當(dāng)考古遇到人工智能

以深度學(xué)習(xí)為核心的當(dāng)代人工智能正越來(lái)越多地應(yīng)用于考古學(xué)研究領(lǐng)域。

考古學(xué)與人工智能，一個(gè)在飛揚(yáng)的塵土中艱苦發(fā)掘，希望窮盡發(fā)現(xiàn)，探究和理解人類的歷史;一個(gè)擁有強(qiáng)大算力，能輕松應(yīng)對(duì)海量信息，潛力無(wú)限。兩個(gè)看似毫不相關(guān)的學(xué)科，如今卻產(chǎn)生了深刻聯(lián)系，以深度學(xué)習(xí)為核心的當(dāng)代人工智能正越來(lái)越多地應(yīng)用于考古學(xué)研究領(lǐng)域。

想象一下，你擁有“透視眼”，能穿透茂密的森林，看到隱藏在地下的古代遺跡，這就是機(jī)載激光掃描技術(shù)的神奇之處。它就像考古界的“X光”，從飛機(jī)上發(fā)射激光掃描地面，即使是藏在叢林深處的古城，也能被它“看”得一清二楚。這項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量超級(jí)龐大，就像把整個(gè)城市都拍成了高清照片?？脊艑W(xué)家和人工智能專家使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等深度學(xué)習(xí)技術(shù)，訓(xùn)練人工智能“助手”，自動(dòng)識(shí)別機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)中的古代遺跡，可以事半功倍。

以甲骨碎片拼合為例。甲骨文記錄了我國(guó)商代占卜的內(nèi)容，是研究商代歷史和文明的重要資料。目前已出土的甲骨碎片超過(guò)10萬(wàn)片。最近，我國(guó)考古學(xué)家和人工智能科學(xué)家們發(fā)明了一種新的“拼圖神器”——內(nèi)部相似性網(wǎng)絡(luò)模型。拼圖可分為三步：“找邊”，先用“邊緣等距匹配”算法，沿著碎片邊緣仔細(xì)搜索，找到形狀相似的“咬合”部分，就像拼圖時(shí)先找邊框一樣;“合體”，把兩塊碎片圖像“拼”在一起，看看能不能完美對(duì)接;“驗(yàn)紋”，這是最關(guān)鍵的一步，分析拼接處的紋理是否一致，如果拼接處有文字，還要分析文字是否能拼合。如果兩塊碎片原為一體，那么拼接處的紋理應(yīng)該自然連續(xù)。模型通過(guò)一種叫做“內(nèi)部相似性池化”的技術(shù)，來(lái)精確比較這些紋理的相似度。實(shí)驗(yàn)證明，模型的拼圖準(zhǔn)確率超過(guò)90%。這個(gè)“神器”已經(jīng)幫助考古學(xué)家們找到了37對(duì)能夠正確拼合的甲骨碎片。

秘魯南部的世界文化遺產(chǎn)納斯卡線和地畫是古代文明留給我們的謎題，這些巨大的地面圖案規(guī)模宏大，動(dòng)輒綿延數(shù)百米，難以在地面上辨認(rèn)，只有在高空才能看清全貌，給考古研究帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。長(zhǎng)期以來(lái)，考古學(xué)家只能依靠耗時(shí)耗力的人工搜索和低空飛行觀察拍照，效率低下且容易遺漏。過(guò)去近一個(gè)世紀(jì)，考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)了430個(gè)地畫。人工智能算法引入研究后，僅用6個(gè)月就新發(fā)現(xiàn)303個(gè)地畫。算法就像一位經(jīng)驗(yàn)豐富的“偵探”，通過(guò)分析高清航拍照片，繪制出候選圖形輪廓，由考古學(xué)家進(jìn)行確認(rèn)，這極大提高了搜尋和研究的效率。

人工智能正以前所未有的速度改變著許多專業(yè)領(lǐng)域的研究方法，驅(qū)動(dòng)著科學(xué)研究進(jìn)入新的時(shí)代。它改變著科學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)程，并賦予我們更強(qiáng)大的洞察力和預(yù)測(cè)力，幫助我們更好地理解過(guò)去、把握當(dāng)下，應(yīng)對(duì)未來(lái)的挑戰(zhàn)。

(楊清越 作者單位：中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所)

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