تصنيف التراث الزجاجي الصيني القديم اعتمادًا على بيانات التركيب والتعلّم الآلي

لماذا لا تزال للزجاج القديم قصص جديدة يرويها

قد تبدو خرزات وأواني الزجاج الصينية القديمة شبيهة بالكنوز من مصر أو الشرق الأوسط، لكن تركيبها الكيميائي داخلها مختلف إلى حد كبير. وعلى مر القرون، يؤدي الدفن في التربة والتعرّض للرطوبة إلى تغيير أسطحها أيضًا، مما يصعّب على القيمين تحديد مكان صنع القطعة أو كيفية صنعها. تُظهر هذه الدراسة كيف يمكن للإحصاء الحديث والتعلّم الآلي قراءة «بصمات» كيميائية مخفية للزجاج المتعرّض، ما يمنح المتاحف طريقة أسرع وأكثر موضوعية لتصنيف القطع وتتبع تاريخ التكنولوجيا على طول طريق الحرير.

الزجاج على طول طريق الحرير

وصلت القطع الزجاجية الأولى إلى الصين عبر طريق الحرير، في المقام الأول على شكل خرز مستورد. تعلّم الحرفيون لاحقًا صنع الزجاج محليًا باستخدام خاماتهم الخاصة. ونتيجة لذلك، كان بإمكان الزجاج الصيني تقليد الأساليب الأجنبية من حيث اللون والزخرفة بينما يحتفظ بوصفة مميزة. برز نوعان عامّان: زجاج غني بالبوتاسيوم، مصنوع من رماد نباتي غني بالبوتاسيوم، وزجاج رصاصي‑باريوم، مصنوع من خامات تحتوي على الرصاص والباريوم. تكتسب هذه الاختلافات أهمية لأنها تعكس تغيّرات في المواد الخام والتجارة والتقنية. ومع ذلك، تُطمس هذه الإشارات عبر قرون من التعرّض، لذا أعتمد الخبراء تقليديًا على ما يرونه تحت المجهر — اللون والنمط ودرجة تآكل السطح — مضافًا إليها الخبرة الشخصية، وهي ممارسة تستغرق وقتًا وتظل ذاتية.

تحويل وصفات الزجاج إلى بيانات قابلة للاستخدام

بدأ المؤلفون من مجموعة بيانات مسابقة حقيقية للزجاج الصيني القديم، والتي شملت نوع كل قطعة ولونها وزخرفتها ودرجة تآكلها وتركيبها الكيميائي المفصّل. ولأن كيمياء الزجاج تُقاس بطبيعة الحال كنسب مئوية تتجمع إلى كلّ، طبّق الفريق خطوة رياضية تُسمى تحويل اللوغاريتم المركزي للنسب (centered log‑ratio). يحول هذا تحويل نسب الأكاسيد إلى أرقام يمكن تحليلها بأمان دون خلق ارتباطات مضلّلة. نظفوا البيانات، وعوّضوا بعض القيم المفقودة بطريقة مضبوطة، وتأكدوا من أن القياسات المحوّلة تتصرف إحصائيًا كبيانات ذات توزيع تقريبي على شكل جرس — وهو شرط مسبق أساسي للعديد من أدوات التحليل الحديثة.

