防走失，电梯直达
来源：环球科学
作者：黄雨佳
科学家新发现的部分地画（图片来源：原论文）
有点可爱捏。
20世纪20年代，有人在飞机上发现，距离秘鲁南部海岸约50千米的内陆、海拔约500米的纳斯卡沙漠中，似乎存在一些绵延数千米的神秘线条。这些线条最早记载于西班牙历史学家佩德罗·谢萨·德莱昂（Pedro Cieza de León）1553年出版的著作中，他将它们形容为“小路标记”。后来，这些图案被称为纳斯卡地画（Nazca Lines）。
自20世纪40年代起，科学家开始利用航拍技术对纳斯卡及其周边区域展开调查。最初，他们发现了超过100幅具象图案的地画。随着高分辨率卫星和无人机技术的应用，2004-2020年，科学家又发现了300多幅具象地画。在近一个世纪的探索中，科学家共发现了约430幅具象纳斯卡地画。由于沙漠地区少受洪水影响，且不适合农业开发，这些数千年前的地画得以保存至今。
这些神秘地画既包含抽象的几何图案，也有生动的具象图形，描绘了多种人形生物、动物（如鸟、鱼、猫等）、植物（如花、海藻和树木等）及工具（如针、扇子和乐器等）。1994年，纳斯卡地画被列入了联合国教科文组织世界遗产名录。
从空中俯瞰的纳斯卡地画（图片来源：原论文）
然而，纳斯卡地画的分布范围超过629平方千米，加之历史久远，科学家仅靠肉眼检视高分辨率航拍图像的效率极低，难以实现全面筛查。为加速这一过程，日本山形大学的坂井正人（Masato Sakai）教授提出，可以将人工智能（AI）技术用于其中。
在最近发表于《美国科学院院刊》（PNAS）的一篇论文中，坂井正人及其团队在短短6个月内，借助AI发现了三百余幅新的纳斯卡地画，几乎接近过去一个世纪发现的总数。此外，他们还推测了这些神秘图案背后的文化意义。
纳斯卡地画
公元前2世纪至公元7世纪，纳斯卡人定居在纳斯卡河沿岸的沿海沙漠。他们热衷于在陶器上绘制各种精美的图案，也喜欢在大地上“绘制”巨大的地画。纳斯卡地区地表覆盖着鹅卵石，常年日晒使这些石子表面变为深棕色，而下层未经光照的鹅卵石和沙土依然保持白色。如果将表层的深棕色鹅卵石按一定轨迹移开或重新摆放，便能在地面上形成对比鲜明的图案。
在具象地画的绘制方式上，纳斯卡人有两种选择。有时，他们简单地移除所有深棕色鹅卵石，露出底层的白色，形成所谓的“线型”地画（line-type geoglyph），这些图案通常非常巨大，平均长度约为90米。
而在另一些情况下，他们还会制作“浮雕型”地画（relief-type geoglyph）：仅移除图案中部分区域的深色鹅卵石，有时还会将移除的石块堆积在图案的其他部分，形成色调更深、略微隆起的浮雕效果。此类地画通常较小，平均长度仅为9米，约为线型地画的十分之一。
考古学家眼中的浮雕型地画，白色表示将石头移走，黑色表示将石头堆积起来，浅棕色表示原始的地面。（图片来源：原论文）
自2004年起，坂井正人教授便开始专注于纳斯卡地画的研究。最近，他尤其关注那些难以辨别的浮雕型地画。他的团队训练了一个专门用于识别浮雕型地画的AI模型，对纳斯卡及其周边区域展开了全面调查。首先，他们用AI生成“概率地图”，标记出地画可能存在的位置。之后，研究团队对这些候选图像和地理位置进行人工筛选，并按地画出现的可能性分为不同等级。
有了这些工作作为基础，研究人员决定进行实地考察。获得秘鲁文化部的许可后，他们于2022年9月至2023年2月前往地画出现概率最高的区域考察。历经千余小时，团队共发现了303幅全新的具象地画和42幅全新的几何地画。在这些新发现的图案中，有的像鸟，有的像握刀的逆戟鲸，还有一些像戴头饰的人或人头。
除了实地考察花费的一千多个小时，结合AI的筛选过程也耗费了科学家千余小时，两步合计共计2640小时。尽管这听上去已十分费时，但相比于此前的方法，效率已大幅提升：1940-2004年间的纳斯卡地画发现速率仅为1.5幅/年；即便在高分辨率影像的辅助下，2004-2020年间的发现速率也不过18.7幅/年。如今，仍有近千幅AI标记的潜在地画等待实地验证。
