日前，由聯(lián)想集團(tuán)攜手清華大學(xué)建筑學(xué)院共同開發(fā)、捐贈(zèng)給應(yīng)縣木塔景區(qū)使用的 “智慧應(yīng)縣木塔”方案首次亮相。屹立千年的木構(gòu)奇觀與最新的空間計(jì)算AIGC組合技術(shù)碰撞出獨(dú)特的火花。

　　應(yīng)縣木塔是世界上現(xiàn)存唯一最古老、高大的純木結(jié)構(gòu)樓閣式建筑，近千年歷史中受地震、風(fēng)雨、戰(zhàn)亂等因素帶來逐漸累積的損傷，其內(nèi)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形，承載力大為降低，游客已無法登塔參觀。

　　AIGC則是指由AI自動(dòng)創(chuàng)作生成的內(nèi)容(AI Generated Content)，即AI接收到人下達(dá)的任務(wù)指令，通過處理人的自然語言自動(dòng)生成圖片、視頻、音頻等，ChatGPT、Midjourney都是技術(shù)代表作。

　　“以前我們的文物保護(hù)都是手工建模，業(yè)界第一次提出用神經(jīng)輻射場(chǎng)技術(shù)來做三維重建，全球首篇論文誕生在2020年，聯(lián)想迅速引入了神經(jīng)輻射場(chǎng)相關(guān)的技術(shù)，和清華大學(xué)一起探索如何用最新的空間計(jì)算來對(duì)木塔進(jìn)行建模。”聯(lián)想集團(tuán)副總裁、聯(lián)想上海研究院院長(zhǎng)毛世杰對(duì)記者表示。

　　在數(shù)字世界中，一座“木塔孿生體”是聯(lián)想“新IT，新文遺”戰(zhàn)略的標(biāo)桿作品之一，也成為技術(shù)賦能可持續(xù)發(fā)展的一種全新嘗試。

　　數(shù)字修復(fù)：10小時(shí)，1500萬面片

　　《應(yīng)縣木塔》一書中對(duì)有過記載的木塔修理歷史做過整理與統(tǒng)計(jì)，自木塔建成至1949年前共經(jīng)歷過六次大修理，平均150年大修一次。

　　自90年代中期應(yīng)縣木塔的修復(fù)工作正式提上議程，木塔保護(hù)與修復(fù)方案便成為古建筑研究的焦點(diǎn)。各種修繕方案包括局部修補(bǔ)、落架大修、全支撐方案、拆解式修補(bǔ)等莫衷一是。

　　清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑歷史與文物建筑保護(hù)研究所所長(zhǎng)劉暢坦言，應(yīng)縣木塔保護(hù)存在三大門檻，“首先是大量的前期準(zhǔn)備，資金投入、隊(duì)伍搭建、課題設(shè)置，非常困難，第二是對(duì)本體的認(rèn)識(shí)，還需要更多頭腦的加入，第三就是廣泛收集新技術(shù)。”

　　此次“智慧應(yīng)縣木塔”正是提供了一種AI話語體系下突圍式的解決方案。

　　“過去兩年，我們每一次來到這里都和傳統(tǒng)修復(fù)工作不一樣，以前是模型工程師來，我們是無人機(jī)來，攝像頭來，雷達(dá)相機(jī)來，使用各種各樣新型的無損傷探測(cè)手段采集圖像。”毛世杰告訴記者，研發(fā)過程中，項(xiàng)目累積運(yùn)用基礎(chǔ)素材超過1500萬面片，完成近6萬行unity編程，渲染模型達(dá)4.2G。

　　如果用傳統(tǒng)技術(shù)描繪臨摹，處理海量的木塔各角度照片的基礎(chǔ)分析素材將會(huì)耗費(fèi)巨大的人力、物力，而聯(lián)想創(chuàng)新性地借助人工智能(AI)、神經(jīng)輻射場(chǎng)(NeRF)技術(shù)、擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)(XR)技術(shù)的組合，大大提高了工作效率。

　　AIGC技術(shù)的全球第一篇論文出現(xiàn)在2020年，目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)數(shù)字世界，在此之后聯(lián)想就開始投入研發(fā)該技術(shù)。“中間所產(chǎn)生的深度混合渲染的模型其實(shí)是不能夠直接使用的，和傳統(tǒng)構(gòu)建的三維模型本質(zhì)上不一樣，是一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型，所以技術(shù)上有很多問題要解決，需要把它跟傳統(tǒng)模型進(jìn)行混合渲染，包括這些模型之間互相進(jìn)行拼接等，這些都是除了算法本身以外所需要解決的問題。”毛世杰表示。

　　據(jù)悉，在使用雷達(dá)相機(jī)、RGB Camera、360Camera采集木塔內(nèi)部的數(shù)據(jù)后，剩下的全部數(shù)據(jù)依靠人工智能算法計(jì)算，用10個(gè)小時(shí)就恢復(fù)成了一個(gè)三維模型。

