ИИ обнаруживает "скрытые" свидетельства использования огня ранними гоминидами по крайней мере 800 000 лет назад
Датировать открытие и использование огня чрезвычайно сложно. В некоторых доисторических местах в Африке, датируемых более чем миллионом лет, можно обнаружить следы огня. Хотя они, вероятно, имеют естественное происхождение, они не позволяют нам сказать, что человеческие группы того времени "одомашнили" огонь. В ходе раскопок, проведенных в 2009 году на Ближнем Востоке, в местечке Гешер Бенот Яаков в Израиле, были обнаружены остатки очага, который, возможно, использовался людьми более 790 000 лет назад. Но как мы можем быть в этом уверены? Недавно израильские и канадские исследователи, используя передовой и инновационный метод искусственного интеллекта, обнаружили невидимые следы огня возрастом не менее 800 000 лет в месте, возраст которого составляет один миллион лет. Они представляют собой одни из самых ранних известных свидетельств использования огня. Это техническое достижение позволит провести переоценку некоторых археологических объектов, чтобы улучшить пространственно-временные рамки использования огня гоминидами.
Идентификация костровых ям на стоянках ранних гоминид в основном основана на визуальной оценке физических изменений артефактов (кремня, кости, золы, древесного угля), что приводит к потенциальной недооценке количества таких ям в археологической летописи. Однако большинство ученых сходятся во мнении, что в период от 1 миллиона до 500 тысяч лет назад о разведении огня не могло быть и речи. Его нужно было собирать из природных источников, а затем подавать топливо. Вполне вероятно, что люди умели перемещать горящие ветки для создания небольших костров. На некоторых участках этого периода действительно видны обожженные элементы, которые не случайно распределены на земле. Так обстоит дело в Wonderwerk и Swartkrans (Южная Африка), Koobi Fora и, возможно, Chesowanja (оба в Кении), Gesher Benot Ya'aqov (Израиль) и Cueva Negra (Испания).
В первую очередь, владение огнем использовалось для отпугивания хищников, для работы с материалами, такими как дерево, и для обогрева. На втором этапе он использовался для приготовления пищи, будь то мясо или овощи, уничтожая болезнетворные микроорганизмы и делая пищу более усвояемой, с лучшими питательными и энергетическими качествами. По этой причине предпочтение было отдано биологическому развитию Homo erectus и его евразийских и африканских современников, особенно их мозга. Кроме того, кулинария сделала некоторые растения съедобными.
Одной из проблем гипотезы раннего использования огня является недостаток данных. Свидетельства, связывающие гоминид с огнем, немногочисленны, в местах, датируемых более чем 500 000 лет до нашей эры. Кроме того, трудно доказать преднамеренность только с помощью золы или древесного угля. Так, недавно команда из Университета Израиля в сотрудничестве с Майклом Чазаном из Университета Торонто в Канаде использовала специально разработанный искусственный интеллект для изучения кремней из миллионнолетней стоянки древнего человека, карьера Эврон в Израиле, и обнаружила свидетельства управления огнем. Их открытие опубликовано в журнале .
ИИ, способный обнаружить невидимое?
Каменоломня Эврон в Западной Галилее - это археологический объект под открытым небом, который был обнаружен в середине 1970-х годов. Во время серии раскопок, проводившихся в то время под руководством профессора Авраама Ронена, археологи обнаружили широкий спектр окаменелостей животных и орудий палеолита, датируемых периодом от 800 000 до 1 миллиона лет назад, что делает это место одним из самых древних в Израиле. Ни одна из находок на месте или в почве, в которой они были найдены, не имела визуальных свидетельств нагревания: зола и древесный уголь разрушаются со временем, что исключает возможность найти визуальные свидетельства горения.
Поэтому команде пришлось разработать инновационную технику, чтобы обнаружить скрытые улики с гораздо большей тонкостью. Исследователи разработали особый искусственный интеллект. Это спектроскопический "термометр" на основе рамановской спектроскопии и алгоритмов глубокого обучения для оценки воздействия тепла на кремневые артефакты независимо от визуальных признаков (следов от ожогов).
Азури, который руководил разработкой алгоритма и моделей ИИ, говорит в своем заявлении: "Мы протестировали различные методы, включая традиционные методы анализа данных, моделирование машинного обучения и более продвинутые модели глубокого обучения. Последний, который одержал победу, имел особую архитектуру, которая превосходила остальные".
Команда обучила алгоритм, предоставив ему данные о тонких изменениях в реакции кремня на ультрафиолетовое излучение, а затем обучив его определять их. Для этого они собрали куски кремня из неархеологических мест в сельской местности Израиля и нагрели их до точной температуры 200-300 °C в лаборатории. Поэтому преимущество ИИ заключается в том, что он может находить скрытые следы во множестве масштабов. Определив химический состав материалов вплоть до молекулярного уровня, на выходе модели можно оценить температуру, при которой нагревались каменные орудия.
Свидетельства использования огня, датируемые почти миллионом лет назад
Запустив искусственный интеллект, команда оценила воздействие тепла на 26 кремневых инструментов, найденных на этом месте почти полвека назад. Результаты показали, что инструменты нагревались до широкого диапазона температур, некоторые из которых превышали 600 °C. Предполагаемая температура каменных артефактов - относительно камня - наличие обгоревшей фауны и их ограниченное пространственное размещение (близко друг к другу и на одной высоте раскопа) повышают вероятность использования огня гоминидами.
Кроме того, используя другую спектроскопическую технику, они проанализировали 87 фаунистических останков и обнаружили, что бивень вымершего вида слона также показал структурные изменения, возникшие в результате воздействия огня. Хотя авторы осторожны в своих утверждениях, они считают, что наличие этих скрытых следов говорит о том, что наши предки были экспериментаторами. Тем не менее они отмечают, что невозможно окончательно установить роль гоминид в присутствии огня в археологическом контексте Эвронского карьера. Объединение артефактов и фауны в таком контексте под открытым небом может просто отражать воздействие природного пожара на ландшафт.
По мнению исследовательской группы, взглянув на археологию с другой точки зрения, используя новые инструменты, мы можем найти гораздо больше мест со свидетельствами использования огня, чем мы думали вначале. Разработанные ими методы могут быть применены, например, на других стоянках нижнего палеолита для выявления невизуальных свидетельств горения и улучшения пространственно-временных рамок происхождения и контролируемого использования огня. Это дополнительное исследование поможет нам лучше понять, как этот контроль привел к появлению других форм поведения, наших самых основных традиций и нашей экспериментальной и инновационной природы.