地画背后的意义
那么，纳斯卡人为何要“绘制”这些地画呢？过去，科学家提出了多种假设，认为地画的诞生可能出于五个原因：历法和天文学、几何学、农业与灌溉、运动或交流（如步行、跑步、舞蹈等）以及艺术表达。
然而，坂井正人教授提出了另一种见解。他发现，不同类型的具象地画似乎表达了不同的主题，且地理分布各异。例如，一些地画出现在狭窄曲折的小路（trail）附近，而另一些则位于宽敞的大路（road）旁。因此，坂井正人认为，不同类型的地画可能象征着不同的文化意义。为此，研究团队结合此次新发现的三百余幅地画与已知的四百余幅地画，进行了全面分析。
研究结果显示，巨大的线型具象地画（以及几何型地画）多描绘野生动植物，而这类图案在浮雕型地画中较为少见。在浮雕型地画中，常见的是人类形象或经人类改造的事物，如驯养的动物和被砍下的头颅等，而这些图案从未出现在线型地画中。
浮雕型地画（图B上）和线型地画（图B下）通常会表现不同主题（图片来源：原论文）
通过研究这些地画的地理分布，研究人员发现，线型地画通常位于由大路构成的道路网络附近（平均相距34米），并集中在纳斯卡河谷的两个主要出入口：一个位于卡瓦奇神庙（Cahuachi Temple，当时主要的祭祀场所）附近，另一个靠近纳斯卡河的发源处。研究人员推测，巨大的线型地画可能是由社区集体建造的，引导人们前往卡瓦奇神庙和纳斯卡河谷的汇流之地进行朝圣。
由于线型地画十分巨大，研究人员认为朝圣者可能会在这些地画上举行仪式。一些梯形地画可能用作仪式广场，而线型地画上的野生动植物图案则暗示了与动物相关的仪式。此外，部分线型地画附近发现了彩色陶器的碎片，显示这里可能曾举行过一种破坏高级陶器的仪式。
与区域性分布的线型地画不同，较小的浮雕型地画几乎遍布纳斯卡地区的小路（平均相距43米）。这些小路交错成网状结构，彼此相连，没有明确的起点或终点。研究人员推测，浮雕型地画的建造或许是个人或小团体的行为。
浮雕型地画（上）和线型地画（下）分布在不同区域（图片来源：原论文）
浮雕型地画可能是为行人沿小路行走时观赏而制造的。由于这些地画与小路的距离较近，行人可以在路上清晰地看到。然而有趣的是，有些浮雕型地画并非一目了然，而是需要行至其他地画附近才能发现。研究人员推测，当时的人类可能沿着这些小路反复观赏这些以人类活动为主题的地画，从而传递丰富的文化内涵。
如今，深度学习已广泛应用于我们的生活，也逐渐进入考古学等领域。借助人工智能，新发现的纳斯卡地画为科学家探索纳斯卡人的文化和宗教习俗提供了宝贵线索，揭开了考古研究的新篇章。此外，AI技术现在也已应用于分析陶器等文物，以及考察考古遗址的分布情况。
然而，纳斯卡地画的保护面临严峻挑战。一方面，人类活动威胁着这些地画的存在。农业扩张、城市开发、非法采矿和蓄意破坏，都让地画岌岌可危。例如，2018年曾有人开车碾压过纳斯卡地画，造成了无法修复的损害。气候变化则是另一大威胁。数千年来，沙漠的干旱环境保护了这些地画，但如今，沙漠气候已发生变化。今年9月，撒哈拉沙漠便因强降雨而发生洪水。
希望能尽快发现更多纳斯卡地画，也希望这些珍贵遗产得以永久保存。
https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2407652121
https://thedebrief.org/look-over-300-new-nazca-lines-geoglyphs-have-been-revealed-by-ai/
https://en.wikipedia.org/wiki/Nazca_lines
https://en.wikipedia.org/wiki/Nazca_culture