Development of cavity detection method and identification method using X-ray equipment

• Project Area: Excavating earthenware: Technology development-type research for construction of 22nd century archeological study and social implementation
• Project/Area Number: 20H05810
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (I)
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 小畑 弘己 熊本大学, 大学院人文社会科学研究部(文), 教授 (80274679)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MENDONCA・DOS・SANTOS ISRAEL 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (20900161)
• Project Period (FY): 2020-11-19 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥73,840,000 (Direct Cost: ¥56,800,000、Indirect Cost: ¥17,040,000); Fiscal Year 2024: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000); Fiscal Year 2023: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000); Fiscal Year 2022: ¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000); Fiscal Year 2021: ¥12,090,000 (Direct Cost: ¥9,300,000、Indirect Cost: ¥2,790,000); Fiscal Year 2020: ¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
• Keywords: Ｘ線機器 / 土器 / 種実・昆虫 / AI同定 / AI / 基礎研究 / 軟X線機器 / 圧痕種実 / 同定 / 圧痕昆虫 / 付着炭化物 / 土器付着炭化物 / X線機器 / 農耕化 / 社会実装 / AI同定法 / 土器総合分析学 / 土器圧痕法 / AI技術 / 行政組織

Outline of Research at the Start

土器内外に残る栽培植物や家屋害虫、有機性混和材、植物質の器具、付着・浸透物質は土器の製作・使用法だけでなく、農耕や栽培の始まりやその発展、土器作りの技術や土器や混入生物に対する製作者の意識なども読み取れる重要な情報源である。これらの情報を遺漏なく精確に得るために、最先端技術であるX線機器やAIを用いて全国の遺跡出土土器を悉皆的に調査しようというのが本研究の目的である。最終的には、開発した手法と機器の行政機関への実装を促し、さらに得られた情報を日本考古学が蓄積した精緻な土器編年網や遺跡情報上で整理し、新たな歴史観を創設する、世界に誇る22世紀型の考古資料学「土器総合土器資料学」の構築をめざす。

Outline of Annual Research Achievements

弥生開始期の穀物資料の探査と年代学的研究として，熊本大学において，宮崎県黒土遺跡（弥生早期）・宮崎県肘穴遺跡（縄文晩期～弥生早期）・宮崎県坂元A遺跡（弥生早期）・宮崎県坂本B遺跡（縄文晩期～弥生早期）・佐賀県菜畑遺跡（縄文晩期～弥生早期）・宮崎県屏風谷第１遺跡（縄文晩期）・福岡市西区橋本一丁田遺跡（弥生早期）・長崎県山の寺（弥生早期）を調査した。黒土遺跡では，穀物と思われる潜在圧痕を３Ｄ画像にて多数確認した。昨年度調査をした東畑瀬遺跡から炭素年代値を得た。また，長崎県弘法原遺跡（縄文早期）の調査を実施した。
鹿児島県立埋蔵文化財センターにおいても，弥生開始期の資料として小河原遺跡（縄文晩期～弥生早期）・中津野遺跡（縄文晩期）・上野原遺跡（縄文晩期）を調査。さらに，縄文時代早期の土器として上野原遺跡の2・7・10地点の土器の調査を行った。
北海道埋蔵文化財センターにおいては，継続して幸連５遺跡のウニ入り土器の調査を行い，復元土器はCTスキャナーによる撮影を行なった。このほか新たに，土器包埋有機物（繊維）の研究の一環として，北海道千歳市キウス４遺跡（縄文前期）・同キウス５遺跡（縄文前期）・同美々４遺跡（縄文前期）・恵庭市西島松５遺跡（縄文前期）・北海道様似町観音山遺跡（縄文前期）・同原田遺跡（縄文前期）・塩見台遺跡（縄文前期）・北海道新ひだか町中ノ台A遺跡（縄文前期）・同飛野台遺跡（縄文前期）・北海道浦河町の諸遺跡のX線CTによる調査を行い，縄文時代の網に関する情報を得た。また，応用研究：蛾の幼虫糞圧痕の研究・北海道長沼町幌内D遺跡（続縄文），イネ籾入り土器調査・大阪府東大阪市弓削ノ庄遺跡（縄文晩期～弥生前期）土器をCT撮影した。また、公募研究との協業：AIによる軟X線画像同定法の開発を行い、さらに大陸系穀物の年代測定結果に関する論文２編を公開した。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

