Archéologie : une immersion dans la préhistoire à Tautavel

2 juillet 2021alinareyes

Retour vers le futur ? Je suis allée sur les fouilles de Tautavel il y a une vingtaine d’années et me suis entretenue plusieurs fois avec Henry de Lumley sur cet humain très ancien, le plus ancien trouvé en France, qu’est l’homme de Tautavel ; je trouve beau et émouvant de pouvoir visualiser les paysages, avec leurs animaux et leur végétation, tels qu’ils ont été depuis les six cent mille dernières années. Je republie donc cet article paru dans The Conversation.

Archéologie : une immersion dans la préhistoire à Tautavel grâce à la réalité virtuelle et à l’intelligence artificielle

Une plate-forme permet de simuler l’environnement préhistorique de la vallée de Tautavel au cours d’un épisode glaciaire il y a 550 000 ans.
Auteurs, Fourni par l’auteur

Nicolas Boulbes, Université de Perpignan; Bernard Quinio, Université Paris Nanterre – Université Paris Lumières et Sophie Grégoire, Université de Perpignan

Pouvoir se promener dans une grotte habitée il y a plus de 500 000 ans, visualiser les restes d’une occupation humaine puis sortir dans la vallée qui la borde pour observer la faune et la flore de cette époque : voilà le rêve des archéologues du site de Tautavel, dans les Pyrénées-Orientales.

Aujourd’hui, ce rêve devient presque réalité avec le projet Schopper porté par l’Agence nationale de la recherche. Autour de celui-ci gravitent cinq partenaires français : trois laboratoires (CERP-HNHP, CEROS et LIX) et deux entreprises (Craft.AI et Immersion Tools) qui créent ensemble des solutions technologiques novatrices appliquées à la recherche en archéologie.

Ce projet nous a permis d’aboutir notamment à une technologie générant les paysages de la vallée de Tautavel fréquentée par les hommes préhistoriques au cours de périodes climatiques contrastées (glaciaire et interglaciaire), entre 600 000 ans et 90 000 ans avant le présent.

La simulation est alimentée par les paramètres climatiques (température, humidité) obtenus par des modèles de machine learning (apprentissage automatique) appliqués aux périodes passées. Elle permet de positionner les espèces végétales selon leurs aptitudes écologiques et les animaux qui se déplacent et se nourrissent en fonction des ressources disponibles et de leur éthologie.

Associé au développement de l’ensemble de la vallée en 3D immersif, le résultat offre aujourd’hui aux chercheurs archéologues la possibilité de se déplacer à l’échelle 1 :1 dans la vallée afin d’apprécier le relief du terrain et les distances, la densité du couvert végétal, les zones de franchissement de barrières naturelles, de regroupement et de passage des animaux. Autant de repères importants pour appréhender la mobilité des chasseurs-cueilleurs. Il est également possible d’observer des dispositions de flores dont les pollens ont été retrouvés fossilisés dans la grotte, ou encore de suivre l’évolution du paysage.

54 ans de fouilles

À l’origine de cette reconstitution virtuelle, on retrouve « Schopper », un simulateur qui permet de tester des hypothèses sur l’environnement et les comportements des hommes préhistoriques dans un environnement immersif reconstitué. Le principe est dans un premier temps d’apprendre des données archéologiques, pour ensuite formuler des hypothèses sur le comportement ou sur l’environnement, et enfin observer les mécanismes et impacts de ces hypothèses dans l’environnement reconstitué.

Ce simulateur est le résultat de deux plates-formes en interaction.

Deux plates-formes interagissent pour explorer la faune et la flore avoisinant la grotte de Tautavel. La vallée au cours d’un interglaciaire il y a 500 000 ans.
Auteurs, Fourni par l’auteur

La première repose sur la base de données du laboratoire de recherche en préhistoire situé à Tautavel, en charge de la fouille du site pilote du projet, la Caune de l’Arago. Ce gisement du paléolithique inférieur d’intérêt mondial a livré, entre autres, les plus vieux fossiles humains sur le territoire français.

Grâce aux travaux du préhistorien Henry de Lumley, le CERP a constitué une base de données qui mémorise 54 ans de fouilles avec une méthodologie structurée. Elle contient près de 500 000 objets (ossements d’animaux, industries lithiques…), correspondant à une cinquantaine de moments d’occupation de la grotte, ainsi que des prélèvements (sédiments, pollens…).

