علم الآثار الحاسوبي

علم الآثار الحاسوبي هو فرع من فروع علم الآثار الرقمي ، يركز على تحليل وتفسير البيانات الأثرية باستخدام تقنيات حاسوبية متقدمة. يوجد فرق بين مصطلحي "علم الآثار الحاسوبي" و"الحاسوب في علم الآثار"، على الرغم من ارتباطهما. يستخدم هذا المجال نمذجة البيانات والتحليل الإحصائي والمحاكاة الحاسوبية لفهم وإعادة بناء السلوكيات البشرية والتطورات المجتمعية في الماضي. ومن خلال الاستفادة من نظم المعلومات الجغرافية (GIS) والنمذجة التنبؤية وأدوات المحاكاة المختلفة، يعزز علم الآثار الحاسوبي القدرة على معالجة مجموعات البيانات الأثرية المعقدة، مما يوفر رؤى أعمق في السياقات التاريخية والتراث الثقافي.

قد يشمل علم الآثار الحاسوبي استخدام نظم المعلومات الجغرافية (GIS)، لا سيما عند تطبيقها على التحليلات المكانية كتحليل مجال الرؤية وتحليل المسار الأقل تكلفة، إذ تتسم هذه الأساليب بتعقيد حاسوبي كبير يجعل تنفيذها بالغ الصعوبة، إن لم يكن مستحيلاً، دون القدرة الحاسوبية. وبالمثل، فإن بعض أشكال النمذجة الإحصائية والرياضية ^{[ 1 ]} ، ومحاكاة السلوك البشري وتطوره باستخدام برامج مثل Swarm أو Repast، يستحيل حسابها دون مساعدة حاسوبية. كما يندرج تحت مصطلح "علم الآثار الحاسوبي" تطبيق أنواع أخرى من البرامج المعقدة والمخصصة لحل المشكلات الأثرية، مثل الإدراك البشري والحركة داخل البيئات المبنية باستخدام برامج مثل برنامج Space Syntax التابع لكلية لندن الجامعية . تشمل الأمثلة الأخرى لعلم الآثار الحاسوبي النهج الدلالي للتعلم الآلي، مثل أنطولوجيا البيانات أو نموذج CIDOC المرجعي المفاهيمي ، المستخدم في ResearchSpace التابع للمتحف البريطاني، ^{[ 2 ]} و Arches، ^{[ 3 ]} وقاعدة بيانات فنون الصخور العالمية. ^{[ 4 ]}

يُعدّ اقتناء وتوثيق وتحليل اللقى الأثرية في مواقع التنقيب والمتاحف مجالًا هامًا، ويُعتبر تحليل الفخار أحد أهمّ مواضيعه. في هذا المجال، تُوفّر تقنيات الاستحواذ ثلاثي الأبعاد، مثل المسح الضوئي المُهيكل (SLS)، والأساليب التصويرية مثل " بناء الهيكل من الحركة " (SfM)، والتصوير المقطعي المحوسب ، فضلًا عن تركيباتها ^{[ 5 ] [ 6 ]،} مجموعات بيانات ضخمة تضمّ العديد من القطع الأثرية لأبحاث الفخار الرقمية. وتُدمج هذه التقنيات بشكل متزايد في سير العمل الميداني لمواقع التنقيب. ^{[ 7 ]} ويُعتبر المشروع النمساوي الفرعي التابع لمجموعة "كوربوس فاسوروم أنتيكوروم " (CVA) رائدًا في مجال البحث الرقمي لللقى الموجودة في المتاحف. ^{[ 8 ]}

يُعرف علم الآثار الحاسوبي أيضًا باسم "المعلوماتية الأثرية" (Burenhult 2002، Huggett and Ross 2004 ^{[ 9 ]} ) أو "المعلوماتية الأثرية" (يتم اختصارها أحيانًا باسم "AI"، ولكن لا ينبغي الخلط بينها وبين الذكاء الاصطناعي ).

