ИИ в археологии прокладывает путь к новым открытиям

Археология, изучающая древнюю историю посредством раскопок и анализа артефактов, часто сталкивается с такими трудностями, как огромные площади для исследования и хрупкость находок. Традиционные методы могут отнимать много времени и даже приводить к тому, что скрытые объекты или сокровища остаются незамеченными. Искусственный интеллект (ИИ) может прийти на помощь в этом деле. Например, недавний прорыв на полуострове Юкатан позволил с помощью глубокого обучения обнаружить более 60 000 ранее неизвестных ancient Maya archeological sites, скрытых под густой растительностью.

В частности, computer vision помогает археологам анализировать изображения для detect артефактов и точного составления карт древних поселений. Image analysis помогает выявлять скрытые закономерности в ландшафтах или даже собирать воедино разбитые артефакты, ускоряя открытия и сохраняя мельчайшие детали нашей истории и culture. Археологи открывают новые пути исследования прошлого на базе ИИ, которые стали быстрее, точнее и информативнее, чем когда-либо прежде.

Рост популярности методов археологии на базе ИИ#

ИИ начал активно заявлять о себе в археологии в конце XX века благодаря достижениям в области анализа данных. К 1990-м годам археологи начали использовать машинное обучение и интеллектуальный анализ данных для обработки огромных массивов собранной информации. Одним из первых крупных успехов стало применение ИИ для predict потенциального расположения археологических памятников на основе исторических и географических закономерностей данных, что изменило подход к планированию раскопок.

Ранним примером растущей роли ИИ в археологии является работа Iconem, базирующейся в Париже компании, основанной в 2010 году. Iconem использует дроны и ИИ для создания трехмерных цифровых моделей исторических памятников, которым угрожают войны, конфликты и естественное разрушение. Запечатлев тысячи изображений, Iconem задокументировала объекты 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 для труднодоступных или поврежденных объектов.

Fig 1. Трехмерная модель Пальмиры (Сирия), созданная компанией Iconem до ее разрушения в 2015 году.

К 2021 году ИИ стали использовать даже для реставрации древних артефактов. Проекты вроде инициативы RePAIR в Италии применяли роботов для тщательной сборки хрупких предметов из таких мест, как Помпеи. Сегодня роль ИИ в археологии продолжает расти, помогая в таких задачах, как расшифровка древних текстов и анализ спутниковых снимков. ИИ стал важнейшим инструментом в раскрытии и сохранении нашей истории.

Как компьютерное зрение используется в археологии#

Компьютерное зрение — это область ИИ, позволяющая компьютерам понимать и интерпретировать визуальные данные. В археологии компьютерное зрение помогает исследователям анализировать артефакты, наносить на карту древние объекты и даже реконструировать исторические сооружения. Обрабатывая изображения и видео с помощью глубокого обучения, компьютерное зрение извлекает знания, которые облегчают 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 идентификация и каталогизация этих предметов требуют много времени и экспертных знаний. Однако с помощью компьютерного зрения этот процесс можно автоматизировать. Например, проект Arch-I-Scan в Лестерском университете использует распознавание образов и машинное обучение для автоматического определения и фиксации деталей фрагментов керамики. Система может анализировать фотографии с портативных устройств и классифицировать артефакты по размеру, форме, дизайну и текстуре.

Fig 2. Arch-I-Scan помогает распознавать и фиксировать детали остатков керамики.

Визуальное картирование археологических объектов#

ИИ особенно полезен на ранних этапах археологических проектов. Он помогает выявлять потенциальные археологические памятники до начала любых раскопок и снижает риск повреждения исторических зон. Обрабатывая аэро- или спутниковые снимки, модели компьютерного зрения, такие как Ultralytics YOLOv8, могут использовать object detection для обнаружения скрытых объектов. YOLOv8 можно натренировать на обнаружение едва заметных изменений в ландшафте, которые могут указывать на присутствие погребенных сооружений, таких как древние стены, дороги или здания. Фактически, небольшие вариации цвета почвы, роста растительности или текстуры земли могут даже указывать на подземные останки.

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

Хорошим примером является тематическое исследование в регионе Portugal’s Alto Minho. Исследователи разработали модель ИИ, обученную на аннотированных курганах с использованием метода data augmentation, который расширяет набор данных путем создания новых похожих учебных примеров. Система ИИ может предлагать потенциальные новые места расположения курганов. Несмотря на проблему ложных срабатываний из-за аэрофотосъемки данных LiDAR, этот подход после проверки экспертами показал уровень успешсти 72.53%.

3D-реконструкция древних артефактов#

Во время раскопок археологи чаще находят разбитые части, чем целые артефакты. Традиционно соединение этих фрагментов — медленная и кропотливая задача. Однако 3D-реконструкция с помощью ИИ происходит гораздо быстрее. Используя цифровые 3D-модели, алгоритмы могут анализировать формы фрагментов и точно восстанавливать исходные артефакты. Этот процесс экономит время и дает точные измерения, позволяя лучше понять артефакты, что дает более глубокое представление о создавших их культурах.