Pour exploiter cette base de données, Craft.AI, start-up spécialisée dans l’intelligence artificielle (IA), a développé pour Schopper un moteur qui permet de tester des hypothèses scientifiques. Il est ainsi possible d’interroger par exemple la durée des périodes d’occupation de la grotte, la fonction qu’elle avait pour les hommes du passé, mais aussi les conditions climatiques.

La deuxième plate-forme est réalisée par l’équipe d’Immersion Tools, spécialisée dans l’intégration d’outils de présentation visuelle innovants. Elle offre aux archéologues la possibilité d’interagir en réalité virtuelle, en immersion, avec la base de données dans la grotte modélisée en 3D comme le montre l’animation ci-dessous.

Chaque objet est matérialisé par un parallélépipède de couleur correspondant à sa nature. Leur position spatiale au moment de leur découverte à la fouille, leur orientation et leur inclinaison sont respectées. Les chercheurs ont accès à une palette d’outils leur permettant de mesurer les distances entre les objets, d’afficher des scans 3D ou le carroyage, ou encore de se déplacer en suivant les mouvements du corps ou par « téléportation ».

Deux approches pour entraîner l’IA

Pour fonctionner, un outil d’IA a besoin d’apprendre. Quand il s’agit d’un apprentissage supervisé, comme c’est le cas de Schopper, il faut lui donner des données « étiquetées », associant par exemple un ensemble de restes de flore et de faune avec un certain climat.

Deux difficultés majeures se présentent ici en archéologie. Tout d’abord, le volume de données est faible. Les données proviennent de plusieurs disciplines académiques et sont donc assez hétérogènes. Elles restent de plus difficiles à interpréter : comme personne n’était là il y a 400 000 ans pour savoir s’il faisait chaud ou froid, il paraît difficile de savoir dans quelles conditions climatiques se développait une plante dont nous retrouvons un fossile de pollen.

Nous avons donc dû adapter les modes d’entraînement de l’IA à ces contraintes spécifiques de l’archéologie. Le premier mode d’entraînement proposé dans Schopper repose ainsi sur l’« actualisme » : il s’agit d’admettre que ce qui se passe maintenant est similaire à ce qui se passait il y a longtemps (dans certains cas). Cela nous permet d’avoir accès à un plus grand volume de données en enrichissant les données préhistoriques avec des données actuelles.

On suppose par exemple que le renne chassé par l’homme de Tautavel il y a 450 000 ans possède la même écologie que le renne actuel. Cela revient à émettre l’hypothèse qu’il vivait sous un climat relativement froid dans des régions arctiques ou subarctiques. Le chêne vert, dont les grains de pollens sont prélevés dans certains niveaux de la Caune de l’Arago, devrait, lui, rester typique du cortège méditerranéen actuel, thermophile et résistant à la sécheresse.

Pour la faune, nous nous référons notamment à une importante base de données WWF listant les espèces de vertébrés de l’ensemble des écorégions du globe. Celles-ci représentent autant de points de données nourrissant l’apprentissage en associant aux animaux les caractéristiques de leur environnement. Ce peut être le biome terrestre, une valeur de température moyenne annuelle, ou encore un total des précipitations en millimètres sur l’année.

D’après l’IA, les thèses des experts ne reposent pas toujours exactement sur les arguments qu’ils énoncent.
Fourni par l’auteur

Le deuxième mode utilisé a pour point de départ des « dires d’experts ». Un archéologue selon sa spécialité va par exemple déduire d’un ensemble de données que les hommes à une certaine date n’avaient résidé que brièvement dans la grotte.

L’IA vient alors interroger les mêmes éléments pour identifier ceux qui ont poussé, d’après elle, le chercheur à donner cet avis. Il peut d’ailleurs arriver que l’algorithme déduise que les variables décisives dans la décision finale diffèrent de celles énoncées par l’expert dans ses articles.

Exploitation des modèles

Une fois ainsi les données préparées, débute une série d’aller-retour qui visent à identifier les paramètres optimaux. Elle est entrecoupée d’étapes de validation permettant de déterminer la qualité de l’apprentissage du modèle ainsi que son pouvoir de généralisation. En ce sens, le machine learning suit le principe du rasoir d’Ockham où une modélisation plus simple est préférée à une explication trop complexe.

