يكتشف التعلم العميق المواقع البشرية القديمة، وعلم الآثار بالذكاء الاصطناعي أكثر كفاءة من هو بايي

لقد كان علم الآثار دائمًا موضوعًا غامضًا وجذابًا.

اعتمد هو بايي، بطل سلسلة روايات سرقة المقابر "الشبح ينفخ الضوء"، على نصف "تقنية فنغ شوي السرية المكونة من ستة عشر حرفًا من يين ويانغ" لإتقان فن البحث عن التنانين وتقسيم الذهب لتحديد مواقع الدفن، وبالتالي عثر على مقابر وكنوز كبيرة.

صيغة هو بايي:للعثور على التنانين وتقسيم الذهب، انظر إلى الجبال المحيطة بها. كل طبقة من التشابك هي حاجز. إذا كان هناك ثمانية مستويات من الخطر، فإنها ستشكل شكل باجوا يين ويانغ.ساعده على استخدام علم التنجيم باجوا لتحديد موقع القبر، والعثور على مخرج الهروب، وإكمال المهمة بنجاح، وحل المشكلة.

في السنوات الأخيرة، ظهرت الأحداث الأثرية بشكل متكرر في عمليات البحث الساخنة، مع عناوين مشتركة في الأخبار:اكتشف مزارعون من بحر إيجة منحوتات يونانية قديمة، وأوقفت هيئة مترو شيآن بناء مقبرة الممالك المتحاربة، وما إلى ذلك.، مما يجعل العمل الأثري يبدو أشبه بفتح صندوق أعمى، وكأن اكتشاف الآثار يعتمد على الحظ.

علم آثار الذكاء الاصطناعي: التعلم العميق لديه إمكانات كبيرة

ديلان ديفيس، حاصل على درجة الدكتوراه. حصل على درجة الدكتوراه في الأنثروبولوجيا من جامعة إلينوي، وهو ملتزم بدمج الاستشعار عن بعد والتعلم العميق في علم الآثار لتحقيق المزيد من الاكتشافات.

وبناءً على بيانات LiDAR من عدة مناطق في ولاية كارولينا الجنوبية، جنبًا إلى جنب مع رادار الفتحة التركيبية المحلي وبيانات متعددة الأطياف، وباستخدام أساليب التعلم الآلي والتعلم العميق، اكتشف العديد من بقايا البقاء على قيد الحياة من الأمريكيين الأصليين التي يعود تاريخها إلى ما بين 3000 إلى 5000 عام.

كانت مساكن البشر القدماء محاطة في كثير من الأحيان بأكوام من المحار المأكول، وعظام الحيوانات، وبقايا الطعام، والتي شكلت مع مرور الوقت حاوية دائرية. في علم الآثار، تسمى هذه المواقع البشرية بمواقع تلال الأصداف أو مواقع حلقات الأصداف.

وتظهر مثل هذه المواقع غالبًا في المناطق الساحلية، وتم العثور عليها في بلدي، واليابان، وبريطانيا، وشمال أفريقيا، وأجزاء أخرى من العالم. تنتمي هذه المواقع عادة إلى العصر الحجري الحديث أو العصر البرونزي المتأخر.

إن التحقيق في مواقع أكوام القواقع البشرية القديمة وتحليل رواسب الموقع يمكن أن يوفر بيانات بحثية غنية لتسلسل التطور والتكوين الاجتماعي والتغيرات المناخية والبيئية للشعوب الأصلية في أمريكا الشمالية.

عندما بنى هؤلاء البشر القدماء مستوطناتهم، أحدثوا تغييرات طفيفة في فراغات التربة وتضاريسها، ولكن بعد آلاف السنين من التغييرات، أصبح من الصعب ملاحظة هذه التغييرات على الأرض بالعين المجردة، مما يجعل اكتشاف هذه المواقع أكثر صعوبة.

عند استخدام التعلم الآلي والتعلم العميق لمعالجة الصور، قام ديلان أولاً بتنزيل بيانات LiDAR الخاصة بالمنطقة التجريبية، واستخراج نموذج الارتفاع الرقمي (DEM) منها، وتحليلها للحصول على الظل والمنحدر، ثم تدويرها 45 درجة لتحسين بيانات التدريب.

أخيرًا، حصلنا على 776 تضاريس حلقية، و720 تضاريس تلال قذائف، و1316 تضاريس غير ذات صلة، والتي تم تصديرها كصور بحجم 200*200، وتم الاحتفاظ بـ10% كمجموعة للتحقق من الصحة.

قام ديلان وفريقه بتصميم نموذج Mask-R-CNN استنادًا إلى ResNet 50. ومن أجل التحقق المتبادل من نتائج التعلم العميق للنموذج استنادًا إلى بيانات تدريب LiDAR، أجرى الفريق أيضًا تحليلًا لاحتمالية الغابة العشوائية (RF) على التضاريس الحلقية لمنطقة الدراسة استنادًا إلى بيانات SAR متعددة الأزمنة لـ Sentinel-1 والبيانات متعددة الأطياف لـ Sentinel-2.

