Междисциплинарная команда испанских и португальских археологов и экспертов по искусственному интеллекту разработала систему ИИ, применимую в археологических исследованиях. Для этого были объединены неразрушающие методы археологических измерений, машинное обучение и инструменты объяснимого искусственного интеллекта (XAI).
В данном случае учёные исследовали происхождение археологических образцов варисцита — минерала с характерным зелёным цветом, который высоко ценился в доисторические времена и распространялся через обширные торговые сети по всей Западной Европе между VI и II тысячелетиями до нашей эры. Варисцит использовался для изготовления ожерелий, браслетов, колец и других предметов личного украшения.
Группа исследователей сотрудничала в течение многих лет, чтобы выяснить, откуда варисцит поступал на различные археологические объекты Иберийского полуострова. Для этого они сравнили современные геологические образцы варисцита с образцами, найденными при археологических раскопках. Они проанализировали минерал, зафиксировали его элементы, а затем сравнили небольшие химические вариации, которые они представляют. Основываясь на сходствах, можно определить, откуда был добыт варисцит.
Исследование опубликовано в Journal of Archaeological Science. В нём приняли участие Лиссабонский университет, Институт гуманитарных исследований Милы и Фонтанальс (IMF-CSIC), Севильский университет, Университет Алькала и CIPAG (испанский акроним, обозначающий «Коллектив по исследованию предыстории и археологии Гарраф-Ордаль»).
Инновация этого исследования заключается в использовании ИИ для анализа результатов химического состава. «Наша модель учится распознавать уникальный геохимический отпечаток каждой шахты. Она способна определить, откуда взята доисторическая бусина, даже спустя тысячи лет после её изготовления», — объясняет Даниэль Санчес-Гомез, исследователь из Лиссабонского университета и ведущий автор исследования. Благодаря этому новаторскому подходу они смогли с точностью 95% предсказать геологическое происхождение археологических объектов, изготовленных из варисцита.
Команда создала наиболее обширную базу данных по составу, включающую более 1800 геологических образцов и 571 археологический отчёт, которые были проанализированы с помощью портативной рентгеновской флуоресценции. Для обработки данных использовался алгоритм случайного леса, который очень часто применяется в машинном обучении. Это позволило достичь беспрецедентной точности.
Результаты позволили по-новому интерпретировать доисторические торговые маршруты. Теперь исследователи объясняют, что шахты в Гаве (Барселона, Испания) и Алисте (Самора, Испания) были основными центрами производства и распространения; что традиционно упоминаемый источник в Энкинасола ( Уэльва, Испания) имел меньшее значение; а материалы, найденные в Бретани (Франция), вероятно, происходят с севера Иберийского полуострова, что указывает на сухопутные маршруты через Пиренеи, а не на морские пути, предложенные ранее.
«Мы использовали методы объяснимого искусственного интеллекта, которые позволяют моделям ИИ, особенно наиболее сложным, объяснять понятным и доступным языком, как они принимают решения. В случае нашего исследования это означает, что оно не только точно прогнозирует, но и показывает нам, какие химические элементы были решающими в каждой классификации, обеспечивая прозрачность и строгость археологической интерпретации», — добавляет Карлос Одриозола, профессор Севильского университета и руководитель проекта.
Эта методологическая основа, названная VORTEX (Технология распознавания происхождения варисцита на основе рентгеновских лучей), открывает новые возможности для изучения происхождения других археологических материалов, таких как янтарь, и представляет собой важный шаг в применении искусственного интеллекта к культурному наследию.
Теперь, по словам Мануэля Эдо Бенайгеса, соавтора статьи, мы должны попытаться ответить на следующие вопросы: какова была причина явления расширения зелёного камня? Как это расширение происходило по Западной Европе с течением времени? Где оно началось? Интерпретаций много, всегда с общей целью — узнать больше о прошлом. «Речь идёт не только о зелёных бусинах: речь идёт об использовании искусственного интеллекта для рассказа человеческих историй доисторического периода», — заключает Санчес-Гомез.
Предоставлено:
[Университет Севильи](https://phys.org/partners/university-of-seville/)