破譯甲骨文，AI準備好了嗎
兩片來(lái)自北京大學(xué)珍藏甲骨文字的碎片經(jīng)計算機輔助綴合的結果。綴合前卜辭分別為1.丙戌日又□2.即□王卜曰，叀王求，又乇。五月。通過(guò)綴合發(fā)現“日又”與“即”連讀。完整卜辭為“丙戌日又即，王卜曰：叀王求，又乇。五月”。有學(xué)者認為“又”通“有”，“即”通“食”，意為丙戌這天出現日偏食（日有食），商王占卜認為會(huì )帶來(lái)災咎，于是進(jìn)行“乇”的祭祀。
7月5日，上海，2024世界人工智能大會(huì )。安陽(yáng)師范學(xué)院團隊宣布全球首個(gè)甲骨文多模態(tài)數據集正式開(kāi)源。所謂多模態(tài)，是指包含一萬(wàn)片甲骨拓片、摹本，以及甲骨文單字對應位置、對應字頭、對應隸定字以及辭例分組、釋讀順序等數據。研究人員可基于該數據集開(kāi)發(fā)甲骨文檢測、識別、摹本生成、字形匹配以及釋讀等方向的智能算法。
近年來(lái)，安陽(yáng)師范學(xué)院甲骨文信息處理教育部重點(diǎn)實(shí)驗室利用計算機綴合甲骨碎片圖像70余組，位列全國第一。其中一組綴合后形成了新的連貫文辭，如果釋讀無(wú)誤的話(huà)，這句話(huà)可能記錄了公元前1900多年的一次日偏食天象。這引起人們的極大關(guān)注。
最近二十年，甲骨文破譯逐漸進(jìn)入瓶頸期。為此，在政府相關(guān)部門(mén)推動(dòng)下，多所高校研究團隊致力于探索人工智能（AI）輔助研究甲骨文的技術(shù)。國內互聯(lián)網(wǎng)巨頭和科技公司紛紛入局，與學(xué)術(shù)界開(kāi)展跨學(xué)科合作。人工智能的應用為甲骨文研究提供了新的思路。玄幻的殷商甲骨文與科幻的人工智能碰撞，這是屬于中吉印通化獨有的浪漫。
AI需要一個(gè)怎樣的甲骨文數據庫
投喂給人工智能的標準化、多模態(tài)數據集，起點(diǎn)是二十年前一位數學(xué)老師開(kāi)發(fā)的輸入法。
1991年，安陽(yáng)殷墟花園莊東地H3坑內出土甲骨1583片，這是殷墟甲骨發(fā)掘史上第三次重大發(fā)現。彼時(shí)，從河南師范大學(xué)數學(xué)系畢業(yè)的劉永革分配到安陽(yáng)師范專(zhuān)科學(xué)校（安陽(yáng)師范學(xué)院前身）任教才第三年。在職業(yè)生涯的前十年里，他與甲骨文研究并無(wú)交集。
上世紀90年代末，安陽(yáng)師專(zhuān)安排青年教師進(jìn)修考研。劉永革等十人來(lái)到西安，目標是考上西北工業(yè)大學(xué)計算機工程學(xué)院。當時(shí)個(gè)人微型計算機剛剛興起，進(jìn)機房之前需要穿鞋套以防靜電。劉永革是數學(xué)專(zhuān)業(yè)出身，考試有四門(mén)課，其中三門(mén)以前沒(méi)學(xué)過(guò)，他便去書(shū)店買(mǎi)來(lái)專(zhuān)業(yè)書(shū)籍現學(xué)。有同學(xué)新買(mǎi)了一臺照相機，招呼大家去秦始皇陵兵馬俑坑參觀(guān)游覽，開(kāi)玩笑說(shuō)：“劉永革，別復習了，你陪我去，你肯定考不上嘛。”劉永革應該沒(méi)去看兵馬俑——他在2000年獲得計算機軟件與理論碩士學(xué)位，方向是數據庫應用。
