人工智能保護古建築

本文轉自：人民日報海外版

本報記者 谷業凱

《 人民日報海外版 》（ 2024年07月05日 第 08 版）

今年4月，由聯想集團與清華大學建築學院共同開發的“智慧應縣木塔”方案出爐。這是一款基於人工智能和空間計算技術研發的拓展現實應用，通過在數字世界中構建“木塔孿生體”，逐層還原了木塔的完整構造與細節，並將木塔的歷史濃縮其中，讓應縣木塔在數字世界中得以復現。

作爲世界上現存最古老、最高的木構樓閣式建築，應縣木塔憑藉獨特的設計、結構與施工，屹立近千年而不倒，成爲舉世聞名的中國古建築文化遺產。同時，由於歷史上地震、天氣、戰爭等因素帶來的損傷逐漸累積，保護應縣木塔的任務日益緊迫。2023年2月起，聯想集團與清華大學建築學院啓動了“智慧應縣木塔”項目，以新一代信息技術賦能古建築保護。

清華大學建築學院開展了木塔內部木質結構的建模工作，並通過結構參數研究打造木塔參數數據庫。同時，他們將研究成果轉化爲木塔的展示和科普內容，創作虛擬體驗的腳本。聯想集團則結合人工智能、神經輻射場以及拓展現實技術，爲還原木塔完整構造與細節提供技術支持。聯想集團副總裁毛世傑說，項目研發過程中，研究團隊累計運用基礎素材超過1500萬面片，完成編程接近6萬行，手動渲染模型達4.2G。

毛世傑介紹：“第一階段，我們啓用無人機設備和360度相機等採集設備，環繞木塔進行全景式掃描拍攝，完成木塔內外數千張圖像數據的採集；第二階段，我們利用人工智能技術分析和處理基礎素材數據，並通過深度學習和神經網絡訓練對三維空間信息的智能感知和理解，構建出高度仿真的三維場景；第三階段，我們利用拓展現實技術，將生成的三維模型與真實世界或虛擬世界進行無縫連接，通過碎片化信息的整合和重構，實現三維模型在不同場景下的靈活應用和交互。”

最終，“智慧應縣木塔”體驗應用還原復刻木塔一至五層五大探索場景，實現了模擬登塔、藝術還原、古今融合等突破。在景區已暫停登塔參觀的情況下，遊客可通過虛擬現實設備模擬登塔，瞭解應縣木塔的歷史。

此外，“智慧應縣木塔”項目還建立起可視化數字信息檔案，爲今後木塔保護工作提供支持。未來，人工智能、增強現實等技術有望應用到古建築現場勘察中。

清華大學建築學院建築歷史與文物建築保護研究所所長劉暢長期致力於應縣木塔保護工作。他說：“應縣木塔保護是一項系統工程。不但要看到外貌，還要看到內部的‘骨骼’，甚至內部‘神經’‘肌肉’的分佈。大量數據的採集和應用，不僅能夠構建生成式人工智能應用，還能在不同數據之間搭建橋樑。”

“對古建築來說，涉及結構保護、材料保護，還包括彩塑、壁畫等文化信息的保護。要用到測繪、探查、結構加固、材料加固等各種技術。”山西省古建築與彩塑壁畫保護研究院副院長王小龍認爲，技術手段應該爲文化遺產保護服務，未來希望通過更加精細化的測繪技術，提取更多的應縣木塔未知信息，包括它的原始設計、不同階段的變化、木材的腐朽情況等，爲後續的保護提供更有力的支撐。