米兰·(milan)中国官方网站-AI 进军考古学！科学家用深度学习算法发现了近 100 万年前人类用火的证据，登上PNAS
作者｜李梅
编纂｜陈彩娴火的利用是智人进化的一个要害因素，火不仅可以用在创造更繁杂的东西，还有可以让食品变患上更安全，从而有助在年夜脑的发育。
迄今为止，全世界规模内仅发明了5个可追溯到50万年前用火证据的遗迹，包括位在南非的Wonderwerk洞窟及Swartkrans、肯尼亚的Chesowanja、以色列的Gesher Benot Ya aqov、西班牙的Cueva Negra。
此刻，以色列的一个研究团队使用人工智能算法发明了第六个注解人类用火陈迹的遗迹！这项研究展现了以色列一个旧石器时代晚期遗迹中存于人类用火的证据。研究结果已经发表于PNAS期刊上。
论文地址：https://www.pnas.org/doi/epdf/10.1073/pnas.2123439119
1AI 进军考古传统的考古要领对于在初期昔人类遗迹利用火源的辨认，重要依靠在对于蚀变沉积物、岩屑及骨骼的视觉评估，例如，泥土变红、变色、翘曲、开裂、紧缩、变暗等等，这可能会低估其时人类用火的遍及水平。
而于这项研究中，作者团队开发了一种基在拉曼光谱及深度进修算法的光谱「温度计」，用来预计燧石伪影的热袒露，检测极度高温扭曲质料的原子布局，从而填补了用火陈迹于视觉特性上的可能缺掉。
研究注解，以色列的旧石器时代初期露天遗迹（Evron Quarry）存于被火烧过的动物及岩屑残余，年月介在100万至80万年前之间。
图注：从左至右依次为Filipe Natalio、Ido Azuri、Zane Stepka
研究团队起首对于1976-1977年于Evron Quarry挖掘出的质料举行了研究，并无发明热相干特性于视觉上的较着证据，好比泥土变红、燧石匠具变色或者开裂、紧缩或者动物遗骸变色等。
图注：Evron Quarry遗迹考古掘客现场
团队测试了很多种要领，包括传统的数据阐发要领、呆板进修建模及更进步前辈的深度进修模子。风行的深度进修模子具备优在其他模子的特定架构，利用AI技能的利益是它可以阐发质料的化学身分，并以此预计它们的热袒露环境。
AI技能可以靠得住地域分现代燧石是否被燃烧过，并且还有能展现其燃烧的温度。火的热量可以引起四周石头的变化，燃烧会于原子程度上转变骨骼布局，响应的红外光谱也会转变。
于这项研究中，团队利用一个深度进修模子（一维卷积神经收集）来进修燧石伪影的拉曼光谱模式，从而预计石器的温度。与彻底毗连的人工神经收集（FC-ANN）比拟，该模子机能更优，可以或许将真实温度及预计温度之间的平均绝对于偏差从118 °C降至103 °C。
起首，团队对于从以色列差别处所网络来的现代燧石举行预练习，并于试验室节制前提下加热至已经知温度。其次，将练习后的模子运用在未知样品（即从Evron Quarry遗迹收罗的石器）。团队采用有监视的深度进修要领将拉曼光谱与燧石的加热温度联系关系起来。这类要领依靠在燧石有机及无机身分发生的不成逆热引诱布局转变，同时降服了其固有的可变性。利用深度进修模子举行温度预计的长处，是它可以类似热量与α-石英、莫干岩以和D及G波段光谱区域因热量而孕育发生的光谱变化之间的任何非线性决议计划界限。
于下图中，石块从视觉上其实不能看出任何被火烧过的陈迹，而经由过程利用深度进修模子，对于从石块中网络的紫外拉曼光谱的热袒露举行预计，发明它们都曾经被加热至200°C至600°C之间。这表示了昔人类具有节制火的能力而非仅仅利用天然野火。
对于在挖掘出的骨骼，研究团队也颠末试验确认了它们曾经被火燃烧过，作者之一Chazan暗示：「假如没有人工智能验证的燧石成果，没有人会操心测试这些骨头的热袒露环境」。
这项研究只管尚没法确定该遗迹的东西是被天然火还有是人工火燃烧的。燃烧陈迹所致使的空间变化可以注释为人类干涉干与的证据，由于天然火凡是会致使整个燃烧区域的同质热变化。
作者认可，野火及乱七八糟的植被也可能致使整个区域的温度漫衍不匀称，而且温度其实不是利用野火及人工火之间的靠得住区别尺度。但只管云云，石器时代用具的预计温度、燃烧过的动物群的存于，仍能注解该遗迹的昔人类曾经利用火的可能性。
于将来，这项研究所利用的要领可以扩大到其他旧石器时代晚期的遗迹，这将有可能扩展人们对于初期昔人类与火之间瓜葛的时空理解，打开相识初期人类糊口的窗口。
参考链接：
https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2123439119
https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/6/480888.shtm
https://www.timesofisrael.com/old-flame-israeli-researchers-find-evidence-of-fire-use-nearly-1-million-years-ago/
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