　　清華大學(xué)建筑學(xué)院則負(fù)責(zé)開展木塔內(nèi)部木質(zhì)結(jié)構(gòu)的建模工作，并通過結(jié)構(gòu)參數(shù)研究打造木塔參數(shù)數(shù)據(jù)庫;同時(shí)將研究成果轉(zhuǎn)化為木塔的展示和科普內(nèi)容，創(chuàng)作虛擬體驗(yàn)的腳本。

　　最終“智慧應(yīng)縣木塔”體驗(yàn)應(yīng)用還原復(fù)刻木塔一至五層5大探索場(chǎng)景，涵蓋對(duì)話梁思成、撿拾AR道具等7大交互設(shè)計(jì)，以及佛像藏經(jīng)、禮佛盛景等11處大型動(dòng)畫特效。

　　信息傳承：技術(shù)賦能“第四階段”

　　以AI賦能智慧應(yīng)縣木塔是聯(lián)想基于“端–邊–云–網(wǎng)–智”的新IT技術(shù)架構(gòu)所構(gòu)建的“新IT 新文遺”的數(shù)字化保護(hù)新范式，是在數(shù)字世界中延展了建筑遺產(chǎn)整體信息的生命周期。

　　記者了解到，目前聯(lián)想集團(tuán)空間計(jì)算AIGC技術(shù)分為三個(gè)核心階段：第一階段是啟用最新一代無人機(jī)設(shè)備和360°相機(jī)等多種采集設(shè)備，環(huán)繞木塔進(jìn)行全景式掃描拍攝，完成木塔內(nèi)外數(shù)千張圖像數(shù)據(jù)的采集，積累一定量基礎(chǔ)素材。

　　第二階段是利用AI技術(shù)，分析和處理收集到的基礎(chǔ)素材數(shù)據(jù)，并通過深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練其對(duì)三維空間信息的智能感知和理解，構(gòu)建出高度仿真的三維場(chǎng)景，快速且精確地重現(xiàn)建筑物的細(xì)節(jié)。

　　第三階段則是利用XR技術(shù)，將生成的三維模型與真實(shí)世界或虛擬世界進(jìn)行無縫連接，通過碎片化信息的整合和重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)三維模型在不同場(chǎng)景下的靈活應(yīng)用和交互。

　　而業(yè)內(nèi)人士的技術(shù)期待可能標(biāo)記了未來賦能的“第四階段”。

　　“針對(duì)數(shù)字技術(shù)來支撐文物保護(hù)，最重要的其實(shí)是解決信息提取，為研究做基礎(chǔ)支撐的作用。以木塔為例，木塔的很多信息雖然經(jīng)過了持續(xù)不斷的手工測(cè)繪、三維掃描、全站儀的測(cè)繪，但還有一些信息是未知的。”山西省古建筑與彩塑壁畫保護(hù)研究院副院長(zhǎng)王小龍表示，作為研究者，更希望未來不管是通過大數(shù)據(jù)AI的算法，還是更精細(xì)化的測(cè)繪技術(shù)來提高對(duì)木塔真正的認(rèn)知。

　　“包括對(duì)它的尺度認(rèn)知，甚至可能是從現(xiàn)有尺度的認(rèn)知推向它原始設(shè)計(jì)尺度，還有不同階段尺度的認(rèn)知，還有對(duì)它病害的認(rèn)知，比如木材的腐朽面積是多大?腐朽程度是多深?如果數(shù)字技術(shù)能為我們直接提取這些信息，后續(xù)的保護(hù)工作就有的放矢。”他這樣分析道。

　　而在劉暢的暢想里，期待未來AIGC技術(shù)可以為木塔“畫骨”，“文物保護(hù)專業(yè)不僅需要看到一個(gè)人的面部長(zhǎng)相，還要看到內(nèi)部的骨骼，甚至里邊的神經(jīng)、肌肉的分布。數(shù)學(xué)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)AIGC，還能夠?qū)崿F(xiàn)不同數(shù)據(jù)之間的橋梁作用。所以在文保專業(yè)看來，AIGC現(xiàn)在是畫皮，但未來希望它能夠畫肉、畫骨，希望和其他的數(shù)據(jù)媒介進(jìn)行勾連。”

　　據(jù)悉，在已有數(shù)據(jù)檔案的基礎(chǔ)上，此次應(yīng)縣木塔項(xiàng)目還結(jié)合AI技術(shù)新增了多項(xiàng)嘗試。例如以AI與AR技術(shù)輔助現(xiàn)場(chǎng)勘察，通過遠(yuǎn)程操作在虛擬空間中查看建筑基本情況和有效數(shù)據(jù)信息，輔助完成相關(guān)研究等。(朱興鑫)