电脑扫描卫星图像揭开马达加斯加的神秘面纱

大学公园,爸爸。——据一个国际研究小组称，科学家们可能离解决一些人类学最大的谜团又近了一步，这要归功于一种机器学习算法，它可以扫描遥感数据，比如卫星图像，寻找人类定居点的迹象。

宾夕法尼亚州立大学(Penn State)人类学助理教授克里斯汀娜道格拉斯(Kristina Douglass)说，在对马达加斯加的卫星图像进行研究时，研究小组发现了证据，表明该岛的早期居民进入了一些地区，使这些地区更适合人类居住。这一发现为一个理论提供了进一步的证据，该理论预测，当人们从资源丰富的地区迁移到不太合适的地点时，他们往往会改善他们社区的土地。

道格拉斯说:“我们有一个基本的假设，那就是人们从最受欢迎的地区开始，那里有最好的资源，随着资源的退化和人口的增加，他们会搬到不太合适的地方。”“事实上，我们发现了一些证据，表明在培养基适宜区域存在浓度，这可能是生态学家和人类学家所称的‘阿尔利效应’的证据，尽管我们仍需要证实这一点。”

她补充说，Allee效应表明，生活在这些中等资源丰富地区的人们可能会使用各种农业和土地改良技术来改善他们的环境。

“随着时间的推移，人们实际上是在创造他们的景观，”道格拉斯说。“他们不一定会贬低它。他们正在创造一种人们更喜欢的景观。”

研究人员称，这些影响也表明了社会关系和社交网络的重要性。

“阿利效应还可以表明，紧密的社会联系将社区维系在一起，因此，当地区变得拥挤时，大型群体会在新的地方重新定居，”宾夕法尼亚州立大学(Penn State)人类学博士生、该研究的作者迪伦戴维斯(Dylan Davis)说。“这意味着，除了创造他们赖以生存的环境，古代人类可能还参与了紧密联系的亲属关系和社会网络。”

Douglass说，除了发现Allee效应的证据外，研究小组还发现，机器学习工具特别适合帮助科学家研究马达加斯加。

“它是地球上在一些非常基本的问题上引发了大量考古学争论的地方之一:例如，人们是什么时候第一次到达那里的?”这些过去生活在岛上的大型动物是如何在过去一千年里灭绝的呢?”道格拉斯说。

她补充说，马达加斯加的面积和崎岖的地形使得考古调查既昂贵又耗时。

道格拉斯说:“过去五六十年间，考古学家一直在马达加斯加工作。但是，就人们参观过的遗址和考古发掘过的地区而言，我们对这个非常大的岛屿的整体了解仍然很少。”“我们估计岛上大约75%的地方没有进行过考古发掘。与之相反的是，所有这些引发争论、难以回答的紧迫问题，我们被这些大问题困住也就不足为奇了。”

戴维斯说，这项研究是20多年来首次利用卫星图像试图确定马达加斯加考古遗址的位置。

她说:“事实上，这些技术在很大程度上还没有被开发，是研究该岛历史的重要信息来源。”

然而，研究人员的机器学习算法可以检查来自免费来源的卫星图像，以确定最可能有人居住的地区。Douglass说，对于那些在照片中观察地形的人类考古学家来说，这些遗址可能看起来并没有太大的不同，但是通过将他们的努力集中在由算法识别的高概率遗址上，人类学家可以集中他们的时间、金钱和精力。

“使用这种方法，我们能够以每小时20平方英里的速度系统地扫描土地，”戴维斯说。“与传统的地面探测方法相比，这大大提高了考古沉积物的调查和发现率。”

道格拉斯表示，该算法可能有助于考古学家和人类学家应对更大的挑战——事实上，是整个大陆规模的挑战。例如，该算法可以帮助研究非洲，这是一个幅员辽阔的大陆，地形崎岖，作为人类文明的摇篮，重要的人类学问题和辩论的中心。

研究人员使用了欧洲航天局(European Space Agency)卫星上可免费下载的卫星图像。道格拉斯说，这些图像的分辨率还不够精确，无法让人类探测到古代人类文明的迹象，但对于一种预测算法来说，分辨率已经足够了。

该团队使用关于人们如何定居区域的最佳理论假设来训练算法。该算法将这些理论假设与当前景观进行比较，以选择有人类居住证据的高、中、低概率区域。

遥感数据也可以来自非卫星来源，包括无人机拍摄的镜头。

道格拉斯说，她对未来的研究感到兴奋，这可能包括获得分辨率更高的卫星图像。

戴维斯说:“有了更高分辨率的图像，我们可能能够识别文化沉积物的特定痕迹，这将进一步减少步行调查的时间。”

参与该项目的还有Vanillah Andriankaja, Tahirisoa Lorine Carina, Zafy Maharesy Chrisostome, Christophe Colombe, Felicia Fenomanana, Laurence Hubertine, Ricky Justome, Francois Lahiniriko, Harson Leonce, George Manahira, Briand Venance Pierre, Razafimagnefa Roi, Patricia Soafiavy, Faralahy Victorian和Vavisoa Voahirana，所有的Morombe考古项目;和马达加斯加托利亚拉大学的Barthelemy Manjakahery。

研究小组在《考古科学杂志》上发表了他们的发现。

计算和数据科学研究所种子基金、希尔奖学金和PA空间基金联合资助了这项工作。