ИИ в археологии открывает путь к новым открытиям

Археология — это изучение древней истории посредством раскопок и анализа артефактов, которое часто сталкивается с такими трудностями, как необходимость исследовать огромные территории и хрупкость артефактов. Традиционные методы могут занимать много времени и даже приводить к тому, что скрытые поселения или сокровища остаются без внимания. Искусственный интеллект (AI) может помочь решить эту проблему. Например, недавний прорыв на полуострове Юкатан позволил с помощью глубокого обучения обнаружить более 60 000 ранее неизвестных древних археологических памятников майя, скрытых под густой растительностью.

В частности, компьютерное зрение может помогать археологам анализировать изображения, чтобы обнаруживать артефакты и точно картографировать древние памятники. Анализ изображений помогает выявлять скрытые закономерности в ландшафтах и даже собирать воедино разбитые артефакты, ускоряя открытия и сохраняя мельчайшие детали нашей истории и культуры. Археологи осваивают новые способы исследования прошлого с помощью ИИ — более быстрые, точные и содержательные, чем когда-либо прежде.

Развитие методов археологии на основе ИИ#

ИИ начал активно применяться в археологии в конце XX века благодаря развитию анализа данных. К 1990-м годам археологи начали использовать машинное обучение и интеллектуальный анализ данных для обработки огромных объемов собранной информации. Одним из первых крупных успехов стало применение ИИ для прогнозирования местоположения археологических памятников на основе закономерностей в исторических и географических данных, что изменило подход к планированию раскопок.

Ранним примером растущей роли ИИ в археологии стала работа компании Iconem, основанной в Париже в 2010 году. Iconem использует дроны и ИИ для создания цифровых 3D-моделей исторических достопримечательностей, которым угрожают войны, конфликты и естественное разрушение. Сделав тысячи снимков, Iconem задокументировала памятники более чем в 20 странах, включая древние руины Помпей, ассирийские города в Ираке и буддийские монастыри в Афганистане. Эти цифровые копии представляют собой ценные ресурсы для образования и исследований, особенно когда речь идет о труднодоступных или поврежденных памятниках.

Рис. 1. 3D-модель Пальмиры в Сирии от Iconem до ее разрушения в 2015 году.

К 2021 году ИИ начали использовать даже для восстановления древних артефактов. Такие проекты, как итальянская инициатива RePAIR, применяли роботов для аккуратной сборки хрупких предметов из таких мест, как Помпеи. Сегодня роль ИИ в археологии продолжает расширяться: он помогает расшифровывать древние тексты и анализировать спутниковые снимки. ИИ стал незаменимым инструментом для обнаружения и сохранения нашего прошлого.

Как компьютерное зрение используется в археологии#

Компьютерное зрение — это область ИИ, которая позволяет компьютерам понимать и интерпретировать визуальные данные. В археологии компьютерное зрение помогает исследователям анализировать артефакты, картографировать древние памятники и даже реконструировать исторические сооружения. Обрабатывая изображения и видео с помощью глубокого обучения, компьютерное зрение позволяет извлекать сведения, упрощающие сохранение и интерпретацию археологических находок.

Анализ артефактов с помощью компьютерного зрения#

Во время раскопок археологи часто находят тысячи фрагментов керамики, костей и других материалов. Традиционно на идентификацию и каталогизацию этих фрагментов требуется много времени и специальных знаний. Однако компьютерное зрение позволяет автоматизировать этот процесс. Например, проект Arch-I-Scan в Лестерском университете использует распознавание изображений и машинное обучение для автоматической идентификации фрагментов керамики и регистрации сведений о них. Система может анализировать фотографии с портативных устройств и классифицировать артефакты по размеру, форме, орнаменту и текстуре.

Рис. 2. Arch-I-Scan помогает распознавать и регистрировать сведения об остатках керамики.

Картографирование археологических памятников на основе компьютерного зрения#

ИИ особенно полезен на ранних этапах археологических проектов. Он помогает выявлять потенциальные археологические памятники еще до начала раскопок и снижает риск повреждения исторических объектов. Обрабатывая аэрофотоснимки или спутниковые изображения, модели компьютерного зрения, такие как Ultralytics YOLOv8, могут использовать обнаружение объектов для выявления захороненных памятников. YOLOv8 можно обучить обнаруживать малозаметные изменения ландшафта, которые могут указывать на наличие погребенных сооружений, например древних стен, дорог или зданий. На самом деле даже небольшие различия в цвете почвы, росте растительности или текстуре грунта могут свидетельствовать о наличии подземных останков.

Рис. 3. Использование ИИ для определения мест раскопок (источник: ArchAI).

Хорошим примером служит тематическое исследование в регионе Алту-Минью в Португалии. Исследователи разработали модель ИИ, обученную на размеченных курганах, используя метод, называемый аугментацией данных, который расширяет набор данных путем создания новых похожих обучающих примеров. Система ИИ может предлагать потенциальные местоположения новых курганов. Несмотря на проблему ложноположительных результатов, связанную с видом сверху при съемке данных LiDAR, после экспертной проверки этот подход достиг показателя успешности 72,53%.