基礎研究や応用研究は，大陸系穀物の伝来時期の解明という課題を解決する新たな手法である「土器包埋炭化物測定法」により，二つの遺跡での研究成果が公開され，テレビ番組や新聞報道で大きく取り上げられた。本手法は今後，弥生時代開始期の穀物資料と土器型式の関連，穀物の正確な流入時期を得ることのできる手法として，既存研究成果を再検証するとともに，それ以前の縄文時代の栽培植物自体の高精度年代編年の構築にも大きな効力を発揮するものと予想される。この意味では，まだまだ検証作業が残されているが，本領域の到達目標の一つを達成できたものと考える。昨年度より，これらを円滑かつ効率的に進めるため，低解像度のＸ線ＣＴを使用し，欠陥（空隙）解析ソフトを併用して，効率的に穀物圧痕を特定できる体制を整えた。本体制と装備は熊本大学だけではあるが，本年度の研究推進では大きな進展をみた。また，精密X線機器については，業者委託のみでなく，熊本大学X―Earthセンターの協力を仰ぎ，撮影や処理法に関しての効率的な方法を模索した。その実践例として，北海道静内中野式土器の混入網の復元，北海道幌内D遺跡の蛾の幼虫の糞入り土器，大阪府弓削ノ庄遺跡の多量籾入り土器の撮影・分析の成果がある。これらについては，現在論文化を進めている。
開発研究の一つであるAIによる同定法の開発は，実験レベルであるが，7割以上の確率で正解答が得られた。今後は軟X画像のみでなく，３D画像のディープランニングを行う予定である。もう一つの開発研究の目的である「圧痕法専用X線機器の開発」は多数のCT製作企業と協議を行ったが，現状ではコスト高で，現有機器を利用するのが妥当であろうという結論に達した。

Strategy for Future Research Activity

2023年度より，外部のX線機器設置機関として，福岡市埋蔵文化財センターとかながわ考古学財団を選定した。福岡市埋蔵文化財センターにおいては，弥生時代早期資料の悉皆的調査を行い，弥生時代早期～前期の穀物の動向を探り，今後実施予定の全国のイネ資料の調査への基礎作りを行う。さらに福岡市内の縄文時代資料を定量的に分析し，通時的な植物利用や植物栽培の歴史を解明する。かながわ考古財団では最近調査された多量の縄文時代中期～後期前半期の土器資料が得られており，これらを悉皆的に調査することで，縄文時代中期～後期にかけての植物利用や植物栽培の変遷が通時的に終えるばかりでなく，遺構や層位の関係情報をもつ資料群として，遺跡形成論や土器型式間関係の詳細な情報を得ることが可能となる。この縄文集落資料の調査は，これまであまり有機的に機能してこなかった計画班間の応用研究による協業を促進させ，研究効果を高めることが予想される。熊本大学においては，九州地方を中心に，全国的なイネ入り土器の検出調査を実施し，炭素年代試料を追加する。
本年度は以下のようなスケジュールで調査・組織運営を行う。
５～６月：福岡市埋蔵文化財センター・かながわ考古学財団との調査計画立案・調査の開始，6月～３月：（福岡市）橋本一丁田遺跡・板付遺跡群を中心とした弥生時代早期・前期の土器群，福岡市内縄文遺跡群の軟X線による悉皆調査を実施，（かながわ）柳川竹ノ上遺跡をはじめとする縄文中期～後期土器群の軟X線による悉皆調査を実施，（熊本大学）長崎県権現脇遺跡をはじめとする九州各地の縄文時代末～弥生時代早期相当期の土器群の調査を実施，6～12月：AIによる３D種実・昆虫画像のディープランニングとシステム開発，６～３月：国内外での研究成果発表。

