Computermodeller finder ældgamle løsninger på moderne problemer

Washington State University -arkæologer står ved roret i ny forskning ved hjælp af sofistikeret computerteknologi til at lære, hvordan tidligere samfund reagerede på klimaændringer.

Deres arbejde, som forbinder oldtidens klima og arkæologiske data, kunne hjælpe moderne samfund med at identificere nye afgrøder og andre tilpasningsstrategier, når de er truet af tørke, ekstremt vejr og andre miljøudfordringer.

I et nyt papir i Procedurer fra National Academy of Sciences , Jade d'Alpoim Guedes, adjunkt i antropologi, og WSU -kolleger Stefani Crabtree, Kyle Bocinsky og Tim Kohler undersøger, hvordan de seneste fremskridt inden for beregningsmodeller ændrer området inden for arkæologi.

"For hver miljøkatastrofe, du kan tænke på, der var meget sandsynligt et samfund i menneskets historie, der skulle håndtere det, "sagde Kohler, emeritus professor i antropologi ved WSU. "Computational modellering giver os en hidtil uset evne til at identificere, hvad der fungerede for disse mennesker, og hvad der ikke gjorde."

Ledere inden for agentbaseret modellering

Kohler er en pioner inden for modelbaseret arkæologi. Han udviklede sofistikerede computersimuleringer, kaldet agentbaserede modeller, af samspillet mellem forfædres folk i det amerikanske sydvest og deres miljø.

Han lancerede Village Ecodynamics Project i 2001 for at simulere, hvordan virtuelle indiske familier i Pueblo, lever på computergenererede og geografisk nøjagtige landskaber, sandsynligvis ville have reageret på ændringer i specifikke variabler som nedbør, befolkningens størrelse og ressourceforringelse.

Ved at sammenligne resultaterne af agentbaserede modeller med ægte arkæologisk bevis, antropologer kan identificere tidligere forhold og omstændigheder, der førte forskellige civilisationer rundt om i verden ind i perioder med vækst og tilbagegang.

'Videospil' spiller til en logisk konklusion

Agentbaseret modellering bruges også til at undersøge den indvirkning mennesker kan have på deres miljø i perioder med klimaændringer.

En undersøgelse nævnt i WSU -gennemgangen viser, hvordan tørke, jagt og habitatkonkurrence blandt voksende befolkninger i Egypten førte til udryddelse af mange store pattedyr omkring 3, 000 f.Kr. Ud over, d'Alpoim Guedes og Bocinsky, adjungeret fakultetsmedlem i antropologi, undersøger, hvordan bosættelsesmønstre i Tibet påvirker erosion.

"Agentbaseret modellering er som et videospil i den forstand, at du programmerer bestemte parametre og regler i din simulering og derefter lader dine virtuelle agenter spille tingene ud til den logiske konklusion, "sagde Crabtree, der afsluttede sin ph.d. i antropologi ved WSU tidligere på året. "Det gør os i stand til ikke kun at forudsige effektiviteten af ​​dyrkning af forskellige afgrøder og andre tilpasninger, men også hvordan menneskelige samfund kan udvikle sig og påvirke deres miljø."

Modellering af sygdoms- og tørketolerante afgrøder

Artfordeling eller afgrøde-nichemodellering er en anden sofistikeret teknologi, som arkæologer bruger til at forudsige, hvor planter og andre organismer voksede godt tidligere og hvor de kan være nyttige i dag.

Bocinsky og d'Alpoim Guedes bruger modelleringsteknikken til at identificere lidt brugt eller i nogle tilfælde helt glemte afgrøder, der kan være nyttige i områder, hvor varmere vejr, tørke og sygdom påvirker fødevareforsyningen.

En af de afgrøder, de identificerede, er en stamme tørke-tolerant majs, Hopi-indianerne i Arizona tilpassede gennem århundrederne til at trives i fattig jord.

"Vores modeller viste, at Hopi -majs kunne vokse godt i det etiopiske højland, hvor en af ​​deres basale fødevarer, den etiopiske banan, er blevet ramt af nye skadedyr, sygdom og eksplosioner af intens varme, "Sagde Bocinsky." Dyrkning af Hopi -majs og andre traditionelle, tørkebestandige afgrøder kan blive afgørende for menneskelig overlevelse andre steder, der er påvirket af klimaændringer. "

Hirse comeback i Tibet

WSU-forskere brugte også afgrøde-nichemodellering til at identificere en levedygtig alternativ fødekilde på det tibetanske plateau. Hurtigt stigende temperaturer gør det svært for regionens indbyggere at dyrke afgrøder i koldt vejr og opdrætte og opdrætte yaks, en fast form for tilværelse.

I et papir, der blev offentliggjort i 2015, d'Alpoim Guedes og Bocinsky fandt ud af, at rævehale og prosohirse, som faldt ud af dyrkning på Plateau 4, 000 år siden, da klimaet blev koldere, kunne snart vokse der igen, når klimaet varmer op.

"Disse hirse er på nippet til at blive glemte afgrøder, "sagde d'Alpoim Guedes." Men på grund af deres varmetolerance og høje næringsværdi, og meget lave nedbørskrav, de kan igen være nyttige ressourcer til en varmere fremtid. "

Fremtiden for informeret ledelse

Med hundredvis af år med antropologiske data fra websteder rundt om i verden, der endnu ikke er digitaliseret, forskere er lige begyndt at udnytte potentialet i arkæologi-baseret modellering.

"Feltet er midt i en renæssance mod mere beregningsmæssige tilgange, "Kohler sagde." Vores håb er, at kombination af traditionelt arkæologisk feltarbejde med datadrevne modelleringsteknikker vil hjælpe os til mere kendskab til at styre vores tal, vores økosysteminteraktioner og undgå tidligere fejl vedrørende klimaforandringer. "