3D-реконструкция древних артефактов#

Во время раскопок археологи часто находят не целые артефакты, а их фрагменты. Традиционно сборка этих фрагментов воедино — медленная и кропотливая работа. Однако 3D-реконструкция с помощью ИИ выполняется гораздо быстрее. Используя цифровые 3D-модели, алгоритмы могут анализировать формы фрагментов и точно восстанавливать исходные артефакты. Этот процесс экономит время, обеспечивает точные измерения и помогает лучше понять артефакты, которые могут дать более глубокое представление о создавших их культурах.

Рис. 4. 3D-реконструкция фрагментов.

ИИ в подводной археологии#

Одним из наиболее перспективных направлений применения ИИ в изучении прошлого является подводная археология. В Байях, затопленном римском городе у побережья Италии, ИИ помогает отслеживать состояние и сохранять древние руины под водой. WSense, стартап, специализирующийся на подводной связи, разработал сеть акустических модемов и датчиков на базе ИИ. Эти системы в реальном времени адаптируются к меняющимся условиям моря и передают экологические данные. Они позволяют удаленно отслеживать состояние памятника, помогают дайверам общаться и ориентироваться под водой, а вскоре могут стать доступными и для туристов через интерактивные умные планшеты.

Рис. 5. Дайверы исследуют подводные руины в Байях, Неаполь, Италия.

Использование ИИ для понимания древних текстов#

ИИ также добивается успехов в расшифровке древних текстов. Ithaca от DeepMind — передовой инструмент, использующий глубокое обучение для восстановления поврежденных надписей, определения их происхождения и точной датировки. Обученная на огромном наборе данных греческих надписей, Ithaca восстанавливает тексты с точностью 62% и датирует их с погрешностью до 30 лет относительно их истинного возраста. ИИ меняет исторические исследования, позволяя ученым с большей точностью заново изучать ключевые периоды греческой истории. В сочетании с опытом человека системы ИИ могут значительно повысить точность восстановления текстов.

Рис. 6. Пример восстановленной надписи, датируемой 485/4 годами до н. э.

Плюсы и минусы использования ИИ в археологии#

ИИ приносит археологии множество преимуществ и помогает археологам выявлять закономерности и получать сведения, которые в противном случае могли бы остаться незамеченными. Вот некоторые ключевые преимущества ИИ в археологии:

• Повышает точность идентификации и классификации артефактов.
• Снижает количество человеческих ошибок, обеспечивая более точные интерпретации.
• Гарантирует, что выводы основаны на надежных данных, а не на личных предубеждениях.
• ИИ помогает создавать подробные записи об артефактах, которыми можно делиться по всему миру.
• Интеллектуальные инновации упрощают сотрудничество между исследователями и сохранение ценного культурного наследия для будущих поколений.

Несмотря на многочисленные преимущества, использование ИИ в археологии связано и с определенными трудностями. Вот некоторые ключевые проблемы применения ИИ в археологии:

• Цифровые инструменты могут отодвинуть традиционные археологические методы на второй план.
• Практические навыки и методы, развивавшиеся веками, могут утратить свое значение.
• Этические вопросы, такие как защита культурного наследия и прав коренных народов, требуют тщательного рассмотрения.
• Чрезмерная зависимость от технологий может ослабить критическое мышление и творческий подход, которые специалисты привносят в археологию.

В целом важно найти баланс, который поддерживает традиционные археологические практики, а не заменяет их. Открытое взаимодействие между специалистами по ИИ и археологами необходимо для сохранения этого баланса.

Какие факторы необходимо учитывать при внедрении ИИ в археологию?#

Интеграция ИИ в археологию требует тщательного планирования, чтобы он дополнял традиционные методы, а не заменял их. Для успешного внедрения инструментов ИИ в археологические исследования важно выполнить несколько ключевых шагов. Сначала сформулируй четкие цели использования ИИ: например, ускорить анализ данных, улучшить классификацию артефактов или помочь с картографированием памятников. Конкретные цели помогут выбрать подходящие инструменты ИИ для исследовательских задач.

Затем при выборе инструментов ИИ учитывай, насколько хорошо они соответствуют целям твоего археологического проекта. В идеале инструменты должны быть масштабируемыми, способными обрабатывать растущие объемы данных, и удобными в использовании, чтобы археологи могли эффективно работать с ними без глубоких технических знаний. Также важно учитывать экономическую эффективность, поскольку внедрение и обслуживание решений на базе ИИ может быть дорогостоящим.

Подводим итоги#

ИИ меняет археологию, делая ее более быстрой, точной и доступной. Анализируя большие объемы данных, обнаруживая скрытые памятники и восстанавливая древние артефакты, ИИ совершенствует наши методы изучения и понимания прошлого. Благодаря способности быстро и точно обрабатывать информацию археологи могут делать открытия, на которые при использовании традиционных методов раньше уходили годы. По мере развития ИИ его потенциал для раскрытия новых сведений о нашей истории становится безграничным. Будущее археологии выглядит многообещающим: ИИ играет ключевую роль в сохранении культурного наследия и углублении нашего понимания древних цивилизаций.

Чтобы узнать больше об ИИ, посети наш репозиторий на GitHub и присоединись к нашему сообществу. Изучи применения ИИ в производстве и сельском хозяйстве на страницах наших решений. 🚀