في السنوات الأخيرة، بات من الواضح أن علماء الآثار لن يتمكنوا من استغلال الإمكانات الكاملة للأساليب الكمية وتقنيات الحاسوب إلا إذا أدركوا المخاطر والفرص الكامنة في البيانات الأثرية وعملية البحث. يُعدّ علم الذكاء الاصطناعي تخصصًا ناشئًا يسعى إلى الكشف عن خصائص وأنماط محددة للمعلومات الأثرية، وتمثيلها كميًا، واستكشافها. وتُنتج البحوث الأساسية حول البيانات والأساليب، التي تُتيح اتباع نهج أثري مكتفٍ ذاتيًا في معالجة المعلومات، أساليب كمية وبرامج حاسوبية مُصممة خصيصًا لحل المشكلات الأثرية وفهمها.

يُمكن لعلم الذكاء الاصطناعي أن يُكمّل ويُعزز أي مجال تقريبًا من مجالات البحث الأثري العلمي . فهو يُدمج جزءًا كبيرًا من المناهج والنظريات التي طُوّرت في علم الآثار الكمي منذ ستينيات القرن الماضي، ولكنه يتجاوز المحاولات السابقة لتقييم علم الآثار كميًا من خلال استكشاف طرق تمثيل المعلومات الأثرية العامة وهياكل المشكلات كخوارزميات حاسوبية وهياكل بيانات . وهذا يفتح المجال أمام التحليل الأثري لمجموعة واسعة من أساليب معالجة المعلومات الحاسوبية المُلائمة لحل المشكلات بالغة التعقيد. كما يُعزز فهمًا رسميًا لموضوعات البحث في هذا التخصص، ويُنشئ روابط بين علم الآثار والتخصصات الكمية الأخرى، سواءً في المناهج أو في تكنولوجيا البرمجيات. ويمكن تقسيم أجندته إلى محورين بحثيين رئيسيين يُكملان بعضهما البعض:

1. البحث الأساسي (علم الذكاء الاصطناعي النظري) حول بنية وخصائص وإمكانيات البيانات الأثرية، والاستدلال وبناء المعرفة . ويشمل ذلك نمذجة وإدارة الغموض وعدم اليقين في البيانات الأثرية، وتأثيرات المقياس، واستراتيجيات أخذ العينات المثلى، والتأثيرات المكانية والزمانية.
2. تطوير خوارزميات وبرامج الحاسوب (علم الذكاء الاصطناعي التطبيقي) التي تجعل هذه المعرفة النظرية متاحة للمستخدم.

يوجد بالفعل كمٌّ كبير من المؤلفات حول استخدام الأساليب الكمية والتحليل الحاسوبي في علم الآثار. ويتجلى تطور هذه الأساليب والتطبيقات بوضوح في المنشورات السنوية لمؤتمر جمعية علم الآثار الكندية (انظر قسم الروابط الخارجية في الأسفل). وتُعنى مجلتان على الأقل، وهما المجلة الإيطالية " Archeologia e Calcolatori" والنشرة الإخبارية البريطانية للحوسبة الأثرية ، بأساليب الحوسبة الأثرية. ويساهم علم الذكاء الاصطناعي في العديد من المواضيع البحثية الأساسية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر:

• الإحصاءات المتقدمة في علم الآثار، وتحليل البيانات الأثرية المكانية والزمانية
• التحليل البايزي ونماذج الاحتمالات المتقدمة ، والغموض وعدم اليقين في البيانات الأثرية
• الظواهر المتعلقة بالنطاق وتجاوزات النطاق
• التحليل داخل الموقع (تمثيلات الطبقات ، التحليل ثلاثي الأبعاد، توزيع القطع الأثرية )
• تحليل المشهد (النمذجة الإقليمية، تحليل الرؤية )
• استراتيجيات المسح وأخذ العينات المثلى
• نماذج النمذجة والمحاكاة القائمة على العمليات
• تطبيقات النمذجة التنبؤية الأثرية وإدارة التراث
• التصنيف والتصنيف الخاضع للإشراف وغير الخاضع للإشراف ، وتطبيقات الذكاء الاصطناعي
• الحفريات الرقمية والواقع الافتراضي
• إمكانية إعادة إنتاج البحوث الأثرية حسابيًا ^{[ 10 ] [ 11 ]}
• تطوير البرمجيات الأثرية، ومشاركة البيانات الإلكترونية ونشرها

