L'esperienza di Alta Formazione al CNR ISPC
Dicembre 2022
The eye of the machine in the time of travel
Applicazione di algoritmi di machine learning ai dataset satellitari per il rilevamento di potenziali nuovi siti archeologici legati alla mobilità di gruppi preistorici e protostorici
Casi di studio tra Italia Meridionale e Sahara
Sin dal periodo universitario presso l’Alma Mater Studiorum Università di Bologna, i miei interessi di ricerca si sono rivolti allo studio della Preistoria e Protostoria e agli ambienti semi-aridi ed estremamente aridi del Vicino Oriente e del Nord Africa, partecipando a missioni archeologiche di ricerca in Egitto con l’Aswan Kom Ombo Archaeological Project e la Yale University, ed in Etiopia con la University of California Los Angeles. In questi gruppi di ricerca e contesti di studio, oltre a condurre tutte le operazioni proprie del fieldwork, ho avuto modo di sviluppare e sperimentare tecniche di rilievo digitale e analisi computerizzata dei risultati attraverso sistemi di fotogrammetria, modellazione 3D e analisi GIS.
Il desiderio di osservare i contesti e i siti archeologici studiati nei record e sul campo da un punto di vista più ampio, interconnesso col paleo ambiente così come con i fenomeni di mobilità e insediamento dei gruppi preistorici e protostorici del Nord Africa, mi ha portato a intraprendere lo studio di diverse metodologie proprie dell’Archeologia del paesaggio e degli approcci computazionali ai dati archeologici. In particolare, l’elaborazione e analisi delle informazioni derivanti da UAV, aerei, mappe topografiche e immagini satellitari su sistemi GIS. Fra questi, i dataset di immagini satellitari si sono sin da subito rivelati estremamente promettenti, ma anche terribilmente vasti, densi e complessi da collezionare, filtrare e classificare manualmente per indagare specifici elementi archeologici. Di conseguenza, ho deciso di approfondire lo studio dei processi di analisi e classificazione automatica e semi-automatica delle immagini ed in particolare alcuni algoritmi di machine e deep learning.
Spinta dall’interesse archeologico e metodologico verso questo settore, nel 2021 ho presentato un progetto di ricerca dottorale, attualmente in corso nell’ambito del Dottorato in Patrimoni archeologici, storici, architettonici e paesaggistici mediterranei (PASAP Med), promosso dall’Università degli Studi di Bari Aldo Moro, dall’Istituto di Scienze del Patrimonio Culturale del CNR e dal Politecnico di Bari.
Il progetto di ricerca, dal titolo “The eye of the machine in the time of travel: applicazione di algoritmi di machine learning ai dataset satellitari per il rilevamento di potenziali nuovi siti archeologici legati alla mobilità di gruppi preistorici e protostorici. Casi di studio tra Italia Meridionale e Sahara”, è seguito da Giulio Lucarini, ricercatore CNR ISPC, in qualità di tutor, e da Nicola Masini, responsabile della sede CNR ISPC di Potenza, e Giuseppe Scardozzi, responsabile della sede CNR ISPC di Lecce, in qualità di co-tutores.
Il progetto si avvale, inoltre, della collaborazione di Hector A. Orengo e Arnau Garcia-Molsosa, ricercatori presso il Catalan Institute of Classical Archaeology, in qualità di co-tutores esterni e dall’azienda italiana Planetek Italia s.r.l. e Nicolò Taggio, technical specialist del team GeoAnalytics dell’azienda Planetek Italia s.r.l., in qualità di co-tutor aziendale.
Le strutture archeologiche oggetto di studio e visibili dallo spazio sono:
- Le fondazioni di capanna (Slab Structure) dei proto-insediamenti olocenici (VII-VI mill. aC) delle oasi del Deserto Occidentale Egiziano (Farafra, Dakhlah, Kharga), costruite dai gruppi di cacciatori-raccoglitori/primi pastori nomadi che hanno abitato le regioni ad Ovest della Valle del Nilo.
- I “Tumuli” a Serratura (Key-Hole) e ad Antenna del Sahara Centrale ed Occidentale, edificati delle comunità pastorali Pre-Garamantiche del Medio Olocene (IV-II mill. aC), che hanno attraversato su diverse traiettorie di percorrenza la regione nord-africana durante il suo processo di desertificazione.
- I primi complessi insediativi neolitici (V-IV mill. aC) delle isole mediterranee centrali, edificati dalle comunità locali in ragione di molteplici condizioni culturali e paleo ambientali favorevoli.
I materiali della ricerca si compongono di record archeologici e materiali di studio digitalizzati; geolocalizzazione dei siti di interesse e immagini satellitari pancromatiche, RGB, SAR, Multi-Spettrali, DEM.
La metodologia impiegata si basa su processi di individuazione automatica e semi automatica di queste strutture visibili dallo spazio e sull’analisi della loro distribuzione nei diversi areali di frequentazione attraverso: l’applicazione di filtri statistici e grafici; l’identificazione di proxy indicators nel record archeologico e nelle immagini satellitari; la classificazione automatica e semiautomatica delle immagini satellitari e le analisi di distribuzione.
I risultati preliminari dell’applicazione di queste tecniche durante il primo anno di dottorato sono promettenti e stanno attualmente procedendo verso la verifica sul campo e l’applicazione di ulteriori algoritmi automatici e semiautomatici di analisi e classificazione.
In futuro, i dati di questo studio saranno oggetto di ulteriori confronti con altre discipline archeologiche per la comprensione più ampia dei diversi modelli di mobilità ed insediamento nel Nord Africa e nel Mediterraneo Centrale.
Alessia Brucato
Dottoranda del corso in Patrimoni archeologici, storici, architettonici e paesaggistici mediterranei (PASAP Med) | 37° ciclo.
