Nyt neuralt netværk skelner mellem middel- og senstenalderværktøjssæt

Overgangen fra middelstenalder (MSA) til senere stenalder (LSA) markerer en stor kulturel ændring blandt menneskelige jæger-samler-forfædre, men det er ikke ligetil at skelne mellem disse to industrielle komplekser. Ny forskning offentliggjort af et hold fra University of Liverpool og Max Planck Institute for Science of Human History i denne uge viser, at maskinlæring kan være et værdifuldt værktøj for arkæologer, og kan identificere, hvad der adskiller MSA og LSA.

MSA-værktøjssæt vises først omkring 300, For 000 år siden, på samme tid som de tidligste fossiler af Homo sapiens, og er stadig i brug 30, 000 år siden. Imidlertid, fra 67, For 000 år siden, ændringer i produktionen af ​​stenværktøj indikerer et markant skift i adfærd; de nye værktøjssæt, der dukker op, er mærket LSA og forblev i brug i den seneste tid. En voksende mængde af beviser tyder på, at overgangen fra MSA til LSA ikke var en lineær proces, men fandt sted på forskellige tidspunkter forskellige steder. At forstå denne proces er vigtig for at undersøge, hvad der driver kulturel innovation og kreativitet, og hvad forklarer denne kritiske adfærdsændring. At definere forskelle mellem MSA og LSA er et vigtigt skridt hen imod dette mål.

"Det østlige Afrika er en nøgleregion til at undersøge denne store kulturelle forandring, ikke kun fordi det er vært for nogle af de yngste MSA-websteder og nogle af de ældste LSA-websteder, men også fordi det store antal godt udgravede og daterede steder gør det ideelt til forskning ved hjælp af kvantitative metoder, " siger Dr. Jimbob Blinkhorn, en arkæolog fra Pan African Evolution Research Group, Max Planck Institute for Science of Human History og Center for Kvartærforskning, Institut for Geografi, Royal Holloway. "Dette gjorde det muligt for os at samle en omfattende database over skiftende mønstre for produktion og brug af stenværktøj, spænder fra 130 til 12, For 000 år siden, at undersøge MSA-LSA-overgangen."

Undersøgelsen undersøger tilstedeværelsen eller fraværet af 16 alternative værktøjstyper på tværs af 92 stenværktøjssamlinger, men i stedet for at fokusere på dem individuelt, der lægges vægt på de konstellationer af værktøjsformer, der hyppigt forekommer sammen.

"Vi har brugt en Artificial Neural Network (ANN) tilgang til at træne og teste modeller, der adskiller LSA-samlinger fra MSA-samlinger, samt at undersøge kronologiske forskelle mellem ældre (130-71, 000 år siden) og yngre (71-28, 000 år siden) MSA-samlinger med en succesrate på 94 %, " siger Dr. Matt Grove, en arkæolog ved University of Liverpool.

Kunstige neurale netværk (ANN'er) er computermodeller beregnet til at efterligne de fremtrædende træk ved informationsbehandling i hjernen. Ligesom hjernen, deres betydelige processorkraft stammer ikke fra kompleksiteten af ​​en enkelt enhed, men fra handlingen af ​​mange simple enheder, der virker parallelt. På trods af den udbredte brug af ANN i dag, anvendelser inden for arkæologisk forskning forbliver begrænset.

"ANN'er er nogle gange blevet beskrevet som en 'black box'-tilgang, som selv når de har stor succes, det er måske ikke altid klart hvorfor, " siger Grove. "Vi brugte en simuleringstilgang, der bryder denne sorte boks op for at forstå, hvilke input der har en væsentlig indflydelse på resultaterne. Dette gjorde det muligt for os at identificere, hvordan mønstre af stenværktøjssammensætningssammensætning varierer mellem MSA og LSA, og vi håber, at dette viser, hvordan sådanne metoder kan bruges mere bredt i arkæologisk forskning i fremtiden."

Blinkhorn tilføjer, "Resultaterne af vores undersøgelse viser, at MSA- og LSA-samlinger kan differentieres baseret på konstellationen af ​​artefakttyper, der findes inden for en samling alene. Den kombinerede forekomst af bagsidede stykker, blade og bipolære teknologier sammen med det kombinerede fravær af kerneværktøjer, Levallois flageteknologi, punktteknologi og skrabere identificerer robust LSA-samlinger, med det modsatte mønster, der identificerer MSA-samlinger. Væsentligt, dette giver kvantificeret støtte til kvalitative forskelle, som tidligere forskere har bemærket, at centrale typologiske ændringer forekommer med denne kulturelle overgang."

Holdet planlægger at udvide brugen af ​​disse metoder til at grave dybere ned i forskellige regionale baner for kulturelle forandringer i den afrikanske stenalder. "Den tilgang, vi har brugt, tilbyder et kraftfuldt værktøjssæt til at undersøge de kategorier, vi bruger til at beskrive den arkæologiske optegnelse og til at hjælpe os med at undersøge og forklare kulturelle forandringer blandt vores forfædre, " siger Blinkhorn.

Undersøgelsen er offentliggjort i PLOS ONE .