وظف العلماء خوارزميات التعلم الآلي العميق لتسريع اكتشاف مستطيلات الصحراء السعودية العملاقة التي يعود تاريخها إلى آلاف ماضية من السنين. وكان وزير الثقافة السعودي، الأمير بدر بن عبد الله بن فرحان، أشار في تغريدة له عبر تويتر عام 2021، أن دراسة دولية أوضحت أن الهياكل الحجرية الضخمة والغامضة التي تعرف بالـ«مستطيلات» في شمال غربي المملكة، تعدّ من أقدم الآثار في العالم. ويعود تاريخ هذه المواقع الأثرية إلى حوالي 7000 عام، وشكلت لغزا كبيرا للباحثين والعلماء حول العالم لمعرفة طبيعتها وأسباب بنائها. وكانت دراسة من جامعة كمبريدج البريطانية قد أشارت إلى أن هذه الهياكل الضخمة أكثر تعقيداً مما كان يُفترض سابقاً، وتضم غرفاً ومداخل ومقاعد.
مسح أثري «ذكي»
في هذا الاتجاه، ولتسريع وتيرة الاكتشافات استخدم علماء من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، نظم الذكاء الصناعي لتوفير مسح أرضي مفصل عن هذه المنطقة التي لم تحظ بدراسة كافية من قبل، وللإسهام في بناء معارف جديدة تعزز من الإرث الثقافي، ما يعود بالنفع على بقية قطاعات الاقتصاد بالمملكة.
ويتكون الفريق العلمي من فيرجيل بلوا، طالب زائر في مختبر إدراك الصورة والفيديو التابع لـ«كاوست» (IVUL)، ود. سيلفيو جيانكولا، عالم الأبحاث العلمية ومبادرة الذكاء الصناعي بالمختبر ذاته، ود. لورانس هابيوت زميلة «كاوست» للبحوث الأثرية والتواصل الثقافي، والبروفسيور برنارد غانم، الباحث الرئيس بمختبر إدراك الصورة والفيديو، ونائب مدير مبادرة الذكاء الصناعي، والذي حدد نطاق التعاون متعدد التخصصات. ويمول المشروع من قِبل مكتب الرئيس، ومكتب عميد الجامعة، ومختبر إدراك الصورة والفيديو (IVUL).
وتعد تقنيات الذكاء الصناعي أحد أفضل الطرق لقياس الآثار من خلال استكشاف طرق لتمثيل المعلومات الأثرية العامة والهياكل، خاصة عند تطبيقها على التحليلات المكانية مثل تحليل مجال الرؤية وتحليل المسار الأقل تكلفة والتي يصعب تنفيذها دون الاستعانة بمقدرات الحاسوب بسبب تعقيدها.
مستطيلات الصحراء
في عام 2020 أعلنت هيئة التراث في السعودية عن عثور فريق علمي على منشآت حجرية في صحراء النفود في المملكة عبارة عن مصائد للحيوانات تُعد من أقدم المصائد الحجرية في العالم حيث يعود تاريخها إلى أكثر من 7000 عام.
وأوضحت الهيئة أن نتائج أعمال الفريق أكدت أن مناطق شمالي المملكة شهدت تطوراً حضارياً قبل حوالي 5000 سنة ق.م. بدليل تشييد أمكنة ضخمة ضمت مئات المنشآت الحجرية الكبيرة وهو تغيّر ثقافي مهم ونقلة حضارية في المنطقة.
وتناول العمل العلمي الميداني الذي قام به الفريق بدايات تطور المنشآت الحجرية ضمن سياقها الأثري والبيئي وخاصة المستطيلات منها التي وصفت بأنها مصائد للحيوانات. فلقد أدت تلك المستطيلات دوراً مشابهاً وعكست تطور سلوك التوجهات الإقليمية عند الإنسان من خلال المنافسة على المراعي في بيئات صعبة غير مستقرة في الجزيرة العربية حتى في الأزمنة الرطبة في عصر الهولوسين، حيث كانت البيئة تمر بفترات جفاف.
مجال بحثي جديد
وتعتبر المبادرة جزءاً من مجال بحثي جديد يُعرف باسم علم «الآثار الحسابي»، حيث أنشأ الفريق برنامجاً لنمذجة الكشف عن الهياكل الحجرية، باستخدام الصور الملتقطة بواسطة صور الأقمار الصناعية.
ويهتم علم «الآثار الحسابي» بتوظيف طرق معالجة حاسوبية عالية الدقّة لكمية كبيرة من البيانات لدراسة السلوك البشري والتطور السلوكي على المدى الطويل، والذي يتضمن استخدام نظم المعلومات الجغرافية (GIS). وعلى مدار أكثر من عقد، استخدم علماء الآثار المصادر المتاحة لصور الأقمار الصناعية يدويّاً، والبحث عن برنامج مثل خرائط غوغل؛ للحصول على أدلة عن المواقع الأثرية المحتملة، ثم بعد ذلك القيام بإجراء زيارات ميدانية لهذه المواقع.
