4万多年前，冰河时期的人类在工具和象牙小雕像上反复雕刻着点状、线条和交叉图案。一项针对3000多个此类旧石器时代符号的新计算研究表明，这些并非随意装饰，而是具有可衡量复杂性的结构化序列。令人惊讶的是，其信息密度可与公元前3000年左右出现的已知最早文字系统——原始楔形文字相媲美。
研究人员利用计算技术，分析了刻在260件旧石器时代文物上的3000多个符号，以更好地理解文字可能如何演化。他们的研究成果发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上，结论清晰——甚至连研究团队自己都未曾预料到与早期书写系统的对比会如此接近。
施瓦本汝拉山的旧石器时代符号
距今3.4万至4.5万年前的文物上，反复出现由线条、点、刻痕和十字组成的图案。其中许多发现于德国西南部施瓦本汝拉山地区的洞穴中。例如，在 Lone Valley 的 Vogelherd 洞穴，考古学家发掘出一件用猛犸象牙雕刻的小型猛犸象雕像。其表面刻有成排的十字和点。
同一地区的其他物品也含有类似的雕刻。在 Ach Valley 的 Geißenklösterle 洞穴发现的猛犸象牙板“The Adorant”上，描绘着一个狮人混合形象，并布满成排的点和刻痕。另一件著名雕塑，来自 Lone Valley 的 Hohlenstein-Stadel 洞穴的狮人雕像，其一只手臂上刻有间距均匀的凹槽。
研究人员现在得出结论，这些标记是有意为之。石器时代的人们可能用它们来交流或存储信息。“我们的研究正帮助我们揭示这些符号系统独特的统计特性——或称统计指纹——它们是文字的早期前身，”克里斯蒂安·本茨教授表示。
广泛的石器时代符号传统
根据杜特凯维奇的说法，施瓦本汝拉山只是出现此类符号的几个关键区域之一。“施瓦本汝拉山是发现带有此类符号物品最频繁的地区之一，但当然，还有其他重要地区。无数来自旧石器时代的工具和雕塑都带有有意的符号序列，”她解释道。
研究人员前往欧洲各地的博物馆和考古遗址，寻找更多的例证。“在文物上可以发现许多符号序列。我们仅仅触及了皮毛，”杜特凯维奇说，她担任柏林国家博物馆石器时代部门的研究助理和策展人。
这些文物来自正式文字出现很久以前的时代，当时智人刚从非洲迁徙到欧洲，并遇到了尼安德特人。在欧洲研究理事会的资助下，该研究团队正在调查早期人类如何通过视觉符号编码信息。
信息密度可与原始楔形文字相媲美
团队使用计算分析，检查了约260件物品上的3000多个几何符号。他们的目标不是解读这些符号（这些符号至今尚未被破译），而是测量其结构特性。“关于这些符号有很多理论，但迄今为止，对其基本、可测量特征进行的实证研究非常少，”本茨解释道。
通过研究符号出现的频率及其在序列中的可预测性，本茨将这些旧石器时代的标记与原始楔形文字和现代书写系统进行了比较。“我们的分析表明，这些符号序列与今天的书写系统无关，后者代表口头语言，并具有高信息密度的特点。相比之下，考古物品上的符号经常重复——十字、十字、十字，线条、线条、线条。这种重复不是口头语言的特征，”他说。
即便如此，旧石器时代符号的整体信息密度与大约4万年后出现的古代美索不达米亚最早的原始楔形文字泥板非常接近。“原始楔形文字中的符号序列也具有重复性，单个符号以相似的频率重复。就复杂性而言，这些符号序列是可比较的，”本茨补充道。杜特凯维奇指出：“雕像比工具显示出更高的信息密度。”
这种相似性令研究人员感到惊讶。“我们假设早期的原始楔形文字会更接近于今天的书写系统，特别是考虑到它们在时间上相对接近。然而，我们研究得越多，就越清楚地发现，早期的原始楔形文字与更古老的旧石器时代符号序列非常相似。”本茨解释说，大约5000年前，一种新的书写系统出现了，它直接代表口头语言，并显示出截然不同的统计模式。
计算工具揭示古代编码系统
为了进行分析，团队将符号序列数字化存入数据库，并使用来自计量语言学的工具进行评估，包括统计建模和机器学习分类算法。他们评估了这些符号可能传达的信息量，并将其与早期楔形文字和现代文字的信息承载能力进行了比较。
“由于高重复率和下一个符号的高可预测性，我们能够证明其熵——信息密度的度量——与出现时间晚得多的原始楔形文字相当，”本茨说。他强调，人类编码信息的能力是经过数万年逐渐发展起来的。“人类用符号编码信息的能力经过了数千年才发展起来。文字只是漫长符号系统序列中的一种特定形式。”
本茨还指出，编码仍然是现代技术的基础。“我们不断开发新的信息编码系统。编码也是计算机系统的基础。”作为人工智能的一种重要形式，大型语言模型依赖于语言序列的可预测性来确定一个单词的哪一部分可能接下来出现。
石器时代的人类在记录什么？
这项研究并未确定这些符号究竟传达了何种信息。“但研究结果可以帮助我们缩小可能的解读范围，”杜特凯维奇说。尽管现代社会受益于数千年积累的知识，但旧石器时代的解剖学意义上的现代人拥有与我们相当的认知能力。
记录和分享信息的能力可能帮助早期人类协调群体并生存下来。这些物品本身表明其具有便携性。“他们是技艺高超的手工艺人。你可以看出他们会随身携带这些物品。很多物品正好可以放在手掌中。这也是这些物品与原始楔形文字泥板的另一个相似之处，”杜特凯维奇解释道。
这项研究是“视觉信息编码的演化”（EVINE）项目的一部分，由欧洲研究理事会的ERC启动资助金资助。克里斯蒂安·本茨教授于2025年加入萨尔大学，目前领导EVINE项目。该项目始于蒂宾根大学，后来在帕绍大学多语言计算语言学教席继续进行。本茨和杜特凯维奇正致力于追溯视觉信息系统如何从最早的符号标记演化到现代文字。（ERC, EVINE, 101117111）。