21世紀初，安陽(yáng)師院有一批從事甲骨文研究的中青年學(xué)者，包括李雪山、韓江蘇等，他們都曾在上世紀80年代“殷商文化研究班”受業(yè)于甲骨文專(zhuān)家胡厚宣。寫(xiě)論文要引用甲骨文，甲骨文怎么輸入電腦？雖然有一種甲骨文編碼輸入法，但是學(xué)習成本很高，就像五筆字型輸入法一樣，需要背誦一整套編碼。老師們找到已在計算機科學(xué)系任教的劉永革，希望他開(kāi)發(fā)一種完全不同以往的新的輸入法。首先，用軟件描摹甲骨文字，將描出的圖形矢量化，制成字體庫。再根據日本學(xué)者島邦男的甲骨文部首自然分類(lèi)法設計檢索體系。用Visual C++編寫(xiě)動(dòng)態(tài)數據交換程序。使用時(shí)，呈現甲骨文常用部首的圖形界面，只需鼠標點(diǎn)選檢索，再點(diǎn)選需要的文字即可，不用背碼。對于文字數量不多的甲骨文來(lái)說(shuō)，這種輸入法是非常合適的。
涉及甲骨文研究，不僅要輸入單字，還要能輸入整句、要找出前人的釋讀成果進(jìn)行對照，最好配上甲骨拓片或摹本的原圖。圈內學(xué)者常開(kāi)玩笑說(shuō)，其他學(xué)科閱讀資料可以用文本文檔或者word文檔，甲骨文研究只能看PDF文件——用它才能瀏覽清晰的拓片圖像。歷史與文博學(xué)院的韓江蘇教授意識到，甲骨文研究需要一個(gè)字、圖、文資料一體化、便于檢索的數據庫。“甲骨文圖文資料庫”2004年成功申請國家社科基金，甲骨文輸入法的成功經(jīng)驗在焉，劉永革很自然地加入了課題組。好好一個(gè)計算機專(zhuān)業(yè)老師，毅然跨界投身甲骨文的世界。他帶領(lǐng)計算機系的年輕人從頭學(xué)習甲骨文，為課題組增添新鮮血液。至結項驗收時(shí)，收錄數十種權威研究文獻的精華和7萬(wàn)多張甲骨拓片。
郭青萍是安陽(yáng)師院中文系教授，退休后自學(xué)甲骨文并從事甲骨文篆刻。一次，他請劉永革幫忙檢索幾個(gè)現代漢字對應的甲骨文字形。劉永革很快把結果給到了老先生。“我翻書(shū)查找可能要花一個(gè)月，你這么快就找到了？！這個(gè)電腦很好。我也要學(xué)電腦！”那年郭青萍89歲，家里人不支持他。他拿出7000元偷偷交給劉永革，要他幫忙選購一臺電腦。劉永革說(shuō)：“老先生好學(xué)呀。我給他買(mǎi)了一臺顯示器很大的那種，方便他看字。后來(lái)他用電腦又寫(xiě)了三本甲骨文方面的書(shū)稿交付出版。”2008年，劉永革等申報的《基于甲骨文語(yǔ)料庫的計算機輔助考釋技術(shù)研究》獲批國家自然科學(xué)基金項目。甲骨文資料的數字化極大地便利了研究者，也為即將到來(lái)的人工智能時(shí)代做好了鋪墊。
2016年3月，谷歌旗下DeepMind團隊開(kāi)發(fā)的AlphaGo（初級圍棋）程序擊敗韓國九段棋手李世石，震驚世界。這也被認為是一個(gè)人工智能發(fā)展大周期的元年。一個(gè)月后，國家相關(guān)部委領(lǐng)導在河南安陽(yáng)調研時(shí)說(shuō)，要利用大數據、云計算等現代技術(shù)手段做好甲骨文的破譯工作。兩年后，安陽(yáng)師院甲骨文信息處理教育部重點(diǎn)實(shí)驗室獲批，劉永革出任實(shí)驗室主任。按照規定，教育部重點(diǎn)實(shí)驗室學(xué)術(shù)委員會(huì )主任應由院士擔任。“我們安陽(yáng)是小地方，哪認識什么院士喲。”
好在，他們“蹲”到了2015年新當選中國工程院院士的戴瓊海。劉永革就聘請他做學(xué)術(shù)委員會(huì )主任。戴瓊海是清華大學(xué)自動(dòng)化系教授，長(cháng)期致力于立體視覺(jué)和計算攝像理論、關(guān)鍵技術(shù)研究，現任中國人工智能學(xué)會(huì )理事長(cháng)。
