ИИ в археологии прокладывает путь к новым открытиям

Археология, наука об изучении древней истории посредством раскопок и анализа артефактов, часто сталкивается с такими проблемами, как огромные территории 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 помочь в этом. Например, в ходе недавнего прорыва на полуострове Юкатан было использовано глубокое обучение для обнаружения более 60 000 ранее неизвестных древних археологических памятников майя, скрытых под густой растительностью.

В частности, компьютерное зрение помогает археологам анализировать изображения для детекции артефактов и точного картирования древних объектов. Анализ изображений помогает выявлять скрытые закономерности в ландшафте или даже собирать воедино разбитые артефакты, ускоряя открытия и сохраняя даже мельчайшие детали нашей истории и культуры. Археологи открывают новые основанные на ИИ способы изучения нашего прошлого, которые стали быстрее, точнее и информативнее, чем когда-либо прежде.

Link to this sectionРост популярности методов археологии на базе ИИ#

ИИ начал активно внедряться в археологию к концу XX века благодаря успехам в анализе данных. К 1990-м годам археологи начали применять машинное обучение и интеллектуальный анализ данных для обработки огромных массивов собранной информации. Одним из первых крупных успехов стало использование ИИ для прогнозирования местоположения археологических памятников на основе исторических и географических данных, что изменило подходы к планированию раскопок.

Ранним примером растущей роли ИИ в археологии является работа компании Iconem, базирующейся в Париже и основанной в 2010 году. Iconem использует дроны и ИИ для создания 3D-цифровых моделей исторических памятников, находящихся под угрозой из-за войн, конфликтов и естественного разрушения. Сделав тысячи снимков, Iconem задокументировала объекты в более чем 20 странах, включая древние руины Помпеи, ассирийские города в Ираке и буддийские монастыри в Афганистане. Эти цифровые копии являются ценными ресурсами для образования и исследований, особенно для объектов, доступ к которым затруднен или которые были повреждены.

Рис. 1. 3D-модель Пальмиры в Сирии, созданная 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.

Link to this sectionКак 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.

Link to this sectionАнализ артефактов с помощью компьютерного зрения#

Во время раскопок археологи часто находят тысячи фрагментов керамики, костей и других материалов. Традиционно идентификация и каталогизация этих фрагментов занимает много времени и требует экспертных знаний. Однако с помощью компьютерного зрения этот процесс можно автоматизировать. Например, проект Arch-I-Scan в Университете Лестера использует распознавание образов и машинное обучение для автоматической идентификации и регистрации деталей керамических фрагментов. Система может анализировать фотографии с портативных устройств и классифицировать артефакты по размеру, форме, дизайну и текстуре.

Рис. 2. Arch-I-Scan помогает распознавать и записывать детали керамических остатков.

Link to this sectionВизуальное картирование археологических объектов#

ИИ особенно полезен на ранних этапах археологических проектов. Он помогает идентифицировать потенциальные археологические памятники до начала раскопок, снижая риск повреждения исторических участков. Обрабатывая аэро- или спутниковые снимки, модели компьютерного зрения, такие как Ultralytics YOLOv8, используют обнаружение объектов для поиска скрытых объектов. YOLOv8 можно обучить обнаруживать едва заметные изменения ландшафта, которые могут указывать на наличие подземных сооружений, таких как древние стены, дороги или здания. Фактически, небольшие различия в цвете почвы, росте растительности или текстуре земли могут быть признаками подземных остатков.

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

Хорошим примером является тематическое исследование в португальском регионе Alto Minho. Исследователи разработали модель ИИ, обученную на аннотированных курганах, используя метод аугментации данных, который расширяет набор данных путем создания новых аналогичных обучающих примеров. Система ИИ может предлагать потенциальные новые места расположения курганов. Несмотря на сложность ложных срабатываний из-за особенностей LiDAR-данных при взгляде сверху, этот подход достиг 72,53% успеха после проверки экспертами.

Link to this section3D-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.

Link to this sectionИИ в подводной археологии#

Одной из захватывающих областей применения ИИ в изучении прошлого является подводная археология. В Байях, затопленном римском городе у побережья Италии, ИИ помогает отслеживать и сохранять древние руины под водой. WSense, стартап, специализирующийся на подводной связи, разработал сеть акустических модемов и датчиков на базе ИИ. Эти системы адаптируются к меняющимся морским условиям в реальном времени и передают экологические данные. Они позволяют удаленно контролировать объект, помогают дайверам общаться и ориентироваться под водой, а вскоре могут стать доступными даже для туристов через интерактивные смарт-планшеты.

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

Link to this sectionИспользование ИИ для понимания древних текстов#

ИИ также делает успехи в расшифровке древних текстов. Ithaca от DeepMind — передовой инструмент, использующий глубокое обучение для восстановления поврежденных надписей, определения их происхождения и точной датировки. Обученная на массивном наборе данных греческих надписей, Ithaca может восстанавливать тексты с точностью 62% и датировать их с точностью до 30 лет от истинного возраста. ИИ переопределяет исторические исследования, позволяя ученым пересматривать ключевые периоды греческой истории с большей точностью. В сочетании с человеческим опытом системы ИИ могут значительно повысить качество восстановления текстов.

Рис. 6. Пример восстановленной надписи, которая датируется 485/4 г. до н.э.

Link to this sectionПлюсы 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.
• Этические вопросы, 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.

Link to this sectionЧто влияет на внедрение ИИ в археологию?#

Интеграция ИИ в археологию требует тщательного планирования, чтобы убедиться, что он дополняет, а не заменяет традиционные методы. Чтобы успешно внедрить инструменты ИИ в археологические исследования, важно следовать нескольким ключевым шагам. Во-первых, установи четкие цели использования ИИ: будь то ускорение анализа данных, улучшение классификации артефактов или помощь в картировании объектов. Наличие конкретных целей поможет тебе выбрать правильные инструменты ИИ для нужд твоего исследования.

Затем, при выборе инструментов ИИ, подумай, насколько хорошо они соответствуют твоим археологическим целям. Инструменты должны быть масштабируемыми, способными обрабатывать растущие объемы данных и удобными в использовании, чтобы археологи могли эффективно применять их без глубоких технических знаний. Также важно учитывать экономическую эффективность, так как решения на базе ИИ могут быть дорогими в реализации и обслуживании.

Link to this sectionПодводя 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 ИИ, посети наш репозиторий на GitHub и присоединяйся к нашему сообществу. Изучи возможности применения ИИ в производстве и сельском хозяйстве на наших страницах с решениями. 🚀