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人工智能推动的考古学挖掘出早期人类用火的隐藏证据
2022年06月19日    阅读量:913     新闻来源:好力百信息网    |  投稿

多伦多大学、魏茨曼科学研究所和希伯来大学的研究人员发现了至少80万年前古人类在以色列西部一处遗址用火的新证据。

本周发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中描述了这一发现,该发现表明,世界上只有第六个地方存在50多万年前的火灾证据。

研究人员采用先进的人工智能(AI)技术来证实他们的假设。该团队建议,该方法可以导致更科学、更数据驱动的考古学类型,更好地了解人类故事的起源、我们最基本的传统以及我们的实验和创新性质。

麻省理工大学文理学院人类学系教授、该研究的合著者迈克尔·查赞说:“这一火的证据来自人类发展的早期,表明到一百万年前,人类与火的接触可能比我们想象的更为普遍。”。“更重要的是,这种方法使我们能够在以前看不到的地方探测到火灾痕迹。”

研究人员在分析加利利西部埃夫隆采石场考古遗址中发现的文物时证实了这一发现,这些文物最早发现于20世纪70年代中期。在当时进行的一系列挖掘中,考古学家挖掘了14米,发现了大量的动物化石和旧石器工具,可追溯到80万至100万年前,使其成为以色列最古老的遗址之一。

起初,由于灰烬和木炭会随着时间的推移而降解,从发现它们的地点或土壤中没有任何可见的热迹象鈥攅排除找到生火视觉证据的机会。因此,在魏茨曼科学研究所(Weizmann Institute of Science Research)和研究合著者菲利佩·纳塔利奥(Filipe Natalio)和伊多·阿祖里(Ido Azuri)之前在将人工智能和光谱学应用于考古学方面取得成功的基础上,该团队开发了先进的计算模型,以揭示材料的化学和分子结构组成,并更好地了解它们是否经历了结构变化,比如火产生的。

领导模型开发的Azuri说:“人工智能的优势在于,它可以在多种尺度上发现隐藏的模式。”。“通过精确定位材料的化学成分到分子水平,模型的输出可以估计石器被加热到的温度,最终告诉我们过去的人类行为。”

该研究的主要作者、魏茨曼科学研究所博士生赞恩·斯特普卡(ZaneStepka)和研究小组使用精确的人工智能方法,搜索分子信号,评估现场发现的26个燧石工具的热暴露情况。结果表明,它们被加热到了一个很宽的温度范围鈥攅此外,他们使用不同的光谱技术分析了87具动物遗骸,发现一头已灭绝大象的象牙也因受热而发生结构变化。

“我们测试了多种方法,其中包括传统的数据分析方法、机器学习模型和更高级的深度学习模型,”负责模型开发的Azuri说。“流行的深度学习模式有一个比其他模式更好的特定架构,并成功地为我们提供了信心,使我们能够在没有使用火的视觉迹象的考古环境中进一步使用此工具。”

古代人类对火的控制使用鈥攁 包括人类和一些灭绝的家族成员在内的群体鈥攊考古学家认为,大约在同一时间,能人开始向直立人过渡,这一假设可以追溯到至少一百万年前。

人类学家的工作理论鈥攃称之为“烹饪假说”鈥攊他说,火的使用在人类进化过程中起到了重要作用,不仅可以产生温暖、制造先进的工具和抵御捕食者,还可以获得烹饪能力。食用熟肉不仅可以消除病原体,还可以提高蛋白质的消化效率和营养价值,为大脑的发育铺平道路。

这个假设唯一的问题是缺乏数据。因为找到火工技术的考古证据主要依赖于对物体燃烧后产生的变化的视觉识别鈥攖最重要的是颜色变化鈥攖传统方法已经成功地找到了不超过200000年的火使用的广泛证据。虽然在50万年前有一些火的证据,但仍然很稀少,全世界只有五个考古遗址提供了古代火的可靠证据。

“我们可能刚刚找到了第六个网站,”纳塔里奥说,他之前与Azuri及其同事的合作为这个项目提供了基础。此前,他们率先将人工智能和光谱学应用于考古学,以发现20万至42万年前在以色列其他地点控制焚烧石器的迹象。

查赞(Chazan)是英国国立大学考古中心的前任和创始主任,他指出,过去对埃夫隆采石场收集的石器的研究没有提供明显可见的燃烧痕迹。他说:“由于该遗址已有100万年的历史,我认为早期人类对火的使用是有限的,因此没有理由期望它会出现在这个地方,因为这里是一条小河沿岸的一个地方,包括大象在内的动物都被屠宰了。”。“这是一个惊喜。”

研究人员相信这种创新的考古方法鈥攚这使他们能够在比传统方法允许的更低温度下检测加热鈥攈olds有望应用于世界各地的网站。他们认为,这为处理复杂而详细的数据集开辟了新的方法,甚至可能重新访问在提供人类历史线索方面已经被认为已经枯竭的网站。

“现在,一些新的问题出现了。非洲的第一批遗址是否使用过火,到目前为止还没有发现燃烧的证据?最关键的是,我们仍然对这些早期人类是如何使用火的问题感到怀疑,”他补充道。“他们在烧肉吗?人类什么时候开始生火,而不仅仅是利用自然发生的火,比如雷击引起的火?”

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