Как модели ИИ помогают археологам находить новые памятники

Благодаря искусственному интеллекту (ИИ) поиск археологических памятников меняется коренным образом, и особенно отчетливо эти изменения видны в Южной Америке. Без человеческой экспертизы — по крайней мере пока — не обойтись, однако ИИ способен анализировать огромные объемы данных гораздо быстрее.

Наглядным примером преимуществ, которые дает внедрение искусственного интеллекта, служит веб-приложение GeoPACHA («Геопространственная платформа андской культуры, истории и археологии»). Исследователи загрузили в него спутниковые и аэрофотоснимки Анд в высоком разрешении. На начальном этапе, в 2020–2021 годах, ученые вручную изучали эти снимки, охватывающие территорию площадью 180 тыс. кв. км, и фиксировали все «локусы» — обособленные археологические объекты, которые удавалось заметить. Теперь в этой работе используется ИИ, обученный на большой выборке спутниковых снимков.

Стивен Вернке, директор Института пространственных исследований при Университете Вандербильта в США и один из разработчиков проекта, сравнивает его с большой языковой моделью, построенной на основе обширной выборки текстов из интернета. «Наша базовая модель, которую мы называем DeepAndes, — потенциальный эксперт в сфере рельефа и почвенного покрова Анд, — говорит он. — Если дообучить ее на основе размеченных человеком археологических объектов, она может стать экспертом по их идентификации на снимках».

Имея на руках многообещающие результаты, специалисты продолжают развивать эту технологию. Уже создана более продвинутая модель — DeepAndesArch. «Сейчас GeoPACHA использует нашу модель искусственного интеллекта DeepAndesArch, и на менее чем 5% от общей площади, которую в итоге охватит проект, она уже идентифицировала более 1 млн архео­логических локусов», — уточняет Вернке.

В последние годы археологи по-разному используют искусственный интеллект: для восстановления пострадавших и разрушенных артефактов, для борьбы с незаконным перемещением культурных ценностей, для классификации древних следов забоя на костях.

Но наибольшее влияние в сфере археологии развитие ИИ оказывает на поиски новых памятников. Обследование местности обходится дорого и зачастую ведется в сложных условиях. Это подвигло археологов начать использовать аэро­фотоснимки и спутниковые изображения. Позднее, благодаря применению технологии лазерного сканирования с воздуха Lidar, позволяющей создавать трехмерные топографические карты, стало возможным обнаружение затерянных городов, скрытых под покровом лесов и посреди пустынь. Но изучение карт все равно отнимает много времени и сил и не гарантирует, что часть объектов не будет упущена. Именно здесь ИИ может кардинально изменить ситуацию.

Группа археологов, работающих на плато Наска, пустынной местности в 50 км от южного побережья Перу, обучила искусственный интеллект искать на аэрофотоснимках геоглифы — загадочные рисунки в пустыне, созданные народом наска около 2 тыс. лет назад, и получила впечатляющие результаты. «Мы изу­чаем расположение геоглифов с помощью спутниковых снимков, аэрофотоснимков высокого разрешения и изображений, полученных с беспилотников, с 2006 года, — рассказывает возглавляющий группу Масато Сакаи из японского Университета Ямагаты. — Благодаря технологиям дистанционного зондирования нам удалось обнаружить 314 новых геоглифов. Однако после внедрения искусственного интеллекта в 2019 году мы смогли обнаружить такое же количество геоглифов за гораздо более короткий срок».

Хотя человеческая экспертиза по-прежнему незаменима. «Самое большое преимущество искусственного интеллекта заключается в его способности существенно ускорить процесс анализа, — считает Масато Сакаи. — Он позволяет быстро и эффективно решать задачи, на которые обычно уходит немало времени. Однако искусственный интеллект не застрахован от ошибок: в зависимости от характера данных или того, что именно анализируется, он может выдавать не самые оптимальные результаты».

По словам Сакаи, следует учитывать качество и количество данных, на которых обучался ИИ. «Важно не доверять слепо выводам искусственного интеллекта и подходить к ним критически. Поскольку ИИ продолжает развиваться, возникают и новые вопросы о балансе человеческой экспертизы и машинного анализа».

На следующем этапе работы с GeoPACHA археологи при помощи специально разработанного веб-приложения GeoPACHA-AI отмечали, какие из объектов, выявленных искусственным интеллектом в Андах, настоящие, а какие нет, и добавляли элементы, которые он упустил.

«Идея заключается в том, чтобы ИИ выполнял грязную работу по первоначальному выявлению объектов, а человеческая экспертиза служила для улучшения и уточнения результатов, — объясняет Вернке. — Затем мы используем подтвержденные данные для повторной отладки DeepAndesArch и применим его на площади более 2 млн кв. км. По сути, на всей территории, где империя инков оставила свой след»