Рис. 4. 3D-реконструкция фрагментов.

ИИ в подводной археологии#

Одной из захватывающих областей применения ИИ в исследовании прошлого является underwater археология. В Баях, затонувшем римском городе у побережья Италии, ИИ помогает отслеживать и сохранять древние руины под водой. Стартап WSense, 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 дистанционно контролировать объект, помогают дайверам общаться и ориентироваться под водой, а в скором времени могут стать доступными и для tourists через интерактивные планшеты.

Fig 5. Дайверы исследуют подводные руины в Баях в Неаполе (Италия).

Использование ИИ для понимания древних текстов#

ИИ также добивается успехов в расшифровке древних текстов. Инновационный инструмент Ithaca от DeepMind использует глубокое обучение для восстановления поврежденных надписей, определения их происхождения и точной датировки. Обученная на массивном dataset греческих надписей, Ithaca способна восстанавливать тексты с точностью 62% и датировать их с погрешностью в пределах 30 лет от их реального возраста. ИИ переопределяет исторические исследования, позволяя ученым с большей точностью пересматривать ключевые периоды греческой истории. В сочетании с человеческим опытом системы ИИ могут значительно повысить точность восстановления текстов.

Fig 6. Пример восстановленной надписи, датируемой 485/4 годом до н. э.

Плюсы и минусы использования ИИ в археологии#

ИИ предлагает множество преимуществ для археологии и помогает археологам выявлять закономерности и инсайты, которые в противном случае могли бы остаться незамеченными. Вот некоторые из ключевых преимуществ ИИ в археологии:

• Повышает точность идентификации и классификации артефактов.
• Снижает вероятность человеческих ошибок, что ведет к более точным интерпретациям.
• Гарантирует, что выводы основаны на твердых данных, а не на личных предубеждениях.
• ИИ помогает создавать подробные записи об артефактах, которыми можно делиться по всему миру.
• Умные инновации облегчают исследователям сотрудничество и сохранение ценной культурной истории для будущих поколений.

Несмотря на множество преимуществ, существуют также проблемы, связанные с использованием ИИ в археологии. Вот некоторые из ключевых проблем:

• Цифровые инструменты могут затмить традиционные археологические методы.
• Практические навыки и методы, развивавшиеся веками, могут потерять свое значение.
• Ethical concerns, такие как защита культурного наследия и прав коренных народов, требуют тщательного рассмотрения.
• Чрезмерная зависимость от технологий может снизить критическое мышление и креативность, которые вносит в археологию человеческий опыт.

В целом, важно соблюдать баланс, который поддерживает, а не заменяет традиционную археологическую практику. Открытое общение между специалистами по ИИ и археологами необходимо для поддержания этого равновесия.

Что влияет на внедрение ИИ в археологию?#

Интеграция ИИ в археологию требует тщательного планирования, чтобы убедиться, что он дополняет, а не заменяет традиционные методы. Для успешного внедрения инструментов ИИ в археологические исследования важно выполнить несколько ключевых шагов. Во-первых, поставь clear objectives for using AI — будь то ускорение анализа данных, улучшение classification артефактов или помощь в картировании участков. Наличие конкретных целей поможет выбрать правильные инструменты ИИ для твоих исследовательских задач.

Затем, выбирая инструменты ИИ, оцени, насколько хорошо они вписываются в твои археологические цели. В идеале эти инструменты должны быть масштабируемыми, способными обрабатывать возрастающие объемы данных и удобными в использовании, чтобы археологи могли эффективно применять их без необходимости обладать глубокими техническими знаниями. Также важно consider cost-effectiveness, поскольку решения на основе ИИ могут быть дорогостоящими во внедрении и обслуживании.

Подводя итоги#

ИИ меняет облик археологии, делая её быстрее, точнее и доступнее. Анализируя огромные объемы данных, обнаруживая скрытые объекты и восстанавливая древние артефакты, ИИ совершенствует способы изучения и понимания прошлого. Его способность быстро и точно обрабатывать информацию позволяет археологам совершать открытия, на которые раньше уходили годы при использовании традиционных методов. По мере развития ИИ его потенциал в раскрытии новых тайн нашей истории становится безграничным. Будущее археологии выглядит многообещающе, и ИИ играет ключевую роль в сохранении нашего культурного наследия и углублении понимания древних цивилизаций.

Чтобы узнать больше об искусственном интеллекте, посети наш репозиторий на GitHub и присоединяйся к нашему сообществу. Исследуй применение ИИ в промышленности и сельском хозяйстве на наших страницах решений. 🚀