À l’aide de techniques avancées d’IA, des chercheurs découvrent l’une des premières preuves de l’utilisation du feu


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  • Ils disent que là où il y a de la fumée, il y a du feu, et les chercheurs de l’Institut Weizmann des sciences travaillent dur pour enquêter sur cette affirmation, ou du moins pour élucider ce qui constitue la « fumée ». Dans un article publié aujourd’hui dans PNAS, les scientifiques révèlent une méthode avancée et innovante qu’ils ont développée et utilisée pour détecter des traces de feu non visuelles datant d’au moins 800 000 ans – l’une des premières preuves connues de l’utilisation du feu. La technique nouvellement développée peut donner une impulsion vers un type d’archéologie plus scientifique et axée sur les données, mais – peut-être plus important encore – elle pourrait nous aider à mieux comprendre les origines de l’histoire humaine, nos traditions les plus fondamentales et notre expérience expérimentale et innovante. la nature.

    L’utilisation contrôlée du feu par les anciens hominidés – un groupe qui comprend des humains et certains membres disparus de notre famille – est supposée remonter à au moins un million d’années, à peu près à l’époque que les archéologues croient Homo habilis a commencé sa transition vers l’homo erectus. Ce n’est pas une coïncidence, car la théorie de travail, appelée « l’hypothèse de la cuisson », est que l’utilisation du feu a joué un rôle déterminant dans notre évolution, non seulement pour permettre aux hominidés de rester au chaud, de fabriquer des outils avancés et d’éloigner les prédateurs, mais aussi pour acquérir le capacité à cuisiner. La cuisson de la viande élimine non seulement les agents pathogènes, mais augmente l’efficacité de la digestion des protéines et de la valeur nutritionnelle, ouvrant la voie à la croissance du cerveau. Le seul problème avec cette hypothèse est le manque de données : étant donné que la recherche de preuves archéologiques de la pyrotechnologie repose principalement sur l’identification visuelle des modifications résultant de la combustion d’objets (principalement, un changement de couleur), les méthodes traditionnelles ont réussi à trouver des preuves généralisées de l’utilisation du feu. pas plus de 200 000 ans. Alors qu’il y a quelques des preuves d’incendie datant d’il y a 500 000 ans, il reste rare, avec seulement cinq sites archéologiques dans le monde fournissant des preuves fiables d’un incendie ancien.

    « Nous venons peut-être de trouver le sixième site », déclare le Dr Filipe Natalio du Département des sciences végétales et environnementales de Weizmann, dont la collaboration précédente avec le Dr Ido Azuri, du Département des installations vitales de Weizmann, et ses collègues ont servi de base à ce projet. Ensemble, ils ont été les pionniers de l’application de l’IA et de la spectroscopie en archéologie pour trouver des indices de combustion contrôlée d’outils en pierre datant d’il y a entre 200 000 et 420 000 ans en Israël. Ils sont maintenant de retour, rejoints par le doctorant Zane Stepka, le Dr Liora Kolska Horwitz de l’Université hébraïque de Jérusalem et le professeur Michael Chazan de l’Université de Toronto, au Canada. L’équipe a fait monter les enchères en organisant une « expédition de pêche » – en jetant loin dans l’eau et en voyant ce qu’ils pouvaient remonter. « Lorsque nous avons commencé ce projet », explique Natalio, « les archéologues qui ont analysé les découvertes d’Evron Quarry nous a dit qu’on ne trouverait rien. On aurait dû faire un pari.

