Искусственный интеллект (ИИ) помогает находить под землей поселения, чтобы защищать их от разрушения. Система распознает до 96% археологических построек. Об исследовании сообщает пресс-служба Российского научного фонда.
Ученые из Челябинского и Югорского университетов, а также Института геофизики УрО РАН разработали методику поиска археологических памятников с помощью ИИ и математического моделирования. Технология позволяет дистанционно изучать скрытые под землей объекты и изучать их без риска разрушения.
Методика объединяет цифровое моделирование, машинное обучение и геофизические методы. Ее протестировали для изучения памятников бронзового века в долинах рек Уй и Синташта, включая окрестности древних поселений Степное, Левобережное, Нижнеуспенское и Верхнеуральское.
Карта укрепленных поселений бронзового века Южного Зауралья. Источник: Александр Вохминцев
Для обнаружения подземных объектов ученые создали цифровую 2D-модель рельефа на основе спутниковых и аэрофотоснимков, данных тахеометра и электроразведки. Затем они использовали нейросеть ResNet50 + RBF для точного определения границ поселений. Структуру объектов уточнили на 3D-моделях, построенных с помощью электроразведки, аэрофотосъемки и лазерного сканирования.
ИИ на базе нейросетей Pointview-GCN и разработанной авторами Mask3d с точностью до 96% распознал в поселениях оборонительные валы, рвы, жилища и типовые могильники. Однако более сложные объекты, такие как входы и следы колодцев, пока определяются с точностью около 40%.
Обнаруженное в 2023 году укрепленное поселение Верхнеуральское: 1) фрагмент спутникового снимка; 2) карта кажущегося электрического сопротивления, полученная прибором АЭМП — 14; 3) цифровая 3D-модель рельефа, сделанная на основании съемки с квадрокоптера; 4) цифровая карта рельефа, сделанная на основании GNSS съемки. Источник: Александр Вохминцев.
Во время испытаний технологии на территории Верхнеуральского археологи обнаружили остатки поселений разных эпох: помимо известного прямоугольного укрепления нашли овальные ограждения более раннего периода и следы позднего неукрепленного поселения.
Схема поселения Степное по данным дешифрирования космических и аэрофотоснимков в полуавтоматическом режиме с участием человека. Источник: Александр Вохминцев
В Южном Зауралье известно около 2 тыс. археологических памятников, созданных за более чем 100 000 лет. Интерес представляют объекты бронзового века, относящиеся к синташтинской и петровской культурам — так называемой «Стране городов». По оценкам археологов, изучена менее половины памятников, многие из которых находятся под землей и уязвимы к разрушению из-за строительства и сельского хозяйства.
Мы стремимся объединить разнообразные методы картографирования, геофизики и машинного обучения, чтобы решить глобальную задачу защиты мирового археологического и культурного наследия.
Александр Вохминцев, доктор технических наук, заведующий научно-исследовательской лабораторией «Интеллектуальные информационные технологии и системы» Челябинского государственного университета.
Результаты сегментации трехмерной цифровой модели рельефа для поселения Тулак с использованием нейронной сети Mask3d*. Источник: Александр Вохминцев
Система дистанционного неразрушающего исследования может применяться на различных территориях. В планах ученых — использование методики для изучения археологических памятников бронзового века Северного Синьцзяна в Китае, которые имеют схожие ландшафтные и культурные характеристики с южноуральскими объектами.
Разработанная система может применяться на различных типах территорий. В ближайшее время методику планируют использовать для изучения памятников бронзового века в Северном Синьцзяне в Китае, где природные и культурные условия схожи с южноуральскими.
