Sztuczna inteligencja odkrywa nowe stanowiska archeologiczne na pustyni

Zdjęcie: Weeks et al., 2019

Dla większości osób region ten rzeczywiście wydaje się pusty, ukazując jedynie ochrowe wydmy. Jednak sztuczna inteligencja widzi więcej. Naukowcy z Uniwersytetu Khalifa w Abu Dhabi opracowali zaawansowane narzędzie, które pozwala na precyzyjne wyszukiwanie suchych terenów, potencjalnie skrywających stanowiska archeologiczne.

Dotychczas archeolodzy korzystali z tradycyjnych metod pomiarowych, aby zlokalizować miejsca do wykopalisk, ale praca ta jest czasochłonna i wymagająca, zwłaszcza w trudnych warunkach pustynnych. Popularne stało się również używanie zdjęć satelitarnych, jak te z Google Earth, do lokalizowania niecodziennych struktur. Na pustyni jednak, burze piaskowe często utrudniają analizę takich obrazów, a zmienne kształty wydm dodatkowo komplikują poszukiwania. „Potrzebujemy narzędzia, które pozwoliłoby nam zawęzić obszar poszukiwań”, mówi Diana Francis, meteorolog i jedna z głównych badaczek projektu.

Naukowcy opracowali algorytm uczenia maszynowego, który analizuje obrazy z radarów z syntetyczną aperturą (SAR). Ta technologia, wykorzystująca fale radiowe, umożliwia wykrywanie obiektów ukrytych pod powierzchnią, takich jak roślinność, piasek czy skały.

Chociaż same technologie SAR i uczenia maszynowego nie są nowością – radar SAR używany jest od lat 80., a uczenie maszynowe staje się coraz bardziej popularne w archeologii – to połączenie ich w ten sposób stanowi innowację. Francis podkreśla, że jest to pierwsze takie zastosowanie w tej dziedzinie.

Algorytm został przeszkolony na podstawie danych z już odkrytego stanowiska archeologicznego Saruq Al-Hadid – osady istniejącej przez 5000 lat, położonej na pustyni pod Dubajem. „Po przeszkoleniu algorytmu, wskazał kilka nowych miejsc w pobliżu, w których jeszcze nie prowadziliśmy wykopalisk,” mówi Francis.

Technologia jest na tyle precyzyjna, że potrafi z dokładnością do 50 centymetrów tworzyć trójwymiarowe modele zakopanych struktur, co pozwala archeologom zrozumieć, co może kryć się pod ziemią.

Z pomocą Dubai Culture, rządowej organizacji zarządzającej stanowiskami archeologicznymi, zespół Francis przeprowadził badania za pomocą georadaru, które potwierdziły dane satelitarne.

Obecnie Dubai Culture planuje wykopaliska na nowo odkrytych obszarach, a Francis liczy na to, że ich metoda pomoże w przyszłości odkryć kolejne ukryte skarby archeologiczne.

Przyspieszenie monotonnej pracy

„W archeologii wykorzystanie radarów z syntetyczną aperturą (SAR) jest rzadko spotykane ze względu na ich wysokie koszty i złożoność”, mówi Amy Hatton, doktorantka Instytutu Geoantropologii im. Maxa Plancka, która bada zastosowanie modeli głębokiego uczenia w poszukiwaniu stanowisk archeologicznych na północno-zachodnich terenach Arabii Saudyjskiej.

Hatton uważa, że dzięki SAR, który eliminuje problem rozpraszania światła przez cząsteczki pyłu, zespół pod kierownictwem Diany Francis rozwiązał kluczowy problem utrudniający teledetekcję na pustyniach.

Nie tylko Uniwersytet Khalifa stosuje sztuczną inteligencję do wyszukiwania stanowisk archeologicznych. Amina Jambajantsan, również doktorantka Instytutu im. Maxa Plancka, wykorzystuje uczenie maszynowe do przyspieszenia „monotonnej pracy” związanej z identyfikowaniem potencjalnych miejsc archeologicznych za pomocą dronów wyposażonych w kamery o wysokiej rozdzielczości oraz zdjęć satelitarnych. Jej projekt dotyczący średniowiecznych miejsc pochówku w Mongolii – kraju o powierzchni 1,56 mln kilometrów kwadratowych, zbliżonej do wielkości Alaski – wykrył tysiące potencjalnych stanowisk, które według Jambajantsan nie zostałyby odnalezione tradycyjnymi metodami.

Jambajantsan dodaje, że mimo wysokich kosztów i dużej mocy obliczeniowej wymaganej przez SAR, radary te są bezcenne na obszarach pustynnych, gdzie inne techniki zawodzą. Rozważa również ich zastosowanie na pustyni Gobi w Mongolii, gdzie „standardowe metody” nie przyniosły oczekiwanych rezultatów.

Ludzie kontra maszyny

Uczenie maszynowe znajduje coraz więcej zastosowań w archeologii, choć nie wszyscy badacze są tym zachwyceni. „Istnieją dwa odrębne poglądy na zastosowanie sztucznej inteligencji w archeologii”, wyjaśnia Hugh Thomas, wykładowca archeologii na Uniwersytecie w Sydney i jeden z dyrektorów badań stanowisk na pustyniach Al-Ula i Khaybar w Arabii Saudyjskiej. „Z jednej strony są zwolennicy technologicznych rozwiązań, takich jak AI, do wykrywania stanowisk, z drugiej – ci, którzy uważają, że niezbędne jest doświadczone oko do oceny wartości odkryć”, tłumaczy.

Choć sztuczna inteligencja może wspierać w wykrywaniu i monitorowaniu stanowisk archeologicznych – zwłaszcza tych zagrożonych zmianami klimatycznymi lub rabunkową eksploatacją – Thomas obawia się nadmiernego polegania na technologii.

„Skorzystałbym z takich narzędzi przede wszystkim w miejscach, gdzie szansa na znalezienie stanowisk archeologicznych jest niewielka lub zerowa, co pozwoliłoby skoncentrować badania na obszarach bardziej obiecujących”, wyjaśnia Thomas.