يدعو علم الذكاء الاصطناعي إلى اتباع نهج رسمي للاستدلال الأثري وبناء المعرفة. وهو علم متعدد التخصصات بطبيعته، إذ يستعير ويُكيّف ويُحسّن المنهج والنظرية من العديد من التخصصات الأخرى مثل علوم الحاسوب (مثل تصميم الخوارزميات والبرمجيات، وتصميم قواعد البيانات ونظريتها)، وعلم المعلومات الجغرافية ( الإحصاء المكاني والنمذجة، ونظم المعلومات الجغرافية )، وبحوث الذكاء الاصطناعي (التصنيف الخاضع للإشراف، والمنطق الضبابي )، وعلم البيئة (تحليل أنماط النقاط)، والرياضيات التطبيقية ( نظرية الرسوم البيانية ، ونظرية الاحتمالات )، والإحصاء .

يتطلب التقدم العلمي في علم الآثار، كما هو الحال في أي مجال آخر، بناء معرفة مجردة ومعممة وقابلة للتطبيق حول العمليات التي تقوم عليها أفعال الإنسان في الماضي ومظاهرها. يوفر التكميم الطريقة الأمثل المعروفة لتجريد قدراتنا العلمية وتوسيعها لتتجاوز حدود الإدراك الحدسي . تشكل المناهج الكمية في معالجة المعلومات الأثرية والاستدلال مجموعة أساسية من الأساليب العلمية في البحث الأثري. فهي توفر الأدوات، كالجبر والإحصاء وخوارزميات الحاسوب ، لمعالجة المعلومات الضخمة أو المعقدة للغاية بحيث لا يمكن استخلاصها بالاستدلال المعرفي غير الرسمي . كما أنها تُشكل جسراً بين علم الآثار والعديد من العلوم الكمية ، مثل الجيوفيزياء وعلوم المعلومات الجغرافية والإحصاء التطبيقي. وتتيح لعلماء الآثار تصميم البحوث وتنفيذها بطريقة رسمية وشفافة ومفهومة.

يُعدّ علم الذكاء الاصطناعي مجالًا بحثيًا ناشئًا، وهو حاليًا تخصصٌ متفرقٌ نوعًا ما، ويحتاج إلى دعمٍ مؤسسيٍّ وتمويلٍ قويٍّ، لا سيما في التدريس الأكاديمي. ورغم تقدمه الواضح وفائدته، غالبًا ما يُهمَل تمثيل علم الآثار الكمّي في التدريب والتعليم الأثري. ولعلّ جزءًا من هذه المشكلة يكمن في المفاهيم الخاطئة حول التناقض الظاهري بين الرياضيات وعلم الآثار الإنساني .

مع ذلك، تتطلب تقنيات التنقيب الرقمي ، والإدارة الحديثة للتراث ، وقضايا البحث المعقدة، طلابًا وباحثين ذوي مهارات عالية لتطوير وسائل جديدة وفعالة وموثوقة لمعالجة الكم الهائل والمتزايد باستمرار من البيانات الأثرية وقضايا البحث التي لم تُعالج بعد. لذا، يبدو اليوم أكثر أهمية من أي وقت مضى تزويد طلاب علم الآثار بخلفية متينة في العلوم الكمية، كالرياضيات والإحصاء وعلوم الحاسوب.

تُقدّم الجامعات البريطانية حاليًا الحصة الأكبر من البرامج الدراسية لعلماء الآثار الكمّية، بينما تُطوّر معاهد أخرى في إيطاليا وألمانيا وهولندا مكانةً مرموقةً بسرعة. في ألمانيا، أُنشئ أول منصب محاضر في علم المعلوماتية الأثرية (Archäoinformatik) عام 2005 في جامعة كيل. وفي أبريل 2016، أُنشئ أول منصب أستاذ متفرغ في علم المعلوماتية الأثرية في جامعة كولونيا (معهد الآثار).