Research Products

• [Journal Article] X線機器による幸連５遺跡出土土器圧痕調査報告 (2023)
  • Author(s): 小畑弘己・塚田千代・宮浦舞衣・李 潤枝・福井淳一・土肥研晶
  • Journal Title: 木古内町幸連５遺跡 第５分冊 遺物（骨角器等・動植物遺存体）・分析・総括編 Volume: 375 Pages: 171-182
• [Journal Article] Ⅷ章10 幸連4遺跡出土土器圧痕調査報告 (2023)
  • Author(s): 小畑弘己・鈴木宏行・塚田千代・宮浦舞衣・李 潤枝
  • Journal Title: 木古内町幸連4遺跡 Volume: 373 Pages: 215-222
• [Journal Article] A new archaeological method to reveal the arrival of cereal farming: Development of a new method to extract and date of carbonised material in pottery and its application to the Japanese archaeological context (2022)
  • Author(s): Obata Hiroki、Kunikita Dai
  • Journal Title: Journal of Archaeological Science Volume: 143 Pages: 105594-105594
  • DOI: 10.1016/j.jas.2022.105594
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Jomon people cohabitated with cockroaches? -The prehistoric pottery impressions reveal the existence of sanitary pests- (2022)
  • Author(s): Obata Hiroki、Sano Takashi、Nishizono Katsuhiko
  • Journal Title: Journal of Archaeological Science: Reports Volume: 45 Pages: 103599-103599
  • DOI: 10.1016/j.jasrep.2022.103599
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 土器包埋炭化物測定法による南九州最古のイネの発見 (2022)
  • Author(s): 小畑弘己・真邉 彩・國木田大・相美伊久雄
  • Journal Title: 日本考古学 Volume: 54 Pages: 1-17
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] コクゾウムシと縄文人－世界最古の貯蔵食物害虫の発見－ (2022)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Journal Title: 文化財の虫菌害 Volume: 83 Pages: 3-8
• [Journal Article] 中国・韓国・日本列島の先史時代におけるダイズ属・アズキ亜属植物と栽培の検証研究 (2022)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Journal Title: 植生史研究 Volume: 31-1.2 Pages: 17-22
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 田螺山遺跡の土器圧痕 (2022)
  • Author(s): 小畑弘己・孫国平
  • Journal Title: 日中共同研究成果報告書 中国江南の考古学 Volume: 1 Pages: 123-158
  • Int'l Joint Research
• [Journal Article] 新潟県長岡市赤坂遺跡第１次調査フローテーション検出資料の同定 (2022)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Journal Title: 赤坂遺跡発掘調査報告書 Volume: 0 Pages: 59-60
• [Journal Article] 志布志市小迫遺跡・山角遺跡出土土器の圧痕調査報告 (2022)
  • Author(s): 小畑弘己・真邉彩
  • Journal Title: 鹿児島考古 Volume: 51 Pages: 55-64
• [Journal Article] 宮崎県都城市相原第１遺跡における土器圧痕調査成果 (2022)
  • Author(s): 小畑弘己・宮浦舞衣
  • Journal Title: 相原第一遺跡 Volume: 0 Pages: 187-193
• [Journal Article] 宮崎県役所田遺跡における縄文時代後晩期土器の圧痕調査報告 (2021)
  • Author(s): 小畑弘己・宮浦舞衣・中野和浩
  • Journal Title: 宮崎考古 Volume: 31 Pages: 57-76
• [Journal Article] The first pest of stored rice in East Asia? - A maize/rice weevil impression from the Tian Lu Shan site in China (2021)
  • Author(s): Hiroki Obata, Mai Miyaura, Guoping Sun
  • Journal Title: J. Sto. Pro. Re. Volume: 92 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.jspr.2021.101811
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 宮崎県役所田遺跡におけるX線撮影機器による土器圧痕調査 (2021)
  • Author(s): 小畑弘己・宮浦舞衣・小林 啓・中野和浩
  • Journal Title: 九州考古学 Volume: 96 Pages: 23-43
  • NAID: 40022779246
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 田螺山遺跡発見のコクゾウムシ圧痕 (2020)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Journal Title: 河姆渡と良渚 －中国稲作文面の起源－ Volume: - Pages: 111-118
• [Presentation] 土器圧痕法が明らかにしたもの (2023)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 都城市教育委員会「令和４年度歴史シンポジウム 最新科学が解き明かす縄文人と植物の関わり』
  • Invited
• [Presentation] ムシから古代の生活が見えてくる？ (2023)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 熊本県民カレッジ・パレアオリジナル
  • Invited
• [Presentation] New data for diffusion time of rice farming in Japan by “Methods to Extract and Date Carbonised Material in Pottery” (2022)
  • Author(s): Hiroki Obata, Dai Kunikita
  • Organizer: Session 16: A new perspective for pottery study in Japan in the 9th Worldwide Conference of the Society for East Asian Archaeology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] utomatic classification of Jomon period's potsherds by means of artificial intelligence (2022)