2019年是甲骨文發(fā)現120周年。安陽(yáng)師院在甲骨文研究專(zhuān)家宋鎮豪指導下，發(fā)布“殷契文淵”甲骨文數據平臺。這是當今世界資料最齊全、最規范、最權威的甲骨文數據平臺，對國內外研究者免費開(kāi)放，至今已更新4期，包括甲骨著(zhù)錄154種、甲骨論著(zhù)34417種，收錄23余萬(wàn)種圖像。利用上億像素的照相機，通過(guò)高清拍攝、微距拍攝、三維建模、紅外線(xiàn)拍攝、多光譜拍攝，對每一片甲骨拍攝150余張照片。借助微痕增強技術(shù)，使研究者能清晰地看到甲骨上較淺的刻痕，更準確地分析筆畫(huà)和輪廓。部分有特殊含義的甲骨文是用丹砂“涂朱”的，對這部分文字的研究也是甲骨文研究中的一個(gè)分支。有些甲骨因年代久遠，紅色丹砂脫落殆盡，但通過(guò)光譜分析，仍然可以確定甲骨文中的涂朱部分。此外，根據機器學(xué)習的要求，添加圖像數據標注。
回首過(guò)去，當初為甲骨文輸入法制作的矢量字庫，已經(jīng)“魔改”得面目全非。技術(shù)發(fā)展超越人的想象。
用計算機把破碎的甲骨拼起來(lái)
張展，2019年獲中國科學(xué)院大學(xué)計算機應用技術(shù)專(zhuān)業(yè)博士學(xué)位，2021年中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所博士后出站，研究方向為計算機視覺(jué)、模式識別和數字圖像處理。在學(xué)校，張展和河南安陽(yáng)籍郭安是室友。找工作時(shí)，郭安回安陽(yáng)師院謀求教職，張展便順道來(lái)安陽(yáng)看看機會(huì )。這是他第一次見(jiàn)到劉永革。老劉希望張展留下，但后者還沒(méi)有打定主意。一段時(shí)間后，劉永革接到張展的電話(huà)。他非常高興：“不用說(shuō)相應的待遇。張展來(lái)我這里，他成家前，我發(fā)動(dòng)系里的老師，要求每個(gè)人都給他介紹對象。我得讓他留在安陽(yáng)。”
劉永革一眼看中張展，因為他的研究方向非常適合從事計算機輔助甲骨碎片綴合工作。而甲骨碎片綴合是短期內能夠實(shí)質(zhì)性推動(dòng)甲骨文釋讀破譯的手段。
安陽(yáng)洹寶齋所藏甲骨碎片
當前的甲骨文釋讀工作確實(shí)處在一個(gè)瓶頸期，在甲骨學(xué)再繼續發(fā)展的道路上，遇到了文字釋讀滯后的障礙，給甲骨學(xué)商史研究的再深入造成了困難。中國文字博物館于2016年至2024年間開(kāi)展了兩次甲骨文釋讀優(yōu)秀成果征集評選。對破譯未釋讀甲骨文并經(jīng)專(zhuān)家委員會(huì )鑒定通過(guò)的研究成果，單字獎勵10萬(wàn)元。第一次，復旦大學(xué)蔣玉斌摘得一等獎，拿到了10萬(wàn)元獎勵。第二次，復旦大學(xué)陳劍和吉林大學(xué)周忠兵同時(shí)獲得一等獎。8年，3個(gè)字，這就是今天破譯甲骨文的速度。
為何破譯如此之難？目前學(xué)界公認甲骨文有4500多個(gè)單字，其中已經(jīng)破譯近1500字，剩下的3000多字都是較難釋讀的，譬如沒(méi)有對應的現代漢字，或是后世不再使用的地名、人名。甲骨文破譯是從已知推理未知。1991年安陽(yáng)殷墟花園莊東地H3坑的發(fā)掘是距今最后一次甲骨大發(fā)現。近三十年，新發(fā)現的甲骨增量太少，也使釋讀研究工作陷入巧婦難為無(wú)米之炊的境地。
為此，很多學(xué)者將目光投向存量甲骨挖潛，希望從中壓榨出有價(jià)值的新線(xiàn)索。現存甲骨多以碎片的形態(tài)存世。一是因為甲骨用于占卜，經(jīng)過(guò)鉆鑿、火燒，滄海桑田，繩編斷絕。二是早期甲骨收藏者在安陽(yáng)小屯村收購甲骨，按片計價(jià)。村民便將挖出來(lái)的甲骨掰碎出售。所以后來(lái)就改為按甲骨上有多少字來(lái)計價(jià)收購。甲骨往往沿龜腹甲的天然紋裂而碎，其小者比人的指甲蓋大不了多少。如果將甲骨碎片綴合起來(lái)，就能得到新的連貫的句子，學(xué)者加以句讀，從而獲得全新的解讀。
俄羅斯國立愛(ài)米塔什博物館所藏甲骨綴合結果。原文為“壬辰王卜，貞王其若…呼比？眔…其二人異史…”。釋文為“壬辰日王占卜，貞問(wèn)，王赦免亙方戰俘，令其配合比？眔…二人去做某事。”
