社区所有版块导航
Python
python开源   Django   Python   DjangoApp   pycharm  
DATA
docker   Elasticsearch  
aigc
aigc   chatgpt  
WEB开发
linux   MongoDB   Redis   DATABASE   NGINX   其他Web框架   web工具   zookeeper   tornado   NoSql   Bootstrap   js   peewee   Git   bottle   IE   MQ   Jquery  
机器学习
机器学习算法  
Python88.com
反馈   公告   社区推广  
产品
短视频  
印度
印度  
Py学习  »  机器学习算法

深度学习发现古人类遗址,AI 考古比胡八一更高效

中科院物理所 • 3 年前 • 348 次点击  

考古,一直是个神秘又充满吸引力的话题。


盗墓系列小说《鬼吹灯》中主人公胡八一,就是靠半部《十六字阴阳风水秘术》掌握了寻龙诀和分金定穴,找到大墓和宝藏。


「盗墓文学」将探险、玄学、灵异等元素加入了考古学,使盗墓主题红极一时


胡八一的那套口诀:寻龙分金看缠山,一重缠是一重关,关门如有八重险,不出阴阳八卦形。帮助他用八卦星象确定墓穴位置、找到逃生出口,顺利完成任务,解决难题。

近年考古事件也频频登上热搜,新闻中常见的标题:爱琴海农民挖出古希腊雕塑、西安地铁为战国古墓停工等等,让考古工作看起来很像开盲盒,仿佛要靠碰运气才能发现遗迹。


 AI 考古:深度学习大有可为


伊利诺伊大学人类学专业的博士 Dylan Davis 就致力于将遥感和深度学习加入到考古中,带来更多的发现。

他基于南卡罗来纳州几个地区的 LiDAR 激光雷达数据,结合了当地的 SAR 合成孔径雷达、多光谱数据,利用机器学习和深度学习的方法,发现了多处 3000-5000年前的美洲原住民生存遗迹。

古人类的居住地附近常用食用过的贝类、动物遗骨、食物残渣堆积围绕,久而久之就形成了环形的围体,在考古学中将这类人类遗址成为贝丘遗址或贝环遗址。


环状地形、贝丘遗存是古人类生活、构建家园的主要特征


这类遗址往往出现在沿海地区,在我国、日本、英国、北非等世界各地都有发现,这些遗址通常属于新石器时期,或者晚至青铜时期。

对古人类贝丘遗址的考察、遗址沉积物的分析,可以为北美洲原住民的发展年表、社会形成、气候环境变化提供丰富的研究资料。

这些古人类在建设住地时,会对土壤空隙和地形产生轻微的改变,但经过千百年来的更迭,这些变化很难在地面通过肉眼观察出来,所以也让这些遗址的发现增加困难。


壳环形态在遥感影像上形态不一:有圆环、相互连接的圆环,也有半圆环


在利用机器学习和深度学习进行图像处理环节时,Dylan 首先下载了实验区域的 LiDAR 数据,将其提取数字高程模型(DEM)分析得到丘陵阴影(Hillshade)和坡度(Slope),旋转 45° 来增强训练数据。

最终得到了 776 个环状地形、720个贝丘地形和 1316 个无关地形,导出为 200*200 的图像,保留了 10% 作为验证集。

Dylan 和团队基于 ResNet 50 设计了一个 Mask-R-CNN 模型,为了对模型基于 LiDAR 训练数据得出的深度学习结果进行交叉验证,团队还基于Sentinel-1的多时相 SAR 数据和 Sentinel-2 的多光谱数据,对研究区域的环形地形进行了随机森林(RF)概率分析。



经测试,模型获得了让团队满意的结果

Dylan 和团队在一台 NVIDIA Quadro p4000 GPU、Intel® Core™ i7-7700 K CPU @ 4.20 GHz、4200 Mhz、4 个核心、8 个逻辑处理器和 64 GB 内存配置的工作站中,训练了 40 多个小时,共运行了 20 个 epochs,获得了最佳模型的训练和验证损失分别为 0.252 和 0.554。

在 Dylan 和团队的该项研究之前,美国的五大湖区已知的的古人类遗址大约有五十多个,在这些古人类遗址中发现了石器和陶器等人类生存痕迹。在 Dlyan 的研究结果显示,这些区域仍有近百个疑似古人类遗址等待被验证。

Dylan 在近期的研究中提到,下一步即是根据训练结果在实地进行考察。


 空间考古:非破坏性考古研究


真正的考古没有分金定穴这么玄妙,没有传说中的藏宝图和神秘钥匙,当代考古工作大多是非主动性的发掘。

受到目前发掘保护方法的局限,很多文物可能会因为缺乏有效的保护手段,一经发掘出土,就会永久性地损坏。比如我国就以「如无必要,不进行主动发掘」的标准,来保护遗迹和考古发现,所以空间考古越来越受到重视。

在二战后,全球的考古学界都开始使用空间技术,尤其是结合遥感来进行考古研究。遥感考古主要是通过分析遥感图像,再结合考古成果、历史和文献资料进行的。不仅能避免野外工作花费大量时间,经费和精力,减轻劳动强度。


在上世纪60年代修建三门峡水库时

我国开始用航空照片对库区古代遗址、墓葬分布探测


在不触及文化遗迹的情况下精确确定遗迹的位置、形状、大小等。对现已埋没于地表下的古沟渠、古河道或大型建筑物等,在信息丰富的遥感资料上有时能很清楚地反映出来。

2014 年,我国遥感地球所的研究团队在新疆地区,历时三年对新疆古代长城进行考古工作。 



利用遥感技术工作人员将200多座古烽燧、戍堡线路复原和精确划分


靠着遥感手段获取的古遗址的微弱信息, 科研人员「还原」了新疆古代长城,改变了长期以来「新疆没有长城」的认识,令考古界为之振奋。 

利用遥感技术,能够更直观形象地了解遗存,深化人类文化遗存时空分布规律的认识,了解不同环境和社会发展阶段的人地关系模式及其演变过程,为解读遗址与文化提供科学依据。 

再结合机器学习、深度学习等 AI 技术手段,可以让高效地提高对空间遥感数据的处理,进一步加快对文化遗存的探索与保护。

总之,技术「倒斗」,又好又快


参考文献:

-《Deep learning reveals extent of Archaic Native American shell-ring building practices》Dylan S.Davis

-《遥感考古“上天入地”空间考古大有可为》中国科学院空天信息创新研究院

-《遥感技术在考古方面的应用》(http://blog.sina.com.cn/s/blog_5554ecf401000e45.html)



转载内容仅代表作者观点

不代表中科院物理所立场



来源:HyperAI超神经

编辑:Paarthurnax


近期热门文章Top10

↓ 点击标题即可查看 ↓
1. 2021诺贝尔物理学奖颁给了研究复杂物理系统的他们
2. 看完蜜蜂拉粑粑,我放下了手里的蛋黄酱
3. 炒栗子为啥要加砂子?用糖炒是为了调味吗?
4. 近视到多少度,眼睛会瞎掉?
5. 我们学的化学就这?
6. 洗头冲水时冲下好些头发,我是要秃了吗 ???
7. 电网系统里用不完的电都去哪儿了?很可能跑到这里了……    
8. 街头惊现巨型喵星人?不用眼镜就能看的3D画面是什么原理?   
9. 社交牛X症为什么总出在你朋友身上?这其实是一道数学题 
10. 老司机都懂的x件事,一般人我不告诉他
 点此查看以往全部热门文章 

Python社区是高质量的Python/Django开发社区
本文地址:http://www.python88.com/topic/123323
 
348 次点击