Les modèles se voient enfin appliqués pour comprendre, dans la région de la Caune de l’Arago et à différentes époques, le biome, le type de climat, la température, la quantité de précipitations ou la durée d’occupation et la fonction du site.

Des algorithmes d’explication tels que SHAP sont par ailleurs utilisés afin de comprendre comment un modèle aboutit à une décision et pas une autre. Cela permet notamment aux archéologues qui ne sont pas experts en machine learning d’appréhender les processus décisionnels mis en œuvre dans les modèles qu’ils utilisent.

Reste maintenant à approfondir le traitement par le modèle de ce qui touche aux comportements de nos ancêtres. Cela se heurte malheureusement aux difficultés d’établir des référentiels solides d’apprentissage avec peu de données sur des périodes aussi anciennes. Le consortium du projet travaille néanmoins sur de nouvelles pistes techniques pour améliorer la performance de l’IA et ajouter de l’immersion par le son. Ce sera la suite des développements de Schopper.

Ce papier a été rédigé avec Philippe Carrez, fondateur d’Immersion-Tools, et Matthieu Boussard, ingénieur Recherche et Développement chez Craft.AI, deux partenaires du projet Schopper.

Nicolas Boulbes, Ingénieur d’études en paléontologie & archéozoologie, Université de Perpignan; Bernard Quinio, MCF en système d’information, Université Paris Nanterre – Université Paris Lumières et Sophie Grégoire, Maître de conférences en Préhistoire, Université de Perpignan

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.

Ces pratiques sexuelles « qui remontent à la préhistoire », par Xavier Yvanoff

25 août 2020alinareyes

Leonard de Vinci, la Vierge aux rochers (mon commentaire ici)

« Qu’on imagine un peu nos respectables ancêtres, hier encore tendres pucellettes, dans les poses les plus lascives, le jupon à terre et simulant l’acte sexuel sur des chevaux de pierre ! Les inquisiteurs eux-mêmes n’ont pas signalé ces parties de cheval érotique qu’ils auraient eu la délicieuse idée de faire présider par le Grand Bouc en personne. Dans toutes les coutumes que nous venons de relever et même lors des rituels exigeant la nudité de la femme et pratiqués dans le plus grand secret, la copulation n’est pas simulée et nous pensons qu’il en était ainsi aux époques les plus reculées de l’histoire de la Gaule et encore au Moyen Âge. Dans tous ces rituels, il y a simplement friction du ventre contre la pierre, c’est-à-dire tentative de faire pénétrer dans le ventre de la femme les âmes contenues dans les pierres. Or, le fait que ce soit le ventre et non les parties génitales qui sont mises en contact avec la pierre, laisse plutôt supposer que la pratique remonte à une époque très reculée, époque où le rôle de l’accouplement dans la procréation était encore ignoré. Les premières femmes qui pratiquèrent ces rituels n’avaient donc aucune raison de simuler l’acte sexuel avec la pierre dans la mesure où elles n’avaient pas encore établi de rapport entre l’acte sexuel et la procréation. Nous pouvons croire que ces pratiques remontent à une époque où les femmes se croyaient fécondées par les esprits des eaux, des arbres ou des pierres. En se frottant contre la pierre, elles tentent de faire entrer en elles, dans leur ventre, les esprits fécondants qui sont contenus dans la pierre et rien de plus. Cette assertion valide sans aucun doute l’ancienneté de ces pratiques qui remontent à la préhistoire. »

Xavier Yvanoff, Mythes sur l’origine de l’homme

Voyage au centre de la terre. La rêverie d’Axel, et la mienne

27 juin 2020alinareyes

Je continue à songer à la Préhistoire, comme je l’ai interrogée dans ma thèse et bien avant aussi. J’écoute des scientifiques, ils ont des faits intéressants à signaler mais leur compréhension est grossière. Après tout ce n’est pas leur métier, c’est le mien. Mon métier de poète. La dite Préhistoire est vivante dans le présent comme dans la dite nuit des temps. Dans une lumière si chaude, si profonde, si belle.

