Cross-Validated Neural and Biophysical Models for Pediatric Fingerprint Ridge Breadth Age Estimation with Archaeological Applications
本研究は、クレタ島クノッソスの新石器時代の粘土人形が子供によって製作された可能性が高いことを示すために、ロードス島の専用の小児指紋リファレンスを用いた交差検証済みのニューラルネットワークモデルを確立し、従来の成人校正法と比較して年齢推定の精度を大幅に向上させた。
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古代の住居の静かな片隅には、日々の生活の残骸の中に小さな粘土の人形がしばしば置かれている。数十年にわたり、考古学者たちはこれらの物体を誰が作ったのかについて議論を重ねてきた。これらは真剣な儀式の一環として大人が作ったものだったのか、それとも子供たちの遊び心あふれる、不完全な創造物だったのだろうか。この答えが重要である理由は、それが新石器時代の子供たちの生活に対する私たちの理解を変えるからである。もし子供たちがこれらを作っていたのであれば、それは彼らが単なる受動的な観察者ではなく、文化の積極的な参加者であったことを示唆している。問題は、粘土は骨やDNAを保存しないことであり、一度人形が壊れてしまえば、それを手に持っていた人物の痕跡は消えてしまうことである。しかし、焼成のプロセスを生き延びる手がかりが一つ存在する。それは指紋の微細な隆線である。人の身長が成長するように、指先の隆線の間隔も加齢とともに拡大していく。それは子供時代には狭く、大人になるまで広がっていく。この生物学的な事実は、その人の顔や骨格を見る必要なく、製作者の年齢を測定する方法を提供しており、単純な指紋を、子供が成長している間だけ時を刻む時計へと変えるのである。
研究チームは、この生物学的な時計が、クレタ島のクノッソスで見つかった新石器時代のフィギュリンに関する論争を、ついに決着させられるかどうかを検証するために着手した。これを行うために、彼らはまず信頼できる参照ガイドを構築する必要があった。なぜなら、従来の方法は主に成人のみを対象にテストされており、子供に適用した場合には失敗してきたからである。チームはギリシャのロドス島へ渡り、6歳から12歳までの200人の子供たちと共に作業を行った。各子供は柔らかい粘土の塊に親指を押し込み、新鮮な指紋の跡を作った。研究者たちは、これらの指紋における隆線の間隔を極めて精密に測定した。彼らはこれらの測定値を用いて、隆線の幅のみに基づいて子供の年齢を予測するように、3種類の異なるコンピュータモデルを学習させた。一つのモデルは標準的な数学的曲線に従い、もう一つは皮膚組織が時間の経過とともにどのように広がり変化するかをシミュレートし、そして三つ目は、人間が見落とす可能性のあるデータ内のパターンを見つけ出すように設計された人工知能の一種である、複雑なニューラルネットワークであった。
結果は、人工知能モデルが断然最も正確であることを示した。研究者が、一度に一人の子供のデータを隠してモデルに年齢を推測させるというテストを行ったところ、平均誤差はわずか1.5年未満であった。これは、子供に適用した際に7年以上の誤差が出ていた古い手法と比較して、大幅な改善であった。また、この研究は、成長に伴い隆線の間隔が男女で異なって変化することも確認した。具体的には、10歳から12歳の間の男子において、間隔の広がりがより顕著に見られた。この詳細なレベルにより、チームは古代の製作者の年齢を読み取るための、新しい高度に特化したツールを作り出すことができた。
この新しいツールを手に、研究者たちはヘラクリオンの博物館およびクノッソス遺跡自体に保管されている11体の新石器時代の小さな粘土人形へと関心を向けた。彼らは、これらの古代の像に保存されている隆線の間隔を注意深く測定した。粘土は窯で焼成される際に収縮するため、チームは粘土がゼロから15パーセントの範囲で収縮する可能性があると仮定して計算を行った。最大級の収縮を考慮したとしても、計算結果は一貫して同じ結論を指し示した。すなわち、指紋は子供のものであるということだ。推定年齢は約4歳から12歳であった。あらゆるシナリオにおいて、測定値は明確に子供の範囲内に収まっており、大人の手であったことを示唆するものは一度もなかった。
この発見は、これらのフィギュリンが確かに子供たちによって作られていたという、最初の直接的な物理的証拠を提供するものである。これは、物体の小ささから推測されていた「子供の参加」という概念を、製作者の手の生物学に裏付けられた「事実」へと昇華させる。この研究は、具体的に何人の子供がこれらの像を作ったのか、あるいは彼らがどのような特定の儀式を行っていたのかを解明すると主張するものではないが、これらの物体が排他的に大人の作品であったという考えを決定的に否定するものである。単純な生物学的事実と現代のコンピューティングを組み合わせることで、研究者たちは新石器時代の子供たちの日常生活への窓を開き、彼らの手が、私たちと同じように、周囲の世界を形作ることに精を出していたことを示したのである。
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