في هذا المشروع استخدم فريق «كاوست» عملية آلية لإجراء مسح الأحجار العملاقة الغريبة المصطفة على شكل مستطيلات في صحراء النفود السعودية، وكذلك بقايا الأماكن الأثرية ذات الأشكال الدائرية والمثلثة. ويستخدم المنهج خوارزميات التعلم الآلي العميق المُدرّبة على مجموعة من البيانات التي تم تعريفها يدويّاً بواسطة د. هابيوت. وفي اللحظة التي تم تدريب الخوارزميات عليها، أصبح من الممكن عزل مئات الخصائص المتشابهة المماثلة على نطاقٍ واسعٍ. وبمجردِ اكتشاف هيكل جديد؛ فإنَّ الأداة المستخدمة يمكنها تحويل وحدات البكسل (نقطة الصورة) المتشابهة إلى إحداثيات جيوديسية (أقصر خط طول بين نقطتين)، عبر استخدام نظام الإحداثيات العالمي (جي بي إس) (GPS)، ودمج تلك النتائج في خريطة إلكترونية وقاعدة بيانات لتحليلها. ويمكن استخدام تلك التقنية لإجراء تمارين مسح أخرى لاكتشاف أي عنصر ضخم في منطقة مفتوحة.
تقول د. هابيوت: «هذا المشروع يوضّح أنَّ جامعة «كاوست» صرح فريد للبحوث متعددة التخصصات؛ إذ يمكن لبيئات قليلة جداً تعزيز التكامل السريع لمفاهيم تقنية عميقة؛ كالذكاء الصناعي بالتعاون مع علماء الآثار، والذي ينتج عنه فهم فريد للوجود العالمي لتلك الهياكل الحجرية».
وتتميز المساحة الشاسعة الخاضعة للدراسة في المملكة بوجود آلاف الهياكل الحجرية الضخمة، ونظراً لأنَّ مساحة السعودية تغطي تقريباً مليوني كيلومتر مربع؛ فإنَّ عمليات البحث التقليدية وطرق الاكتشاف قد تستغرق أشهرا وربما سنوات للانتهاء منها، مقارنة بالخمس ساعات التي تستغرقها منهجية الفريق الذي يستعين بالذكاء الصناعي.
وحول التقنيات الجديدة المستخدمة في هذا المجال، يقول الدكتور جاسر سليمان الحربش، الرئيس التنفيذي لهيئة التراث السعودية: «يحلل الذكاء الصناعي، والتعلُّم الآلي قدرا هائلا من البيانات للمواقع الأثرية السعودية بسرعة مذهلة، لذلك ترحّب هيئة التراث السعودي بجهود «كاوست» لاستخدام أحدث التقنيات لدراسة تلك الهياكل الحجرية القديمة، وهو ما يساعدنا في معرفة المزيد عن وظيفتها وتوزيعها، وكذلك عن السكان القدامى الذين بنوها».
ولن تساعد التقنية في تسريع عملية الاستكشاف فقط، لكنها تقدم إجابة عن الأسئلة المطروحة عن الحجم، والمساحة، وأماكن توزيع بقايا الآثار القديمة، وأيضاً تسهم في معرفة إذا ما كان اكتشاف موقع وجود هيكل قديم في منطقةٍ ما، يعني احتمالية العثور على هيكل مشابه أو مرتبط به في منطقة مجاورة.
منافع أخرى
كما لا تتوقف المنافع التي تحققها تقنية التعلم الآلي العميق المستخدمة من قبل «كاوست» عند اكتشاف المناطق الأثرية فحسب، لكنها تساعد أيضا في تحقيق أهداف رؤية المملكة 2030، من خلال الحفاظ على الإرث الفريد للدولة السعودية، بتوثيقه وتسليط الضوء عليه، فضلاً عن دعم قطاع السياحة. فهذه المنطقة المفتوحة في المملكة تمثل نموذجاً مثالياً لهذا النوع من التقنية، والذي يصلح للاستخدام في أماكن أخرى في المنطقة، لها ذات الخصائص المشابهة لسطح الأرض، التي تعرف بـ«الطوبوغرافيا» أو علم التضاريس. وفي هذا الصدد يمكن إطلاق مبادرة في هذا الشأن، تعزز استفادة علم الآثار من الذكاء الصناعي، ويصبح بإمكان علماء الآثار، وعلماء البيانات تبادل المعرفة في تخصصاتهم، لتحقيق نتائج واعدة على المستوى التطبيقي.
ويعني علم الآثار بدراسة كل النشاط الإنساني الذي قام به أسلافنا في مكان ما، خلال حقبة ما من الزمن. وقد يشمل هذا النشاط الأدوات التي صنعها الإنسان لمواجهة متطلبات الحياة، والأبنية التي أشادها، والنشاط الاجتماعي والاقتصادي الذي قام به، والنصوص المكتوبة وكل الأعمال الفنية والمعمارية والعلمية. كما اهتم علم الآثار كذلك بدراسة أصل الإنسان والحضارة مستعيناً بأحدث التقنيات التي تدرس أدق التفاصيل المتعلقة بحياة أسلافنا القدماء. وفي النصف الثاني من القرن العشرين برز مصطلح «علم الآثار الجديد» الذي يعنى بدراسة تنظيم الجماعات البشرية في داخل مناطقها ومعرفة بنيتها الاجتماعية بهدف ربط ذلك كله بنظام عام للسلوك الإنساني.
