國寶穿越記｜看人工智慧技術如何給文物「治未病」！

一天逛遍世界三大博物館，親手觸摸幾千年的國寶文物，甚至讓時間倒流回到1300年前的大唐盛世……在現代人工智慧技術手段下，這些「狂想」正在逐一變成現實。天津大學文化遺產保護與傳承信息技術研究中心的科學家們正在研究利用人工智慧技術去實現國寶文物的數字化、智能化展示，並為珍貴文物的保護撐起科技「保護傘」。

2000多年前與秦始皇一同葬入地下的銅車馬，1980年在秦始皇陵西側被考古發掘，重見天日。這兩輛以青銅製作 ，以四匹馬拉的戰車，大小為真車馬的二分之一，是目前發現年代最早、形體最大、保存最完整的銅鑄車馬。其中，二號銅車馬由大小3000多個零部件組成，除了青銅製件之外，不乏黃金、白銀製件。其形體之大，製作之精美，堪稱「青銅之冠」。

工作人員利用人工智慧技術為文物「量體」

天津大學文化遺產保護與傳承信息技術研究中心與秦始皇帝陵博物院合作，歷時10年，運用三維激光測量技術，將銅車馬的風采再現在電腦屏幕上。

穿越數千年歷史的迷霧，戰車車輪滾滾，御官俑雙手執轡，跽坐車前。戰車車蓋以及車輿內外的精美彩繪歷歷在目，猶如初生。不僅能看到活動的畫面，現在，我們甚至還能打開手機，通過主題遊戲體驗一下親身駕馭秦朝戰車的感覺。 「我們基於現場採集的數據，正在開發一款遊戲。玩家可以以主觀視角，親身駕駛銅車馬，感受『大秦馭手』的成長之路。」研究中心韓冬副教授介紹，這款遊戲開發完成後，將會給廣大用戶提供一款了解大秦文化知識的互動體驗項目，既可設置於展館，也可在線於移動端，且還會開發出VR版本，進一步來優化參觀者的參與體驗。

人工智慧技術不僅僅能讓國寶從數千年的歷史長河中「穿越」而來，更重要的是可以採取預防性的保護措施，為文物「治未病」。天津大學文化遺產保護與傳承信息技術研究中心科研團隊，歷時10年，用計算機視覺，人工智慧等現代化技術，致力於文化遺產的預防性保護，為珍貴文物撐起科技的「保護傘」。

「據統計，全國不可移動文物超過78萬處，而風化、風蝕、雨蝕以及人為破壞，甚至空氣中的水分，都是它們每天都要面臨的敵人。對於那些已經極其脆弱的文物而言，哪怕是遊客腳步帶來的震動，或是呼吸產生的濕氣，都可能對它們造成不可逆轉的傷害。」研究中心主任張加萬帶領科研團隊與甘肅省敦煌研究院展開合作多年，親眼見證並監測了敦煌壁畫在數年時間內產生的變化。 「以前我們主要依賴實驗室模擬研究外界因素對壁畫的危害，然而很難真正模擬出錯綜複雜的真實環境。」 研究中心孫濟洲教授說，任何一種「文物病」出現的背後往往有許多複雜因素，而此前由於缺乏檢測手段和數據，一直找不到文物本體與風險源之間的關聯性。

敦煌壁畫彩塑精美絕倫，是中華藝術的一座「寶庫」

團隊選取了11個洞窟、47個監測點，開始持續性壁畫和彩塑文物本體年度監測，運用相機精確重定位系統，重點對於此類文物易出現的4種典型病害，包括皰疹、酥鹼、起甲、裂隙，以及病害嚴重等級、洞窟南北和層級分布以及開放狀態等因素，通過微變監測技術對本體產生的微小變化進行準確感知與測量。同時藉助圖像分析、機器學習與攝影測量學等相關技術，對本體中的4類病害進行了多尺度量化分析。經過對敦煌莫高窟2014年至2018年部分壁畫監測和分析後，團隊首次發現了一年周期內的0.1毫米級壁畫本體細微變化。

「通過比對前後變化，才知道壁畫是怎麼『生病』的，才知道未來要怎麼去預防。」 研究中心馮偉教授說，這套「文物預防性保護技術」正是科研人員對抗自然、挑戰時間，保護人類文明的一件法寶。目前，該技術已經在敦煌莫高窟、頤和園、故宮、拉卜楞寺等多個遺產地展開應用。

「我們中國五千年燦爛文明產生了太多珍貴的文物，不僅僅是藝術觀賞性，在我們研究歷史上各行各業的發展都有很大的科學價值。就像一座寶庫，我們要好好保護它，更要挖掘出它的深層次價值。而我們的技術，很可能正是其中的一把鑰匙。」中心主任張加萬相信在文化遺產領域，人工智慧技術一定大有可為。

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