人工智能保護古建筑
今年4月，由聯(lián)想集團與清華大學(xué)建筑學(xué)院共同開(kāi)發(fā)的“智慧應縣木塔”方案出爐。這是一款基于人工智能和空間計算技術(shù)研發(fā)的拓展現實(shí)應用，通過(guò)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，并將木塔的歷史濃縮其中，讓?xiě)h木塔在數字世界中得以復現。
作為世界上現存最古老、最高的木構樓閣式建筑，應縣木塔憑借獨特的設計、結構與施工，屹立近千年而不倒，成為舉世聞名的中國古建筑文化遺產(chǎn)。同時(shí)，由于歷史上地震、天氣、戰爭等因素帶來(lái)的損傷逐漸累積，保護應縣木塔的任務(wù)日益緊迫。2023年2月起，聯(lián)想集團與清華大學(xué)建筑學(xué)院?jiǎn)?dòng)了“智慧應縣木塔”項目，以新一代信息技術(shù)賦能古建筑保護。
清華大學(xué)建筑學(xué)院開(kāi)展了木塔內部木質(zhì)結構的建模工作，并通過(guò)結構參數研究打造木塔參數數據庫。同時(shí)，他們將研究成果轉化為木塔的展示和科普內容，創(chuàng )作虛擬體驗的腳本。聯(lián)想集團則結合人工智能、神經(jīng)輻射場(chǎng)以及拓展現實(shí)技術(shù)，為還原木塔完整構造與細節提供技術(shù)支持。聯(lián)想集團副總裁毛世杰說(shuō)，項目研發(fā)過(guò)程中，研究團隊累計運用基礎素材超過(guò)1500萬(wàn)面片，完成編程接近6萬(wàn)行，手動(dòng)渲染模型達4.2G。
毛世杰介紹：“第一階段，我們啟用無(wú)人機設備和360度相機等采集設備，環(huán)繞木塔進(jìn)行全景式掃描拍攝，完成木塔內外數千張圖像數據的采集；第二階段，我們利用人工智能技術(shù)分析和處理基礎素材數據，并通過(guò)深度學(xué)習和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )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(chǎng)景；第三階段，我們利用拓展現實(shí)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(wú)縫連接，通過(guò)碎片化信息的整合和重構，實(shí)現三維模型在不同場(chǎng)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(chǎng)景，實(shí)現了模擬登塔、藝術(shù)還原、古今融合等突破。在景區已暫停登塔參觀(guān)的情況下，游客可通過(guò)虛擬現實(shí)設備模擬登塔，了解應縣木塔的歷史。
此外，“智慧應縣木塔”項目還建立起可視化數字信息檔案，為今后木塔保護工作提供支持。未來(lái)，人工智能、增強現實(shí)等技術(shù)有望應用到古建筑現場(chǎng)勘察中。
清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑歷史與文物建筑保護研究所所長(cháng)劉暢長(cháng)期致力于應縣木塔保護工作。他說(shuō)：“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(jīng)’‘肌肉’的分布。大量數據的采集和應用，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梁。”
“對古建筑來(lái)說(shuō)，涉及結構保護、材料保護，還包括彩塑、壁畫(huà)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(shù)。”山西省古建筑與彩塑壁畫(huà)保護研究院副院長(cháng)王小龍認為，技術(shù)手段應該為文化遺產(chǎn)保護服務(wù)，未來(lái)希望通過(guò)更加精細化的測繪技術(shù)，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，為后續的保護提供更有力的支撐。（谷業(yè)凱）
