos e analisar imagens de satélite. A IA tornou-se 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 entender e interpretar dados visuais. Na arqueologia, a visão computacional ajuda pesquisadores a analisar artefatos, mapear locais antigos e até reconstruir estruturas históricas. Ao processar imagens e vídeos usando deep learning, a visão computacional pode extrair insights que tornam mais fácil preservar e interpretar descobertas arqueológicas.

Analisando artefatos com visão computacional#

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

Fig 2. O Arch-I-Scan Pode Ajudar a Reconhecer e Registar Detalhes de Restos de Cerâmica.

Mapeamento de locais arqueológicos baseado em visão#

A IA é especialmente útil nas fases iniciais de projetos arqueológicos. Pode ajudar a identificar potenciais locais arqueológicos antes de qualquer escavação começar e reduz o risco de danificar áreas históricas. Ao processar imagens aéreas ou de satélite, modelos de visão computacional como o Ultralytics YOLOv8 podem utilizar object detection para detetar locais soterrados. O YOLOv8 pode ser treinado para detetar subtis alterações numa paisagem que possam indiciar a presença de estruturas soterradas, tais como antigas muralhas, estradas ou edifícios. De facto, pequenas variações na cor do solo, crescimento de vegetação ou textura do solo podem até indicar vestígios subterrâneos.

Fig 3. Usando IA para identificar locais para escavar (Fonte: ArchAI).

Um bom exemplo disso é um estudo de caso na região de Portugal’s Alto Minho. Os investigadores desenvolveram um modelo de IA treinado em mós funerárias anotadas utilizando uma técnica chamada data augmentation, que expande o conjunto de dados criando novos exemplos de treino semelhantes. O sistema de IA pode sugerir novos locais potenciais de mós funerárias. 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 especializada.

Reconstrução 3D de artefatos antigos#

Arqueólogos frequentemente encontram peças quebradas em vez de artefatos intactos durante escavações. Tradicionalmente, juntar esses fragmentos é uma tarefa lenta e meticulosa. No entanto, a reconstrução 3D assistida por IA é muito mais rápida. Usando modelos digitais 3D, algoritmos podem analisar as formas dos fragmentos e reconstruir com precisão os artefatos originais. Esse processo economiza tempo e fornece medições precisas e uma melhor compreensão dos artefatos que podem oferecer insights mais profundos sobre as culturas que os criaram.

Fig 4. Reconstrução 3D de fragmentos.

IA na arqueologia subaquática#

Uma área emocionante da IA na exploração do passado é a arqueologia underwater. Em Baia, uma cidade romana submersa ao largo da costa de Itália, 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 condições em mudança do mar em tempo real e transmitem dados ambientais. Tornam possível monitorizar remotamente o local, ajudar os mergulhadores a comunicar e navegar debaixo d'água, e poderão até estar disponíveis em breve para tourists através de tablets inteligentes interativos.

Fig 5. Mergulhadores exploram a ruína subaquática em Baia, em Nápoles, Itália.

Usando IA para entender textos antigos#

A IA também está a dar passos na decifração de textos antigos. O Ithaca da DeepMind, uma ferramenta de ponta, utiliza deep learning para restaurar inscrições danificadas, determinar as suas origens e datá-las com precisão. Treinado num massivo dataset de inscrições gregas, o Ithaca pode restaurar textos com uma precisão de 62% e datá-los dentro de 30 anos da sua idade real. A IA está a redefinir a investigação histórica ao permitir que os académicos reexaminem períodos chave na história grega com maior precisão. Quando combinada com a experiência humana, os sistemas de IA podem melhorar significativamente a precisão das restaurações de texto.

Fig 6. Um exemplo de uma inscrição restaurada que remonta a 485/4 a.C.

Prós e contras de usar IA na arqueologia#

A IA oferece muitos benefícios ao campo da arqueologia e pode ajudar arqueólogos a descobrir padrões e insights que poderiam passar despercebidos. Aqui estão alguns dos principais benefícios da IA na arqueologia:

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

Apesar dos muitos benefícios, também existem desafios relacionados a depender da IA na arqueologia. Aqui estão alguns dos principais desafios da IA na arqueologia:

• Ferramentas digitais podem ofuscar métodos arqueológicos tradicionais.
• As habilidades práticas e técnicas desenvolvidas ao longo de séculos poderiam perder sua importância.
• As Ethical concerns, tais como a proteção do património cultural e dos direitos indígenas, exigem uma consideração cuidadosa.
• A dependência excessiva da tecnologia pode reduzir o pensamento crítico e a criatividade que a expertise humana adiciona à arqueologia.

No 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.

Quais fatores influenciam a implementação de IA na arqueologia?#

Integrar a IA na arqueologia requer um planeamento cuidadoso para garantir que complementa em vez de substituir os métodos tradicionais. Para introduzir com sucesso ferramentas de IA na investigação arqueológica, é importante seguir alguns passos fundamentais. Primeiro, define clear objectives for using AI, seja para acelerar a análise de dados, melhorar a classification de artefatos ou ajudar no mapeamento de locais. Ter objetivos específicos ajuda-te a escolher as ferramentas de IA certas para as tuas necessidades de investigação.

Depois, ao selecionar ferramentas de IA, considera quão bem se adequam aos teus objetivos arqueológicos. As ferramentas devem idealmente ser escaláveis, capazes de lidar com quantidades crescentes de dados e fáceis de utilizar para que os arqueólogos possam utilizá-las eficazmente sem necessidade de conhecimentos técnicos extensivos. Também é importante consider cost-effectiveness, uma vez que as soluções de IA podem ser caras de implementar e manter.

Concluindo nossas descobertas#

A IA está mudando a face da arqueologia, tornando-a mais rápida, mais precisa e mais acessível. Ao analisar grandes quantidades de dados, descobrir locais ocultos e restaurar artefatos antigos, a IA está aprimorando como exploramos e entendemos o passado. Sua capacidade de processar informações de forma rápida e precisa permite que arqueólogos façam descobertas que antes levavam anos para serem alcançadas com métodos tradicionais. À medida que a IA continua a evoluir, seu potencial para revelar ainda mais sobre nossa história é ilimitado. O futuro da arqueologia parece promissor, com a IA desempenhando um papel fundamental na preservação do nosso patrimônio cultural e no aprofundamento da nossa compreensão das civilizações antigas.

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