يُعدّ المؤتمر الدولي لتطبيقات الحاسوب والأساليب الكمية في علم الآثار (CAA) أهم منصة للطلاب والباحثين في مجال علم الآثار الكمي وعلم الذكاء الاصطناعي ، وهو مؤتمر قائم منذ أكثر من 30 عامًا، ويُعقد في مدينة أوروبية مختلفة كل عام. كما تستضيف وحدة علم الآثار في مدينة فيينا فعالية سنوية تتزايد أهميتها الدولية بسرعة (انظر الروابط في الأسفل).

• Roosevelt, Cobb, Moss, Olson, and Ünlüsoy 2015: "الحفر هو تدمير الرقمنة: التطورات في الممارسة الأثرية"، مجلة علم الآثار الميداني ، المجلد 40، العدد 3 (يونيو 2015)، ص 325-346.
• بورينهولت 2002: بورينهولت، ج. (محرر): المعلوماتية الأثرية: توسيع الآفاق . CAA2001. تطبيقات الحاسوب والأساليب الكمية في علم الآثار. سلسلة BAR الدولية 1016، دار نشر Archaeopress، أكسفورد.
• فالسر، مايكل؛ جونيا، مونيكا (محرران): "تأريخ" التراث؟ التشابكات العابرة للثقافات بين الممارسات الاجتماعية المحلية والواقع الافتراضي العالمي (سلسلة: البحوث العابرة للثقافات - دراسات هايدلبرغ حول آسيا وأوروبا في سياق عالمي). سبرينغر: هايدلبرغ/نيويورك، 2013، 8، 287 صفحة.  200 رسم توضيحي، 90 منها ملونة.
• هوجيت وروس 2004: ج. هوجيت، س. روس (محرران): المعلوماتية الأثرية. ما وراء التكنولوجيا . علم الآثار عبر الإنترنت 15. https://intarch.ac.uk/journal/issue15/
• مارويك، بن (2016). "إمكانية التكرار الحاسوبي في البحوث الأثرية: المبادئ الأساسية ودراسة حالة لتطبيقها" . مجلة المنهج والنظرية الأثرية . 24 (2): 424-450 . doi : 10.1007/s10816-015-9272-9 . S2CID 43958561 . 
• Schlapke 2000: Schlapke, M. Die "Archäoinformatik" am Thüringischen Landesamt für Archäologische Denkmalpflege , Ausgrabungen und Funde im Freistaat Thüringen, 5, 2000, S. 1–5.
• زيمانيك 2004: زيمانيك، هـ .: المعلومات الأثرية - نظرة عالم المعلومات على علم الآثار. في: أوسيرر، ك. ف.، بورنر، و.، غورياني، م.، وكارلهوبر-فوكل، ل. (محررون) 2004. ادخل الماضي. الطريق الإلكتروني إلى الأبعاد الأربعة للتراث الثقافي. CAA 2003، تطبيقات الحاسوب والأساليب الكمية في علم الآثار. سلسلة BAR الدولية 1227، Archaeopress، أكسفورد، 16-26.
• الصفحة الرئيسية لمجلة Archeologia e Calcolatori
• الصفحة الرئيسية للنشرة الإخبارية للحوسبة الأثرية ، وهي الآن ملحق لـ Archeologia e Calcolatori
• علم الآثار الحاسوبي
• مدونة علم الآثار الحاسوبي
• فيشر، إريك (30 يوليو 2020). "علم المعلومات الأثرية" . موسوعة أكسفورد للأبحاث في علم الإنسان . doi : 10.1093/acrefore/9780190854584.013.43 . ISBN 978-0-19-085458-4.
• جاكسون، سارة إي (2020). "أدوات قائمة على البيانات للتأمل الأثري: دراسة جوهر العظام من خلال تحليل شامل للنصوص الأكاديمية" . علم الآثار على الإنترنت (54). doi : 10.11141/ia.55.12 .