然而，甲骨整理繁難且極費人工。故宮博物院是世界第三大甲骨收藏單位，所藏2萬(wàn)多片殷墟甲骨，此前絕大多數從未整理出版。“故宮博物院藏古文字數字平臺”的階段性成果，也僅僅是公布了《故宮博物院藏殷墟甲骨文》“馬衡卷”“謝伯殳卷”中的300余件甲骨藏品高清影像及其拓本。人工綴合甲骨碎片需要記憶大量的甲骨文信息，專(zhuān)業(yè)要求高、工作量大。一所高校能有幾個(gè)研究甲骨文的人才，他們寒窗苦讀，皓首窮經(jīng)，才堪堪夠格參與這項工作。古人考釋文字如同射覆，意即如猜謎一般，靠直覺(jué)，沒(méi)有數學(xué)公式推導那樣的規律可循。有學(xué)者感慨，甲骨斷痕的邊緣并無(wú)一定的規律，而人對信息的敏感是有偏好的，此處敏感別處未必敏感，因而遺漏甚多。
計算機沒(méi)有直覺(jué)，只有數字和概率。與人不同，它可以找到?jīng)]有規律的邊緣信息進(jìn)行匹配。
張展向我們展示如何用計算機輔助綴合甲骨碎片。首先準備一片待綴合的甲骨碎片拓片圖像，分辨率精度400dpi（經(jīng)插值運算獲得600dpi），修理甲骨輪廓周?chē)拿?，?提取段痕邊緣的一條曲線(xiàn)。將邊緣曲線(xiàn)旋轉正負20°，得到同一條曲線(xiàn)不同傾斜角度的集合。用邊緣曲線(xiàn)集合與選定的一批甲骨拓片的輪廓線(xiàn)相擬合。在邊緣曲線(xiàn)上分多個(gè)小段進(jìn)行采樣，計算源甲骨碎片圖像與目標甲骨碎片圖像邊緣采樣點(diǎn)之間的距離和，作為不相似度處理。當不相似度值小于某一設定值的時(shí)候，意味著(zhù)可能產(chǎn)生一組成功的綴合。
解釋起來(lái)有些費勁，但計算機只在瞬息間就能輸出綴合結果。
最初，張展跑完程序，得到一組綴合結果，發(fā)朋友圈，大家喜出望外。隨即，他們得知這組甲骨碎片已被前人綴合過(guò)，不過(guò)至少證明這個(gè)方法行得通。不久后，實(shí)驗室終于得到新的“獨家”綴合結果。不僅文辭能夠連上，貫穿兩片甲骨的刻痕也明顯能夠貫通。隨著(zhù)項目深入，得到一組又一組綴合結果。一篇篇對綴合后連接起來(lái)的甲骨文句的考釋文章接踵發(fā)表。
這種綴合方法取得了小小的成功。但要再進(jìn)一步，還有難關(guān)。目前的技術(shù)能夠讓選定的一片甲骨匹配另一片或者一批甲骨。如果要讓計算機在大批量甲骨圖像中一次找出可綴合的一對或多對甲骨，需要新的算法和更強大的算力。除了技術(shù)因素，還有一個(gè)問(wèn)題困擾著(zhù)研究者。全世界現存約16萬(wàn)片甲骨，分散在15個(gè)國家、181家館藏機構。相比之下，經(jīng)過(guò)整理可供研究且公開(kāi)發(fā)布的甲骨拓片資料就很少了。而機構與機構之間、國家與國家之間的交流合作、資源共享并非易事。
為此，安陽(yáng)師院團隊今年正式啟動(dòng)“全球甲骨數字回歸計劃”，爭取國家、省、市三級政府部門(mén)和社會(huì )各界的支持，希望到國內外保存甲骨的館藏機構進(jìn)行數據采集，讓散落各地的甲骨“回家”。這是一個(gè)宏偉而又浪漫的計劃。凡是用浪漫來(lái)形容的事，往往都是很難的，可能需要很多年才能完成。劉永革對張展說(shuō)：“你看，我搞了一輩子數據庫。你一輩子做好甲骨碎片綴合這件事，也就成了。”與數千年的甲骨文相比，人生仿若滄海之一粟。很多事情的成功有漫長(cháng)的路要走，其待后人乎！
作者：沈竹士
文：沈竹士 圖：除標注外均安陽(yáng)師范學(xué)院甲骨文信息處理教育部重點(diǎn)實(shí)驗室提供 編輯：付鑫鑫 責任編輯：范兵
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