عمل ديلان وفريقه على محطة عمل مزودة ببطاقة معالجة الرسوميات NVIDIA Quadro p4000، ووحدة معالجة مركزية Intel® Core™ i7-7700K بسرعة 4.20 جيجاهرتز، و4200 ميجاهرتز، و4 أنوية، و8 معالجات منطقية، و64 جيجابايت من الذاكرة.بعد التدريب لأكثر من 40 ساعة والتشغيل لمدة 20 حقبة، كانت خسائر التدريب والتحقق لأفضل نموذج 0.252 و 0.554 على التوالي.

قبل دراسة ديلان وفريقه، كان هناك حوالي خمسين موقعًا بشريًا قديمًا معروفًا في منطقة البحيرات العظمى في الولايات المتحدة، حيث تم العثور على آثار لبقاء الإنسان مثل الأدوات الحجرية والفخار. وتظهر نتائج أبحاث دليان أنه لا يزال هناك ما يقرب من مائة موقع مشتبه به يعود إلى البشر القدماء في هذه المناطق تنتظر التحقق منها.

وذكر ديلان في بحث حديث أن الخطوة التالية هي إجراء تحقيقات ميدانية بناءً على نتائج التدريب.

علم الآثار الفضائي: البحث الأثري غير المدمر

إن علم الآثار الحقيقي ليس غامضًا مثل تقسيم الذهب وتحديد مواقع المقابر. لا توجد خرائط كنز أسطورية ومفاتيح غامضة. معظم الأعمال الأثرية المعاصرة هي عبارة عن حفريات غير نشطة.

وبسبب القيود المفروضة على أساليب التنقيب والحماية الحالية، فإن العديد من الآثار الثقافية قد تتعرض لأضرار دائمة بمجرد التنقيب عنها بسبب عدم وجود تدابير حماية فعالة.على سبيل المثال، تحمي بلدي الآثار والاكتشافات الأثرية بموجب معيار "عدم القيام بأي حفر نشط إلا في حالة الضرورة"، وبالتالي فإن علم الآثار الفضائي يحظى باهتمام متزايد.

بعد الحرب العالمية الثانية، بدأت المجتمعات الأثرية في جميع أنحاء العالم باستخدام تكنولوجيا الفضاء، وخاصة بالاشتراك مع الاستشعار عن بعد، لإجراء البحوث الأثرية.يتم إجراء علم الآثار بالاستشعار عن بعد بشكل أساسي من خلال تحليل صور الاستشعار عن بعد ودمجها مع النتائج الأثرية والبيانات التاريخية والوثائقية. فهو لا يمكن أن يتجنب إنفاق الكثير من الوقت والمال والطاقة في العمل الميداني فحسب، بل يقلل أيضًا من كثافة العمل.

تحديد موقع وشكل وحجم وما إلى ذلك من الآثار الثقافية بدقة دون لمسها.يمكن في بعض الأحيان أن تنعكس الخنادق القديمة أو قنوات الأنهار القديمة أو المباني الكبيرة المدفونة الآن تحت السطح بوضوح في بيانات الاستشعار عن بعد الغنية بالمعلومات.

في عام 2014، أجرى فريق بحثي من معهد الاستشعار عن بعد والأرض الرقمية في بلدي أعمالًا أثرية على سور الصين العظيم القديم في شينجيانغ لمدة ثلاث سنوات. 

بالاعتماد على المعلومات الخافتة عن الآثار القديمة التي تم الحصول عليها عن طريق الاستشعار عن بعد، "ترميم" سور الصين العظيم القديم في شينجيانغ، مما أدى إلى تغيير الاعتقاد السائد منذ فترة طويلة بأنه "لا يوجد سور عظيم في شينجيانغ"، الأمر الذي أثار حماس المجتمع الأثري. 

إن استخدام تكنولوجيا الاستشعار عن بعد يمكن أن يساعدنا في فهم الآثار بشكل أكثر حدسًا وحيوية، وتعميق فهمنا لأنماط التوزيع الزماني والمكاني للآثار الثقافية البشرية، وفهم أنماط العلاقة بين الإنسان والأرض وعملية تطورها في بيئات مختلفة ومراحل التنمية الاجتماعية، وتوفير أساس علمي لتفسير الآثار والثقافة. 

وباستخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي مثل التعلم الآلي والتعلم العميق، يمكن تحسين معالجة بيانات الاستشعار عن بعد الفضائية بكفاءة، مما يؤدي إلى تسريع استكشاف الآثار الثقافية وحمايتها.

باختصار، تكنولوجيا "سرقة القبور" جيدة وسريعة.

مراجع:

- "التعلم العميق يكشف مدى ممارسات بناء حلقات الصدف لدى الأمريكيين الأصليين القدماء" ديلان إس. ديفيس

- "علم الآثار الاستشعاري عن بعد "إلى السماء وإلى الأرض" علم الآثار الفضائي يتمتع بإمكانيات هائلة" معهد ابتكار معلومات الفضاء الجوي، الأكاديمية الصينية للعلوم

- "تطبيقات الاستشعار عن بُعد في علم الآثار" (http://blog.sina.com.cn/s/blog_5554ecf401000e45.html)