Говорят, что там, где есть дым, есть и огонь, и исследователи Института науки Вейцмана усердно работают над тем, чтобы проверить это утверждение или, по крайней мере, выяснить, что представляет собой «дым». В статье, опубликованной сегодня в PNAS , ученые раскрывают передовой, инновационный метод, который они разработали и использовали для обнаружения невизуальных следов огня, возраст которых составляет не менее 800 000 лет — это одно из самых ранних известных свидетельств использования огня. Недавно разработанная техника может дать толчок к более научной, основанной на данных археологии, но, возможно, что более важно, она может помочь нам лучше понять истоки человеческой истории, наши самые основные традиции и наши экспериментальные и новаторские подходы. природа.

Предполагается, что контролируемое использование огня древними гомининами — группой, в которую входят люди и некоторые из наших вымерших членов семьи — насчитывает не менее миллиона лет, то есть примерно в то время, когда, по мнению археологов, Homo habilis начал свой переход в Homo erectus.. Это не случайно, так как рабочая теория, называемая «гипотезой кулинарии», состоит в том, что использование огня сыграло важную роль в нашей эволюции не только для того, чтобы позволить гомининам согреться, создавать усовершенствованные инструменты и отпугивать хищников, но и для приобретения умение готовить. Приготовление мяса не только устраняет болезнетворные микроорганизмы, но и повышает эффективность переваривания белков и питательную ценность, прокладывая путь для роста мозга. Единственная проблема с этой гипотезой — отсутствие данных: поскольку поиск археологических свидетельств пиротехники в первую очередь опирается на визуальную идентификацию модификаций, возникающих в результате горения предметов (главным образом, изменение цвета), традиционными методами удалось найти широко распространенные свидетельства использования огня. не старше 200 000 лет. В то время как есть некоторыесвидетельства пожара, датируемого 500 000 лет назад, остаются редкими, и только пять археологических памятников по всему миру предоставляют надежные доказательства древнего огня.

«Возможно, мы только что нашли шестую площадку», — говорит доктор Филипе Наталио из отдела наук о растениях и окружающей среде Weizmann, чье предыдущее сотрудничество с доктором Идо Азури из отдела жизненно важных объектов Weizmann и его коллегами легло в основу этого проекта. Вместе они стали пионерами в применении искусственного интеллекта и спектроскопии в археологии, чтобы найти признаки контролируемого сжигания каменных орудий, датируемых периодом от 200 000 до 420 000 лет назад в Израиле. Теперь они вернулись, к ним присоединились аспирант Зейн Степка, доктор Лиора Кольска Хорвиц из Еврейского университета в Иерусалиме и профессор Майкл Чазан из Университета Торонто, Канада. Команда подняла ставки, отправившись в «рыболовную экспедицию» — забрасывая рыбу далеко в воду и проверяя, что они могут вытащить обратно. «Когда мы начали этот проект,»

Карьер Эврон, расположенный в Западной Галилее, представляет собой археологический памятник под открытым небом, впервые обнаруженный в середине 1970-х годов. Во время серии раскопок, которые проводились в то время под руководством профессора Авраама Ронена, археологи прорыли 14 метров и обнаружили большое количество окаменелостей животных и палеолитических орудий, датируемых от 800 000 до 1 миллиона лет назад, что делает их одним из старейших мест в Израиле. Ни одна из находок на этом участке или в почве, в которой они были обнаружены, не имели визуальных признаков тепла: пепел и древесный уголь со временем разлагаются, что исключает возможность обнаружения визуальных признаков горения. Таким образом, если ученые Вейцмана хотели найти доказательства пожара, им приходилось искать дальше.

«Рыболовная» экспедиция началась с разработки более совершенной модели ИИ, чем та, что использовалась ранее. «Мы протестировали различные методы, в том числе традиционные методы анализа данных, моделирование машинного обучения и более продвинутые модели глубокого обучения», — говорит Азури, возглавлявший разработку моделей. «Преобладающие модели глубокого обучения имели особую архитектуру, которая превзошла другие и успешно вселила в нас уверенность, необходимую для дальнейшего использования этого инструмента в археологическом контексте без визуальных признаков использования огня». Преимущество ИИ в том, что он может находить скрытые закономерности во множестве масштабов. Точно определяя химический состав материалов вплоть до молекулярного уровня, на выходе модели можно оценить температуру, до которой были нагреты каменные орудия.

Имея в руках точный метод искусственного интеллекта, команда может начать ловить молекулярные сигналы от каменных орудий, которыми пользовались жители карьера Эврон почти миллион лет назад. С этой целью команда оценила воздействие тепла на 26 кремневых инструментов, найденных на этом месте почти полвека назад. Результаты показали, что инструменты были нагреты до широкого диапазона температур, некоторые из которых превышали 600°C. Кроме того, используя другой спектроскопический метод, они проанализировали 87 остатков фауны и обнаружили, что бивень вымершего слона также претерпел структурные изменения в результате нагревания. Несмотря на осторожность в своих утверждениях, наличие скрытого тепла предполагает, что наши древние предки, как и сами ученые, были экспериментаторами.

По словам исследовательской группы, взглянув на археологию с другой точки зрения, используя новые инструменты, мы можем найти гораздо больше, чем думали изначально. Разработанные ими методы могут быть применены, например, в других памятниках нижнего палеолита для выявления невизуальных свидетельств использования огня. Кроме того, этот метод, возможно, мог бы предложить новый пространственно-временной взгляд на происхождение и контролируемое использование огня, помогая нам лучше понять, как поведение гоминидов, связанное с пиротехнологиями, развивалось и приводило к другим формам поведения. «Особенно в случае раннего возгорания, — говорит Степка, — если мы воспользуемся этим методом на археологических памятниках возрастом один или два миллиона лет, мы можем узнать что-то новое».

По общему мнению, рыболовная экспедиция удалась на славу. «Это была не только демонстрация исследования и вознаграждения в виде полученных знаний, — говорит Наталио, — но и потенциала, который заключается в объединении различных дисциплин: Идо имеет опыт работы в области квантовой химии, Зейн — научный археолог, а Лиора и Майкл — предысторики. Работая вместе, мы учились друг у друга. Для меня это демонстрация того, как должны работать научные исследования в области гуманитарных и естественных наук».

Исследования доктора Наталио поддерживаются Центром фундаментальных исследований Yeda-Sela.