Una investigación en colaboración entre el Instituto de Investigación Nazca de la Universidad de Yamagata e IBM Japón arrojó nuevos descubrimientos en el estudio de las Líneas de Nazca, los famosos geoglifos del sur de Perú. Sus resultados se publicaron en el Journal of Archaeological Science.
El equipo de investigación utilizó la tecnología de aprendizaje profundo de la IA para analizar fotografías aéreas y detectó cuatro nuevos geoglifos, que incluían representaciones de una figura humana, piernas, peces y un pájaro.
Las Líneas de Nazca están situadas en la meseta desértica del mismo nombre, en el sur de Perú, que cuenta con más de 300 enormes geoglifos, incluyendo formas geométricas, animales y plantas. Descubrir nuevos geoglifos ha sido todo un reto debido a la vasta superficie que abarcan.
El equipo de investigación superó esta limitación aplicando el aprendizaje profundo a la detección de objetos en fotografías aéreas de alta resolución. El aprendizaje profundo es una técnica de IA en la que los algoritmos aprenden directamente a partir de grandes cantidades de datos. El equipo desarrolló un modelo de aprendizaje profundo para detectar los elementos característicos de los geoglifos conocidos con el fin de encontrar posibles nuevos.
El área de investigación se centró en la meseta norte de Nazca, donde los geoglifos lineales están densamente concentrados. La creación del modelo de aprendizaje profundo requirió ingenio para preparar datos de entrenamiento de calidad y volumen suficiente, ya que se desconocían las respuestas correctas. El equipo analizó los diseños detallados de los geoglifos conocidos y los dividió en elementos pictóricos relativamente sencillos para utilizarlos como datos de entrenamiento.
Partieron de la hipótesis de que existirían elementos similares en los nuevos geoglifos y se propusieron mejorar la capacidad de generalización entrenando el modelo para detectar estos elementos en lugar de geoglifos enteros.
El tamaño de los geoglifos oscila entre 10 y 300 metros, lo que plantea otro reto. El equipo extrajo imágenes a múltiples escalas de las fotografías originales y redimensionó las imágenes extraídas al mismo tamaño, tanto para entrenar el modelo como para detectar objetos. Esto permitió descubrir geoglifos de diversos tamaños.
Los 21 geoglifos lineales conocidos de la zona eran insuficientes como datos de entrenamiento para el aprendizaje profundo, que normalmente requiere miles de ejemplos. Al dividir los geoglifos en elementos pictóricos y extraer imágenes a diferentes escalas, el equipo aumentó los datos de entrenamiento a 307 ejemplos.
El modelo desarrollado detectó los elementos pictóricos de los geoglifos que no se utilizaron para el entrenamiento, lo que confirma la eficacia de este enfoque. El equipo examinó los resultados de la detección para elaborar una lista de nuevos geoglifos candidatos a ser estudiados sobre el terreno.
En consecuencia, se descubrieron cuatro nuevos geoglifos, que incluían representaciones de una figura humana, piernas, un pez y un pájaro. La figura humana (5 metros) se anunció en noviembre de 2019, mientras que las piernas (78 metros), el pez (19 metros) y el pájaro (17 metros) se incluyen en los 358 geoglifos identificados para 2022. Este artículo presentó sus fotos e ilustraciones por primera vez en una publicación académica.
El aprendizaje profundo permitió la detección de geoglifos a una velocidad aproximadamente 21 veces superior a la de la búsqueda visual humana en fotos aéreas. Los resultados demuestran cómo la IA puede acelerar el descubrimiento y el análisis de características arqueológicas en grandes áreas.
Basándose en este éxito, el equipo está colaborando con el IBM Watson Research Center para estudiar geoglifos en toda la meseta de Nazca utilizando IA. También tienen previsto trabajar con el Ministerio de Cultura de Perú para proteger los geoglifos recién descubiertos. El descubrimiento acelerado de patrimonio cultural gracias a la IA y su uso para la protección y conservación abre nuevas y apasionantes posibilidades para la arqueología.
Fuentes
Yamagata University | Masato Sakai, Yiru Lai et al., Accelerating the discovery of new Nasca geoglyphs using deep learning. Journal of Archaeological Science, doi.org/10.1016/j.jas.2023.105777
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