    La carrière d’Evron, située en Galilée occidentale, est un site archéologique à ciel ouvert qui a été découvert pour la première fois au milieu des années 1970. Au cours d’une série de fouilles qui ont eu lieu à cette époque et ont été dirigées par le professeur Avraham Ronen, les archéologues ont creusé 14 mètres et découvert un large éventail de fossiles d’animaux et d’outils paléolithiques datant d’il y a entre 800 000 et 1 million d’années, ce qui en fait un des sites les plus anciens d’Israël. Aucune des découvertes du site ou du sol dans lequel elles ont été trouvées ne présentait de preuve visuelle de chaleur : les cendres et le charbon de bois se dégradent avec le temps, éliminant ainsi les chances de trouver des preuves visuelles de combustion. Ainsi, si les scientifiques de Weizmann voulaient trouver des preuves d’incendie, ils devaient chercher plus loin.

    L’expédition de « pêche » a commencé par le développement d’un modèle d’IA plus avancé que celui qu’ils avaient utilisé auparavant. « Nous avons testé une variété de méthodes, parmi lesquelles des méthodes traditionnelles d’analyse de données, la modélisation de l’apprentissage automatique et des modèles d’apprentissage en profondeur plus avancés », explique Azuri, qui a dirigé le développement des modèles. « Les modèles d’apprentissage en profondeur qui prévalaient avaient une architecture spécifique qui surpassait les autres et nous a donné avec succès la confiance dont nous avions besoin pour utiliser davantage cet outil dans un contexte archéologique ne présentant aucun signe visuel d’utilisation du feu. » L’avantage de l’IA est qu’elle peut trouver des modèles cachés à travers une multitude d’échelles. En identifiant la composition chimique des matériaux jusqu’au niveau moléculaire, la sortie du modèle peut estimer la température à laquelle les outils en pierre ont été chauffés, fournissant finalement des informations sur les comportements humains passés.

    Avec une méthode d’IA précise en main, l’équipe a pu commencer à pêcher les signaux moléculaires des outils en pierre utilisés par les habitants de la carrière d’Evron il y a près d’un million d’années. À cette fin, l’équipe a évalué l’exposition à la chaleur de 26 outils en silex trouvés sur le site il y a près d’un demi-siècle. Les résultats ont révélé que les outils avaient été chauffés à une large gamme de températures – certaines dépassant 600°C. De plus, en utilisant une technique spectroscopique différente, ils ont analysé 87 restes de faune et ont découvert que la défense d’un éléphant éteint présentait également des changements structurels résultant du chauffage. Bien que prudents dans leur affirmation, la présence de chaleur cachée suggère que nos anciens ancêtres, un peu comme les scientifiques eux-mêmes, étaient des expérimentateurs.

    Selon l’équipe de recherche, en regardant l’archéologie d’un point de vue différent, en utilisant de nouveaux outils, nous pourrions trouver beaucoup plus que nous ne le pensions initialement. Les méthodes qu’ils ont développées pourraient être appliquées, par exemple, à d’autres sites du Paléolithique inférieur pour identifier des preuves non visuelles de l’utilisation du feu. De plus, cette méthode pourrait peut-être offrir une perspective spatio-temporelle renouvelée sur les origines et l’utilisation contrôlée du feu, nous aidant à mieux comprendre comment les comportements liés à la pyrotechnologie des hominines ont évolué et ont conduit d’autres comportements. « Surtout dans le cas d’un incendie précoce », explique Stepka, « si nous utilisons cette méthode sur des sites archéologiques vieux d’un ou deux millions d’années, nous pourrions apprendre quelque chose de nouveau ».

    Au dire de tous, l’expédition de pêche a été un succès retentissant. « Ce n’était pas seulement une démonstration d’exploration et d’être récompensé en termes de connaissances acquises », explique Natalio, « mais du potentiel qui réside dans la combinaison de différentes disciplines : Ido a une formation en chimie quantique, Zane est un archéologue scientifique et Liora et Michael sont des préhistoriens. En travaillant ensemble, nous avons appris l’un de l’autre. Pour moi, c’est une démonstration de la façon dont la recherche scientifique à travers les sciences humaines et la science devrait fonctionner.

    Les recherches du Dr Natalio sont soutenues par le Centre de recherche fondamentale Yeda-Sela.

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