AI memasuki arkeologi! Para saintis menggunakan algoritma pembelajaran mendalam untuk menemui bukti penggunaan api manusia hampir 1 juta tahun lalu, diterbitkan dalam PNAS

Penggunaan api merupakan faktor utama dalam evolusi Homo sapiens Api bukan sahaja digunakan untuk mencipta alat yang lebih kompleks, tetapi juga menjadikan makanan lebih selamat, dengan itu membantu perkembangan otak.

Sehingga kini, hanya 5 tapak dengan bukti penggunaan kebakaran sejak 500,000 tahun lalu telah ditemui di seluruh dunia, termasuk Wonderwerk Cave dan Swartkrans di Afrika Selatan, Chesowanja di Kenya dan Israel Gesher Benot Ya 'aqov, Cueva Negra Sepanyol.

Kini, pasukan penyelidik Israel telah menggunakan algoritma kecerdasan buatan untuk menemui tapak keenam yang menunjukkan tanda-tanda penggunaan api oleh manusia! Kajian ini mendedahkan bukti penggunaan api manusia di tapak Paleolitik Atas di Israel. Hasil penyelidikan telah diterbitkan dalam jurnal PNAS.

Alamat kertas: https://www.pnas.org/doi/epdf/10.1073/pnas.2123439119

Dalam kajian ini, pasukan pengarang telah membangunkan spektrum "termometer" berdasarkan spektroskopi Raman dan algoritma pembelajaran mendalam,

digunakan untuk menganggarkan pseudo batu api Dedahan terma pengesanan bayang-bayang suhu melampau yang memesongkan struktur atom bahan, dengan itu mengimbangi kemungkinan kekurangan tanda tangan visual kesan api.

Penyelidikan menunjukkan bahawa tapak terbuka Paleolitik Awal (Evron Quarry) di Israel mengandungi sisa-sisa haiwan yang dibakar dan serpihan batu, antara 1 juta hingga 800,000 tahun yang lalu.

Kapsyen: Dari kiri ke kanan: Filipe Natalio, Ido Azuri, Zane Stepka

Pasukan penyelidik mula-mula mengkaji bahan yang digali di Evron Quarry pada 1976-1977 dan tidak menemui bukti visual yang jelas tentang ciri berkaitan haba, seperti tanah menjadi merah, perubahan warna alat batu api atau Keretakan, pengecutan atau perubahan warna sisa haiwan. , dsb.

Kapsyen: Tapak penggalian arkeologi tapak Evron Quarry

Ujian pasukan Banyak kaedah digunakan, termasuk kaedah analisis data tradisional, pemodelan pembelajaran mesin dan model pembelajaran mendalam yang lebih maju. Model pembelajaran mendalam yang popular mempunyai seni bina khusus yang mengatasi model lain Faedah menggunakan teknologi AI ialah ia boleh menganalisis komposisi kimia bahan dan menggunakan ini untuk menganggarkan pendedahan termanya.

Teknologi AI boleh membezakan dengan pasti sama ada batu api moden telah dibakar, dan juga boleh mendedahkan suhu di mana ia terbakar. Haba api boleh menyebabkan perubahan pada batu berdekatan, dan pembakaran boleh mengubah struktur tulang pada tahap atom, dengan perubahan yang sepadan dalam spektrum inframerah.

Dalam kajian ini, pasukan menggunakan model pembelajaran mendalam (rangkaian neural convolutional satu dimensi) untuk mempelajari corak spektrum Raman artifak batu api untuk menganggarkan suhu alatan batu. Model ini berprestasi lebih baik daripada rangkaian saraf tiruan yang disambungkan sepenuhnya (FC-ANN), dapat mengurangkan min ralat mutlak antara suhu benar dan anggaran daripada 118 °C hingga 103 °C.

Pertama, pasukan pra-latihan pada batu api moden yang dikumpulkan dari lokasi berbeza di Israel dan dipanaskan kepada suhu yang diketahui di bawah keadaan makmal terkawal. Kedua, model terlatih telah digunakan pada sampel yang tidak diketahui (iaitu, alat batu yang dikumpul dari tapak Kuari Evron). Pasukan ini menggunakan pendekatan pembelajaran mendalam yang diselia untuk mengaitkan spektrum Raman dengan suhu pemanasan chert. Kaedah ini bergantung pada perubahan struktur akibat terma yang tidak dapat dipulihkan dalam komponen organik dan bukan organik chert sambil mengatasi kebolehubahan yang wujud. Kelebihan menggunakan model pembelajaran mendalam untuk anggaran suhu ialah ia boleh menganggarkan sebarang sempadan keputusan tak linear antara haba dan perubahan spektrum akibat haba dalam kawasan spektrum jalur alfa-kuarza, moganit dan D dan G.

Dalam gambar di bawah, batu itu tidak menunjukkan sebarang kesan terbakar oleh api secara visual Dengan menggunakan model pembelajaran mendalam, spektrum ultraungu Raman yang dikumpul daripada batu itu ialah Dedahan haba dianggarkan dan mendapati bahawa ia telah dipanaskan antara 200°C dan 600°C. Ini menunjukkan bahawa manusia purba mempunyai keupayaan untuk mengawal api dan bukannya menggunakan api liar semula jadi.

2 Perbincangan susulan

Bagi tulang yang digali, pasukan penyelidik juga secara eksperimen mengesahkan bahawa ia telah dibakar oleh api, Chazan, salah seorang pengarang, berkata: "Tanpa keputusan batu api yang disahkan oleh kecerdasan buatan, tiada siapa yang akan bersusah payah untuk menguji. pendedahan haba tulang ini.

Kajian ini walaupun belum dapat menentukan sama ada alatan di tapak itu terbakar oleh api semulajadi atau buatan. Perubahan spatial yang disebabkan oleh tanda terbakar boleh ditafsirkan sebagai bukti campur tangan manusia, kerana kebakaran semulajadi sering menyebabkan perubahan haba yang homogen di seluruh kawasan yang terbakar.

Pengarang mengakui bahawa kebakaran hutan dan tumbuh-tumbuhan bertompok-tompok juga boleh menyebabkan taburan suhu tidak sekata merentas sesuatu kawasan, dan suhu itu bukanlah kriteria pembezaan yang boleh dipercayai antara menggunakan kebakaran hutan dan kebakaran buatan. Tetapi walaupun demikian, anggaran suhu alat Zaman Batu dan kehadiran fauna yang terbakar menunjukkan kemungkinan api digunakan oleh manusia purba di tapak tersebut.

Pada masa hadapan, kaedah yang digunakan dalam kajian ini boleh diperluaskan ke tapak Paleolitik Atas yang lain, yang berpotensi memperluaskan masa dan ruang pemahaman tentang hubungan antara hominin awal dan api. Maklumlah, membuka tingkap kepada kehidupan awal manusia.

Atas ialah kandungan terperinci AI memasuki arkeologi! Para saintis menggunakan algoritma pembelajaran mendalam untuk menemui bukti penggunaan api manusia hampir 1 juta tahun lalu, diterbitkan dalam PNAS. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!