J’avance lentement dans le roman de Jules Verne, dont j’ai déjà donné un passage l’autre jour. En voici un autre, le rêve du jeune Axel, pour accompagner notre rêverie, comme dirait Bachelard, de la lumière profonde, telle que des humains la firent vivre en peinture dans des grottes souvent labyrinthiques.
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Cette nuit à ma fenêtre, photo Alina Reyes

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« Cependant mon imagination m’emporte dans les merveilleuses hypothèses de la paléontologie. Je rêve tout éveillé. Je crois voir à la surface des eaux ces énormes Chersites, ces tortues antédiluviennes, semblables à des îlots flottants. Sur les grèves assombries passent les grands mammifères des premiers jours, le Leptotherium, trouvé dans les cavernes du Brésil, le Mericotherium, venu des régions glacées de la Sibérie. Plus loin, le pachyderme Lophiodon, ce tapir gigantesque, se cache derrière les rocs, prêt à disputer sa proie à l’Anoplotherium, animal étrange, qui tient du rhinocéros, du cheval, de l’hippopotame et du chameau, comme si le Créateur, pressé aux premières heures du monde, eût réuni plusieurs animaux en un seul. Le Mastodonte géant fait tournoyer sa trompe et broie sous ses défenses les rochers du rivage, tandis que le Megatherium, arc-bouté sur ses énormes pattes, fouille la terre en éveillant par ses rugissements l’écho des granits sonores. Plus haut, le Protopithèque, le premier singe apparu à la surface du globe, gravit les cimes ardues. Plus haut encore, le Ptérodactyle, à la main ailée, glisse comme une large chauve-souris sur l’air comprimé. Enfin, dans les dernières couches, des oiseaux immenses, plus puissants que le casoar, plus grands que l’autruche, déploient leurs vastes ailes et vont donner de la tête contre la paroi de la voûte granitique.

Tout ce monde fossile renaît dans mon imagination. Je me reporte aux époques bibliques de la création, bien avant la naissance de l’homme, lorsque la terre incomplète ne pouvait lui suffire encore. Mon rêve alors devance l’apparition des êtres animés. Les mammifères disparaissent, puis les oiseaux, puis les reptiles de l’époque secondaire, et enfin les poissons, les crustacés, les mollusques, les articulés. Les zoophytes de la période de transition retournent au néant à leur tour. Toute la vie de la terre se résume en moi, et mon cœur est seul à battre dans ce monde dépeuplé. Il n’y a plus de saisons ; il n’y a plus de climats ; la chaleur propre du globe s’accroît sans cesse et neutralise celle de l’astre radieux. La végétation s’exagère. Je passe comme une ombre au milieu des fougères arborescentes, foulant de mon pas incertain les marnes irisées et les grès bigarrés du sol ; je m’appuie au tronc des conifères immenses ; je me couche à l’ombre des Sphenophylles, des Asterophylles et des Lycopodes hauts de cent pieds.

Les siècles s’écoulent comme des jours ! Je remonte la série des transformations terrestres. Les plantes disparaissent ; les roches granitiques perdent leur dureté ; l’état liquide va remplacer l’état solide sous l’action d’une chaleur plus intense ; les eaux courent à la surface du globe ; elles bouillonnent, elles se volatilisent ; les vapeurs enveloppent la terre, qui peu à peu ne forme plus qu’une masse gazeuse, portée au rouge blanc, grosse comme le soleil et brillante comme lui !

Au centre de cette nébuleuse, quatorze cent mille fois plus considérable que ce globe qu’elle va former un jour, je suis entraîné dans les espaces planétaires ! mon corps se subtilise, se sublime à son tour et se mélange comme un atome impondérable à ces immenses vapeurs qui tracent dans l’infini leur orbite enflammée !

Quel rêve ! Où m’emporte-t-il ? Ma main fiévreuse en jette sur le papier les étranges détails ! »

Jules Verne, Voyage au centre de la Terre

tous les extraits de ce roman : ici

mes notes sur la paléontologie : là

Résurrection de la nature, de la préhistoire : cinéma du jour

12 avril 2020alinareyes

On a beau savoir aujourd’hui que Neandertal avait des capacités cognitives comparables aux nôtres, les fantasmes s’y accrochent toujours…

C’est un film de série B de 1953, un film à petit budget au charme étrange, aussi évocateur qu’une œuvre d’art brut. Voici, sous-titré en français, The Neanderthal Man, sorte de Dr Sapiens et Mr Neandertal (dans la vision horrifique d’alors), avec un savant qui se dit atteint d’un virus, une gentille muette transformée en femelle lubrique, un chasseur chassé, un laboratoire secret et des animaux dangereux.

