كيف يمكن لعلماء الآثار استخدام الذكاء الاصطناعي حتى الآن

يمكن استخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحديد تاريخ البقايا البشرية القديمة من خلال تحليل الحمض النووي الخاص بهم ، وفقًا لما اقترحته الأبحاث المنشورة للتو.

طور فريق بقيادة جامعة لوند في السويد طريقة تستخدم التعلم الآلي لتحديد الجينوم في الكائنات الميتة لتحديد تاريخها.

قال عيران الحايك ، المؤلف الرئيسي للدراسة ، "لم يكن هناك تطور كبير في بقايا التأريخ القديم منذ تطوير الكربون المشع الذي يرجع تاريخه إلى 80 عامًا". نشرت في طرق تقارير الخلية ، وأستاذ مشارك في قسم علم الأحياء في جامعة لوند السجل.

"البديل الوحيد هو التأريخ الأثري ، وهو أكثر ذاتية بكثير ، لكنه كان أول طريقة يتم استخدامها.

هذه هي الطريقة الأولى التي تقدم نهجًا مختلفًا جذريًا منذ 80 عامًا

"هذه هي الطريقة الأولى التي تقدم نهجًا مختلفًا جذريًا منذ 80 عامًا. يعتمد على تسلسل الحمض النووي ، والذي يمكن الآن تسلسله بسهولة ودقة أكبر من ذي قبل باستخدام كمية قليلة جدًا من المواد العضوية. نظرًا لأن تواريخ الكربون المشع تخضع للعديد من التحيزات ، يمكن لعلماء الآثار استخدام أساليبنا بحرية وبسرعة للحصول على تقدير آخر ".

التأريخ بالكربون المشع هو طريقة مستخدمة على نطاق واسع لتقدير عمر المواد الكربونية التي يصل عمرها إلى 50,000 عام. تتكون الكائنات الحية من أشكال مختلفة من الكربون تتجدد باستمرار ، وعندما تموت هذه الكائنات ، يبدأ أحد النظائر المشعة المعروفة باسم الكربون 14 في التحلل. 

يستخدم علماء الآثار نصف عمر الكربون 14 كمعيار. كل 5,730 سنة ، تقل كمية الكربون 14 في العينة بمقدار النصف. من خلال قياس مستوى الكربون -14 الموجود في مادة ما ومقارنته بنظائر الكربون المستقرة الأخرى ، يمكنهم تقدير العمر الذي يجب أن يكون عليه.

لكن التأريخ بالكربون المشع ليس دقيقًا دائمًا ، وتعتمد النتائج على جودة وكمية المواد المتاحة حتى الآن. العينات الأصلية ، مثل عظام مومياء محفوظة لآلاف السنين في مقبرة ، أفضل حالًا من القطع الصغيرة وقطع البقايا التي تلوثت بالبيئة.

تبحث تقنية Lund AI ، المعروفة باسم الهيكل السكاني الزمني (TPS) ، عن العلامات الجينية التي تحورت بمرور الوقت لتقدير العمر. تغيير طفيف في الحمض النووي لجين LCT ، على سبيل المثال ، يعني أن البشر يمكنهم إنتاج الإنزيم لهضم اللاكتوز. وأوضح الحايك أن الطفرة بدأت بالانتشار فقط بعد العصر الحجري الحديث. إن اكتشاف هذه الطفرة في عينة يعني أن الكائن الحي لا يمكن أن يكون أكبر من 12,000 عام. 

تبحث TPS عن عشرات الآلاف من هذه الأنواع من العلامات لتضييق عمر بقايا الشخص. تم تدريب البرنامج الذي يعتمد على التعلم الآلي على هذه الأنماط الطفرية من بقايا مؤرخة بالفعل. بالنظر إلى عينة جديدة من الحمض النووي ، يمكن أن تتنبأ بعمرها الذي يجب أن يكون. على وجه التحديد ، قام الفريق بتدريب نموذجه على مجموعة بيانات عامة للجينوم البشري تم تأريخها في الغالب باستخدام الكربون المشع والأساليب الأثرية. 

عندما تم اختبار TPS ، كان 75 في المائة من العينات المؤرخة في غضون 445 سنة من متوسط ​​تاريخ الكربون المشع ؛ 16 في المائة من العينات مؤرخة على مدى 1,000 سنة من متوسط ​​تاريخ الكربون المشع. باختصار ، يمكن أن تكون النتائج غير صحيحة ويكون أداء الطريقة أسوأ بالنسبة للعينات القديمة بشكل خاص والتي لا يوجد بها قدر كبير من بيانات التدريب. اختبر الفريق أيضًا النموذج من خلال الحصول على بقايا لأشخاص من نفس العائلة حتى الآن.

وأوضح الحايك: "أهم دليل على الدقة هو تطبيق TPS حتى الآن على أفراد الأسرة". يجب أن يكون أفراد العائلة مؤرخين في نفس الوقت. الأب والابن لا يمكن أن يكونا على بعد 1,000 سنة من بعضهما البعض. كانت TPS قادرة على تحديد تاريخ أفراد الأسرة ضمن نفس المنطقة الزمنية دون تدريب صريح. "

تختلف العلامات الجينية باختلاف المناطق الجغرافية. تم تدريب النموذج الحالي على آلاف الجينومات التي تم جمعها من أوروبا ، وغرب آسيا ، وشرق ووسط آسيا ، ولن يكون دقيقًا جدًا في تحديد تاريخ العينات الموجودة خارج هذه المناطق. يريد الباحثون تحسين نموذجهم من خلال تدريبه بمجموعات بيانات أكثر تنوعًا.

عندما يعثر علماء الآثار على بقايا بشرية ، فقد تحتوي على كمية محدودة من المواد العضوية ، والتي قد لا تكون كافية لكل من التأريخ بالكربون المشع وتسلسل الحمض النووي

قال الحايك: "نود توسيعه ليصبح قابلاً للتطبيق على الأفارقة والأمريكيين ، وهو أمر أكثر تحديًا لعدد قليل من العينات المتاحة". "نود أيضًا تحسين التنبؤات للعينات القديمة جدًا. يكافح النموذج فقط مع العينات القديمة جدًا - 8,000 إلى 10,000 سنة قبل الوقت الحاضر - بسبب ندرة البيانات ، مرة أخرى ، مشكلة سيتم حلها بمرور الوقت ".

يعطي TPS علماء الآثار طريقة أخرى لتاريخ العينات ، ويمكن أن يساعد في الحالات التي لا يوجد فيها ما يكفي من عينة لإجراء تأريخ الكربون المشع ويمكن أن يساعد في التحقق من تقديرات العمر.

قال الحايك: "عندما يعثر علماء الآثار على بقايا بشرية ، قد تحتوي على كمية محدودة من المواد العضوية ، والتي قد لا تكون كافية لكل من التأريخ بالكربون المشع وتسلسل الحمض النووي". "يمكن أن يخبرنا تسلسل الحمض النووي بالكثير ، ولكن بدون التاريخ ، فإن هذه المعلومات عديمة الفائدة ، هذه هي حالة نصف الهياكل العظمية التي لم يتم تأريخها بالكربون المشع."

"إذا قرروا الاقتراب من مختبر الحمض النووي القديم ، مثل ذلك الموجود في مركز GeoGenetic في جامعة كوبنهاغن ، فيمكنهم استخدام TPS لتحديد تاريخ هذه البقايا. وبالمثل ، يمكنهم استخدام TPS لاختبار العينات الموجودة والتحقق منها. ®