22 Juil Le feu est allumé : Des scientifiques de l’Institut Weizmann découvrent des traces de feu datant d’au moins 800 000 ans.

En utilisant des techniques d’IA avancées, les chercheurs ont découvert l’une des plus anciennes preuves de l’utilisation du feu.

On dit que là où il y a de la fumée, il y a du feu, et les chercheurs de l’Institut Weizmann des sciences s’efforcent de vérifier cette affirmation, ou du moins d’élucider ce qui constitue la « fumée ». Dans un article publié dans PNAS, les scientifiques révèlent une méthode de pointe et innovante qu’ils ont mise au point et utilisée pour détecter des traces non visuelles de feu remontant à au moins 800 000 ans – l’une des plus anciennes preuves connues de l’utilisation du feu. La technique nouvellement mise au point pourrait constituer une avancée vers un type d’archéologie plus scientifique et plus axé sur les données, mais – ce qui est peut-être plus important – elle pourrait nous aider à mieux comprendre les origines de l’histoire humaine, nos traditions les plus fondamentales et notre nature curieuse et innovante.

L’utilisation contrôlée du feu par les anciens hominines – un groupe qui comprend les humains et certains membres de notre famille éteinte – remonterait à au moins un million d’années, à peu près à l’époque où, selon les archéologues, l’Homo habilis a commencé sa transition vers l’Homo erectus. Ce n’est pas une coïncidence, car la théorie de travail, appelée « hypothèse de la cuisson », veut que l’utilisation du feu ait été déterminante dans notre évolution, non seulement pour permettre aux hominines de se tenir au chaud, de fabriquer des outils perfectionnés et de repousser les prédateurs, mais aussi pour acquérir la capacité de cuisiner. Non seulement la cuisson de la viande élimine les agents pathogènes, mais elle accroît l’efficacité de la digestion des protéines et leur valeur nutritionnelle, ouvrant ainsi la voie à la croissance du cerveau. Le seul problème de cette hypothèse est le manque de données : comme la recherche de preuves archéologiques de pyrotechnie repose principalement sur l’identification visuelle des modifications résultant de la combustion des objets (principalement, un changement de couleur), les méthodes traditionnelles ont réussi à trouver des preuves répandues de l’utilisation du feu ne remontant pas à plus de 200 000 ans. S’il existe quelques preuves de feu remontant à 500 000 ans, elles restent rares, seuls cinq sites archéologiques dans le monde fournissant des preuves fiables de feu ancien (dont un dans le Négev).

« Nous venons peut-être de trouver le sixième site », déclare le Dr Filipe Natalio, du Département des Sciences Végétales et Environnementales de Weizmann, dont la collaboration antérieure avec le Dr Ido Azuri, du Département des Installations Essentielles à la Vie de l’Institut Weizmann, et ses collègues a servi de base à ce projet. Ensemble, ils ont été les pionniers de l’application de l’IA et de la spectroscopie en archéologie pour trouver des indications de combustion contrôlée d’outils en pierre datant de 200 000 à 420 000 ans en Israël. Ils sont de retour, rejoints par Zane Stepka, étudiant en doctorat, le Dr Liora Kolska Horwitz, de l’Université hébraïque de Jérusalem, et le professeur Michael Chazan, de l’Université de Toronto, au Canada. L’équipe a relevé le défi en partant à la « pêche », c’est-à-dire en lançant des filets très loin dans l’eau pour voir ce qu’ils pouvaient ramener. « Lorsque nous avons commencé ce projet », explique le Dr Natalio, « les archéologues qui ont analysé les découvertes de la carrière d’Evron nous ont dit que nous ne trouverions rien. Nous aurions dû faire un pari. »

Dr. Filipe Natalis, Dr. Ido Azuri et Zane Stepka

La carrière d’Evron, située en Galilée occidentale, est un site archéologique à ciel ouvert qui a été découvert pour la première fois au milieu des années 1970. Au cours d’une série de fouilles menées à l’époque sous la direction du professeur Avraham Ronen, les archéologues ont creusé jusqu’à 14 mètres de profondeur et ont mis au jour un large éventail de fossiles d’animaux et d’outils paléolithiques datant de 800 000 à 1 million d’années, ce qui en fait l’un des sites les plus anciens d’Israël. Aucune des découvertes du site ou du sol dans lequel elles ont été trouvées ne présentait de preuve visuelle de chaleur : les cendres et le charbon de bois se dégradent avec le temps, ce qui élimine les chances de trouver des preuves visuelles de combustion. Ainsi, si les scientifiques de Weizmann voulaient trouver des preuves de feu, ils devaient chercher plus loin.

Fouilles archéologiques dans la carrière d’Evron, 1976-77

L’expédition de « pêche » a commencé par le développement d’un modèle d’IA plus avancé que celui qu’ils avaient utilisé auparavant. « Nous avons testé diverses méthodes, parmi lesquelles des méthodes d’analyse de données traditionnelles, des modèles d’apprentissage automatique et des modèles d’apprentissage profond plus avancés », explique le Dr Azuri, qui a dirigé le développement des modèles. « Les modèles d’apprentissage profond qui ont prévalu avaient une architecture spécifique qui surpassait les autres et a réussi à nous donner la confiance dont nous avions besoin pour utiliser davantage cet outil dans un contexte archéologique ne présentant aucun signe visuel d’utilisation du feu. » L’avantage de l’IA est qu’elle peut trouver des modèles cachés à une multitude d’échelles. En déterminant la composition chimique des matériaux jusqu’au niveau moléculaire, le modèle peut estimer la température à laquelle les outils en pierre ont été chauffés, fournissant ainsi des informations sur les comportements humains passés.

Selon l’équipe de recherche, en examinant l’archéologie sous un angle différent, à l’aide de nouveaux outils, nous pourrions trouver beaucoup plus de choses que ce que nous pensions au départ. Les méthodes qu’ils ont développées pourraient être appliquées, par exemple, à d’autres sites du Paléolithique inférieur pour identifier des preuves non visuelles de l’utilisation du feu. En outre, cette méthode pourrait peut-être offrir une perspective spatio-temporelle renouvelée sur les origines et l’utilisation contrôlée du feu, nous aidant à mieux comprendre comment les comportements liés à la pyrotechnologie des homininés ont évolué et ont entraîné d’autres comportements. « En particulier dans le cas des premiers feux », dit Stepka, « si nous utilisons cette méthode sur des sites archéologiques vieux d’un ou deux millions d’années, nous pourrions apprendre quelque chose de nouveau ».

Outils en silex trouvés dans la carrière d’Evron

De l’avis général, l’expédition de pêche a été un succès retentissant. « Ce n’était pas seulement une démonstration d’exploration et de récompense en termes de connaissances acquises », déclare le Dr Natalio, « mais aussi du potentiel qui réside dans la combinaison de différentes disciplines » : le Dr Ido Azuri a une formation en chimie quantique, Zane Stepka est un archéologue scientifique, et Liora et Michael sont des spécialistes en préhistoire. En travaillant ensemble, nous avons appris les uns des autres. Pour moi, c’est une démonstration de la façon dont la recherche scientifique entre les sciences humaines et les sciences devrait fonctionner. »

Les recherches du Dr Natalio sont soutenues par le Centre Yeda-Sela pour la recherche fondamentale et le Centre Braginsky pour l’interface entre la science et les sciences humaines.