  • Author(s): Israel Mendonca Dos Santos, Hiroki Obata
  • Organizer: Session 16: A new perspective for pottery study in Japan in the 9th Worldwide Conference of the Society for East Asian Archaeology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cereal farming in Xiongnu (2022)
  • Author(s): Hiroki Obata
  • Organizer: Session 17: “The Processes behind Establishment of Herding Societies in Mongolian Plateau” in the 9th Worldwide Conference of the Society for East Asian Archaeology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] P10土器包埋炭化物測定法による穀物流入時期の再検討―志布志市小迫遺跡出土のイネ圧痕を中心として― (2022)
  • Author(s): 小畑弘己・真邉 彩・國木田 大・相美伊久雄
  • Organizer: 第58回日本考古学協会総会研究発表会
• [Presentation] 土器圧痕法からわかること (2022)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 本考古学協会カフェde考古学2022 第３回
  • Invited
• [Presentation] 土器圧痕研修 (2022)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 2022年度関西大学博物館・博物館実習実践研修会
  • Invited
• [Presentation] これって何の穴？ (2022)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 対馬市博物館考古資料ワークショップ「土器圧痕レプリカ製作観察」
  • Invited
• [Presentation] 縄文時代の植物利用について (2022)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 上野原縄文の森開園20周年記念鹿児島遺跡フォーラム
  • Invited
• [Presentation] 『土器を掘る』の概要と現時点の成果 (2022)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 学術変革A（代表：小畑弘己）・基盤（S）（代表：中塚武）合同研究会
• [Presentation] 研究紹介：土器を掘る：22世紀型考古資料学の構築と社会実装をめざした技術開発型研究 (2022)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 学術変革領域研究A合同シンポジウム
• [Presentation] 土器中に眠る家屋害虫の痕跡とその意義 (2022)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 第16回福岡市史講演会『考古学からみた福岡の歴史』
  • Invited
• [Presentation] 大陸系穀物時期・江辻SX-1段階の再検討 (2021)
  • Author(s): 小畑弘己・國木田大
  • Organizer: 日本考古学協会第87回総会研究発表
• [Presentation] New technology and methodology in Japanese botanical archaeology - To seek a correct time for the introduction and diffusion of rice farming in Japan - (2021)
  • Author(s): Hiroki OBATA
  • Organizer: IRCHSS International Conference 2021 New trends of botanical archaeology in East Asia - Forefront of botanical archaeology research in Japan, Korea, China and Russia -
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 領域全体の概要 (2021)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 日本文化財科学会第38回大会：ワーキンググループ（第5回土器科学分析）
• [Presentation] 基調報告１：中国・韓国・日本列島での検出状況とマメ科植物の変化 (2021)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 日本植生史学会 公開シンポジウム 縄文時代のマメ科植物の ドメスティケーション
  • Invited
• [Presentation] 記念講演：東アジアのなかの腰岳 (2021)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: シンポジウム 日本列島のなかの腰岳黒曜石原産地
  • Invited
• [Presentation] レプリカ法の展開と縄文社会 (2021)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 季刊考古学オンラインシンポジウム『土器研究が拓く新たな縄文社会
  • Invited
• [Presentation] 土器圧痕昆虫が語る縄文時代のなりわいとくらし (2021)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 福岡市埋蔵文化財センター令和３年度考古学講座第２回
  • Invited
• [Presentation] 土器圧痕の概要 (2021)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: サイエンスアゴラ2021
• [Presentation] 土器を掘るー人為化石が語る縄文人のくらしと心－ (2021)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 東名遺跡保存活用イベント2021 おもしろ縄文講座
  • Invited
• [Presentation] X線機器による福岡県江辻遺跡SX-01出土土器の圧痕調査成果 (2020)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Organizer: 日本植生史学会第35回大会
• [Presentation] 宮古島における土器圧痕調査の成果と穀物利用 (2020)
  • Author(s): 真邉 彩・千田寛之・久貝弥嗣・小畑弘己
  • Organizer: 日本植生史学会第35回大会
• [Book] The world of Fossils within Pottery (2022)
  • Author(s): OBATA, Hiroki
  • Total Pages: 24
  • Publisher: KUMAMOTO University
• [Book] 土器に潜むタネやムシの世界 (2022)
  • Author(s): 小畑弘己
  • Total Pages: 24
  • Publisher: KUMAMOTO University
• [Remarks] 熊本大学大学院人文社会科学研究部 小畑弘己研究室
  • URL: http://www.fhss.kumamoto-u.ac.jp/archaeology/kokuzo/
• [Remarks] 土器を掘る
  • URL: http://www.fhss.kumamoto-u.ac.jp/archaeology/earthenware/
• [Remarks] 土器を掘る：22世紀型考古資料学の構築と社会実装をめざした技術開発型研究
  • URL: http://www.fhss.kumamoto-u.ac.jp/archaeology/earthenware/