当考古遇到人工智能

以深度学习为核心的当代人工智能正越来越多地应用于考古学研究领域。

考古学与人工智能，一个在飞扬的尘土中艰苦发掘，希望穷尽发现，探究和理解人类的历史；一个拥有强大算力，能轻松应对海量信息，潜力无限。两个看似毫不相关的学科，如今却产生了深刻联系，以深度学习为核心的当代人工智能正越来越多地应用于考古学研究领域。

想象一下，你拥有“透视眼”，能穿透茂密的森林，看到隐藏在地下的古代遗迹，这就是机载激光扫描技术的神奇之处。它就像考古界的“X光”，从飞机上发射激光扫描地面，即使是藏在丛林深处的古城，也能被它“看”得一清二楚。这项技术产生的数据量超级庞大，就像把整个城市都拍成了高清照片。考古学家和人工智能专家使用卷积神经网络等深度学习技术，训练人工智能“助手”，自动识别机载激光扫描数据中的古代遗迹，可以事半功倍。

以甲骨碎片拼合为例。甲骨文记录了我国商代占卜的内容，是研究商代历史和文明的重要资料。目前已出土的甲骨碎片超过10万片。最近，我国考古学家和人工智能科学家们发明了一种新的“拼图神器”——内部相似性网络模型。拼图可分为三步：“找边”，先用“边缘等距匹配”算法，沿着碎片边缘仔细搜索，找到形状相似的“咬合”部分，就像拼图时先找边框一样；“合体”，把两块碎片图像“拼”在一起，看看能不能完美对接；“验纹”，这是最关键的一步，分析拼接处的纹理是否一致，如果拼接处有文字，还要分析文字是否能拼合。如果两块碎片原为一体，那么拼接处的纹理应该自然连续。模型通过一种叫做“内部相似性池化”的技术，来精确比较这些纹理的相似度。实验证明，模型的拼图准确率超过90%。这个“神器”已经帮助考古学家们找到了37对能够正确拼合的甲骨碎片。

秘鲁南部的世界文化遗产纳斯卡线和地画是古代文明留给我们的谜题，这些巨大的地面图案规模宏大，动辄绵延数百米，难以在地面上辨认，只有在高空才能看清全貌，给考古研究带来巨大挑战。长期以来，考古学家只能依靠耗时耗力的人工搜索和低空飞行观察拍照，效率低下且容易遗漏。过去近一个世纪，考古学家发现了430个地画。人工智能算法引入研究后，仅用6个月就新发现303个地画。算法就像一位经验丰富的“侦探”，通过分析高清航拍照片，绘制出候选图形轮廓，由考古学家进行确认，这极大提高了搜寻和研究的效率。

人工智能正以前所未有的速度改变着许多专业领域的研究方法，驱动着科学研究进入新的时代。它改变着科学发现过程，并赋予我们更强大的洞察力和预测力，帮助我们更好地理解过去、把握当下，应对未来的挑战。

（作者单位：中国社会科学院考古研究所）