穿越时空 ai让文物“动”起来
ai技术赋能考古 从文物发掘、修复到保护都将更便利
考古专家:高科技应是考古辅助手段而非噱头
图/受访者提供
11月21日，长江口横沙水域，中国水下考古迎来了一次历史性突破。我国迄今水下考古发现的体量最大、保存最完整的古代木质沉船——“长江口二号”古船终于初露真容。这次成功打捞背后，凝聚了考古人的智慧与经验，更是“水下沉船自动识别辅助系统”“全球首艘智能化采样无人艇”“机器人水下考古装备”等硬核科研成果“组团出击”的成果。
近年来，ai技术开始赋能考古领域，通过ai建模可以助力文物修复，通过图像识别能够“凝练”数字壁画，让文物“动”起来。当考古遇上ai，还会碰撞出哪些火花？记者对此进行了采访。
ai为水下考古“提速”:
突破技术瓶颈 从发掘、采样到打捞都实现“智能化”
“长江口二号”古船的发掘与保护，是极具代表性的案例，近日，广东省文物考古研究院副院长崔勇参加了“长江口二号”古船的科研座谈和经验分享。他告诉记者，早期探测和打捞出水，离不开ai技术的一套“组合拳”。
崔勇介绍，由于“长江口二号”沉船被发现的区域是在长江入海口，水质泥沙含量大，船体周围泥沙淤积较厚，由于能见度差，对于水下考古的考验依然比较大。最终，考古专家们决定通过水上和水下三维扫描的方式来获取更多信息，“比如在水下，利用声呐技术传回的声波的点位，形成点云数据，从而可以做出一个三维的点位图结构，再通过整体打捞，获取更多沉船的信息量。”
据了解，从2014年起，上海大学、华东师范大学、复旦大学等高校便组建了“长江口二号”沉船研究团队，先后研发出“水下沉船自动识别辅助系统”“全球首艘智能化采样无人艇”“机器人水下考古装备”等成果，使“长江口二号”的考古工作变得“智能化”。
如“精海6号”智能化采样无人艇，可以从多个角度获取沉船及周围环境的宝贵数据资料；而在打捞过程中，通过智慧打捞监控系统，打捞人员可以实时监控相关数据，如保护古船打捞的“弧形梁”姿态是否发生碰撞；打捞进度如何等。
ai辅助文物修复:
打破时空、地理限制 让三星堆文物和敦煌壁画“活灵活现”
在文物修复过程中，计算机视觉的前沿技术可以在出土文物的碎片拼接、复原以及原初形态的数字化重建方面发挥协助作用。“比如有些器形出土后，它的材料酥了或者折损了，那么我们通常就可以用ai建模来进行修复，从而实现在虚实集成世界里面做复原，考古拼接的效率就会大大提高。”著名考古学家、南方科技大学讲习教授唐际根说。
记者了解到，ai还能打破“时空”局限，对文物进行虚拟修复。近期，在唐际根所策展的《理解三星堆》展览中，就有一段通过三维建模复原的祭祀场景。“从场景中人物的服装形制以及仪式过程，我们都做了大量的工具延伸，才得以最终呈现。”
另一边，敦煌研究院则在尝试通过ai打破地理空间限制。敦煌藏经洞内藏有经卷、文书、绢画等5万余件文物，然而由于各种原因，这些珍贵文物流散到了世界各地。腾讯旗下阅文集团首席执行官程武透露，通过激光扫描、照片重建技术，结合游戏引擎的pcg技术、pbr技术，能以毫米级精度1:1还原藏经洞内的壁画、文物细节，并模拟不同时间里敦煌莫高窟的光照、植被等情况，在线上辅助敦煌研究院构建起一个“数字藏经洞”，实现了物理场景的数字化高保真复现。
同样尝试用ai修复文物的还有三星堆遗址。今年6月，腾讯与四川省文物局共同探索ai识别文物修复技术，通过将文物碎片3d扫描、建立数据库，再由ai根据器物颜色、纹理、断面的形态等信息计算拼接的可能性，从而提高考古人员的效率。
ai丰富文保形式
“文物医生”高效去病害 4k画质助专家远程无障碍“会诊”
除了考古发掘和考古修复，ai在文物保护方面也开始尝试发力。近期，在敦煌研究院内就有一位ai“文物医生”正在接受培训。敦煌研究院院长赵声良曾表示，壁画的病害研究与修复是一大难题，其病害种类繁多、形态复杂且缺少自动化标注工具，其识别和分割往往需要耗费大量专业工作人员的人力成本。
针对这一难题，腾讯多媒体实验室为敦煌研究院提供了ai病害识别技术，该技术可以通过深度学习敦煌壁画病害的相关数据，让ai学会为壁画“看病”，从而实现自动化且高效的壁画病害分割与识别。
此外，腾讯实验室向记者透露，后续他们也将开发沉浸式远程会诊系统，实现4k超清画质的360度沉浸式画面展示，让不同地域的专家均可清晰查看现场情况，实现无障碍远程文物会诊。
与此同时，在华南理工大学古籍保护与利用研究中心也有一台ai“文物医生”，其名为“智能化古籍脱酸增强装置”，一批批岭南古籍通过它得以被套上“保护衣”——分页、预真空、雾化、真空干燥，经过这些步骤后，一本或将面临风化消失风险的古籍就可“重获新生”。而达到了脱酸加固效果的古籍，其“体内”的酸性物质可以被中和掉，从而起到延长纸张寿命的作用。
“ai 考古”成本是最大限制
专家: 应探索技术和考古怎么结合
基于时间成本和经济成本考虑，目前利用ai技术修复文物还不算普遍。针对大部分的可移动文物，考古工作者们往往采取传统的陶片黏对方式，“从时间成本看，目前的ai技术会要求我们先扫描再建模，但这个过程耗时可能和我黏陶片的时间差不多。”唐际根说。以敦煌壁画为例，一幅壁画的还原离不开机器学习。“比如一张只有半截的壁画，就需要ai先学习左半截，掌握色彩的饱和度、图案结构等信息之后，才能复制右半截，但如果图案本身为非对称结构，那么机器就无法学习，需要艺术史学家将相关信息交给机器。这需要大量的时间成本，更需要技术人员与考古学家的磨合。”
崔勇也同样强调这一点，他说，目前在考古领域出于成本考虑，针对一些可移动文物依旧会采用人工绘制或数码相机拍摄等方式。“一方面是经济成本，另一方面使用这些ai设备存在技术门槛；但对于野外数据采集，往往考古学者一人就可以开展。相比之下，水下考古则对技术和设备提出了更高的要求，它的必要性以及投入产出比更大。”
尽管成本高昂，但唐际根与崔勇等学者依然认为“ai 考古”值得尝试。“ai技术是工具，考古才是主要前提，高科技应该是辅助考古研究的手段，而不应该成为噱头。目前我们的很多考古技术还需要探索，可以多积累经验和案例；同时更需要关注技术和考古怎么结合，才能实现在有限的财力、人力情况下减少成本，提高投入产出比。”唐际根说。
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