Quelque chose en lui du coronavirus, il me semble…

Détail « piquant » : des chercheurs de l’université de Cambridge utilisent, pour suivre la propagation du coronavirus dans le monde, les méthodes jusque là utilisées pour suivre les migrations des hommes dans les temps préhistoriques.

Le film a été écrit et produit par Aubrey Wisberg et Jack Pollexfen.

Sur la littérature, la vérité et la vie

27 février 2020alinareyes

TRACÉ DE PÉTROGLYPHES SUPERPOSÉS, CRESWELL CRAGS. Il s’agirait des œuvres rupestres les plus anciennes répertoriées, puisqu’elles datent de l’ère glaciaire (43 000 ans). Photo : stone-circles.org.uk

TRACÉ DE PÉTROGLYPHES SUPERPOSÉS, CRESWELL CRAGS.
Des œuvres rupestres parmi les plus anciennes répertoriées (43 000 ans). Photo : stone-circles.org.uk

Peut-être les hommes préhistoriques traçaient-ils dans les grottes des lignes superposées parce qu’ils avaient remarqué, ou senti, le phénomène de la superposition des phénomènes ? Par exemple, quelque chose se passe dans tel espace, et se repasse, de façon décalée mais très comparable, dans tel autre espace, pour un même être situé dans les deux espaces. Si ce quelque chose est chargé de morbidité et si les deux espaces se rencontrent et se renforcent mutuellement, alors le risque mortel devient plus grand. Nos ancêtres préhistoriques, comme nous avaient besoin d’apprendre à réchapper des risques mortels, et la superposition des traits pouvait être, consciemment ou non, une expression conjuratoire du risque, parce qu’elle était d’abord le signe d’une connaissance.

Ce que je dis là peut paraître obscur. C’est en cherchant des exemples concrets correspondant à la situation que j’indique qu’on peut le comprendre. Que chacun peut le comprendre en le rapportant à quelque chose qui se serait passé, dans son existence ou dans celle d’un autrui, et dont il aurait connaissance. Par exemple, le texte de ma précédente note pourrait être écrit de façon similaire avec un il à la place du elle et d’autres indices factuels, sans que le sens général, sans que la nature profonde du phénomène en question ne change. La littérature repère des trajets, des lignes existentielles et inter-existentielles, et les transpose en lignes tracées. Jacques Bouveresse écrit :

« Si on a souvent parlé de « littérature pure » à propos de Proust, on aurait tout aussi bien pu parler de la Recherche comme d’une entreprise de « connaissance pure ». Le terme « pur » renvoie ici à ce que Thibaudet voulait dire quand il a écrit qu’ « il y a chez Proust une fusion d’éléments pareillement rebelles à tout pli professionnel : vie mondaine pure, psychologie pure, littérature pure ». La connaissance pure est une connaissance qui, comme c’est le cas justement de celle de l’écrivain, ne comporte rien de spécialisé et de professionnel, ne raisonne pas en fonction des conséquences et des applications pratiques, et ne se préoccupe que de la vérité. Se détourner de la recherche de celle-ci revient, pour Proust, à se détourner de la littérature elle-même ; et c’est ce que font ceux qui s’efforcent de la mettre au service d’objectifs qui, en réalité, ne constituent que des prétextes pour s’éloigner d’elle et échapper à ses exigences, comme la description exacte des faits ou de la réalité, le triomphe du droit, l’intérêt de la nation, etc. L’artiste ne peut servir sa nation qu’en tant qu’artiste, par la contribution qu’il apporte à la connaissance, au sens indiqué, « c’est-à-dire qu’à condition, au moment où il étudie ces lois, institue ces expériences et fait ces découvertes, aussi délicates que celles de la science, de ne pas penser à autre chose – fût-ce à la patrie – qu’à la vérité qui est devant lui » [Bouveresse cite ici Thibaudet in Réflexions sur la littérature]

Jacques Bouveresse, La connaissance de l’écrivain. Sur la littérature, la vérité et la vie, éd Agone, 2008