كيف يعيد التعرّض تشكيل الزجاج

بعد ذلك، سأل الباحثون أي الميزات المرئية ترتبط حقًا بالتعرّض. باستخدام اختبارات كاي‑تربيع واختبارات فيشر الدقيقة على 56 قطعة أثرية، وجدوا ارتباطًا واضحًا بين نوع الزجاج ودرجة تآكل السطح، لكن لا توجد علاقة ذات دلالة مع اللون أو الزخرفة. يشيخ الزجاج الغني بالبوتاسيوم والزجاج الرصاصي‑الباريوم بطرق مختلفة بسبب اختلاف هياكلهما الداخلية، لا بسبب مظهرهما الخارجي. من خلال مقارنة القياسات الكيميائية المأخوذة قبل وبعد التعرّض على أجزاء مختلفة من نفس القطع، وتجميع العديد من العينات إلى خمس فئات (مثل «قبل التعرّض رصاصي‑باريوم» أو «تعرّض شديد رصاصي‑باريوم»)، أظهروا أن مكونات رئيسية مثل السيليكا وبعض أكاسيد المعادن تتحوّل بنمطية مع تدهور الزجاج. ومن هذه الفروقات بين الفئات بنوا عوامل تصحيح بسيطة تعتمد على النسب يمكنها تقدير التركيب الأصلي للزجاج من سطحه المتغير، على الأقل بالنسبة للعديد من المكوّنات الرئيسية.

تدريب الخوارزميات على تمييز عائلات الزجاج

مع التركيبات المصحّحة، درّب الفريق عدة نماذج تعلّم آلي — أشجار قرار، انحدار لوجستي، آلات الدعم الناقل، وغابات عشوائية — لفرز العينات إلى العائلتين الرئيسيتين، الغنيّة بالبوتاسيوم والرصاصي‑الباريوم. ومن اللافت أن مكوّنًا واحدًا فقط، أكسيد الرصاص (PbO)، كان كافيًا لشجرة قرار لتمييز بين الاثنين بدقة مثالية في مجموعة بياناتهم: رصاص منخفض يعني زجاج غنيّ بالبوتاسيوم، ورصاص مرتفع يعني زجاج رصاصي‑باريوم. حققت النماذج الأخرى أداءً عاليًا مماثلًا وظلت موثوقة حتى عندما أضاف الباحثون «ضوضاء» صناعية لمحاكاة عدم اليقين في القياس. ثم تقدموا خطوة أخرى، مستخدمين طرق التجميع لاكتشاف مجموعات فرعية طبيعية داخل كل عائلة رئيسية. انقسم الزجاج الغني بالبوتاسيوم إلى نوعين فرعيين — أحدهما أغنى بالكالسيوم والنحاس، والآخر أغنى بالباريوم والرصاص — بينما انقسم الزجاج الرصاصي‑الباريوم إلى ثلاث أنماط تؤكد على مكوّنات داعمة مختلفة مثل المغنيسيوم أو الصوديوم أو النحاس والباريوم. تشير هذه المجموعات الدقيقة إلى وصفات وورشات عمل مميزة.

ما الذي يعنيه ذلك للمتاحف والتاريخ

بالنسبة لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أن الزجاج القديم يمكن الآن تصنيفه أقل بالاعتماد على العين وأكثر بالاعتماد على البيانات. من خلال الجمع بين القياس الكيميائي الدقيق، والمعالجة الإحصائية المناسبة لبيانات النسب المئوية، والتعلّم الآلي القوي، تقدم هذه الدراسة للقيّمين والآثاريين طريقة قابلة للتكرار لتحديد القطع الزجاجية المتعرّضة وربطها بتقاليد صناعة معيّنة. مع مرور الوقت، قد يساعد تطبيق مثل هذه الطرق على مجموعات أكبر في رسم خرائط طرق التجارة، وتحديد مراكز الإنتاج، وتتبع كيف جرّب صانعو الزجاج الصينيون مذيبات جديدة مثل الرصاص ورماد النباتات. باختصار، أصبحت الخوارزميات المدربة على الكيمياء مساعدات قوية جديدة في رواية قصة كيف ربطت مادة تبدو بسيطة، وهي الزجاج، بين ثقافات عبر القارات.

الاستشهاد: Tang, P., Gan, X. & Tang, J. Ancient chinese glass heritage classification based on compositional data and machine learning. npj Herit. Sci. 14, 125 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02370-5

الكلمات المفتاحية: الزجاج الصيني القديم, تجارة طريق الحرير, علم تراث ثقافي, تصنيف بالتعلّم الآلي, تعرّض الزجاج للتعرية