日前，由聯(lián)想集團攜手清華大學(xué)建筑學(xué)院共同開(kāi)發(fā)、捐贈給應縣木塔景區使用的 “智慧應縣木塔”方案首次亮相。屹立千年的木構奇觀(guān)與最新的空間計算AIGC組合技術(shù)碰撞出獨特的火花。

　　應縣木塔是世界上現存唯一最古老、高大的純木結構樓閣式建筑，近千年歷史中受地震、風(fēng)雨、戰亂等因素帶來(lái)逐漸累積的損傷，其內結構出現變形，承載力大為降低，游客已無(wú)法登塔參觀(guān)。

　　AIGC則是指由AI自動(dòng)創(chuàng )作生成的內容(AI Generated Content)，即AI接收到人下達的任務(wù)指令，通過(guò)處理人的自然語(yǔ)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(lái)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算來(lái)對木塔進(jìn)行建模。”聯(lián)想集團副總裁、聯(lián)想上海研究院院長(cháng)毛世杰對記者表示。

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

　　數字修復：10小時(shí)，1500萬(wàn)面片

　　《應縣木塔》一書(shū)中對有過(guò)記載的木塔修理歷史做過(guò)整理與統計，自木塔建成至1949年前共經(jīng)歷過(guò)六次大修理，平均150年大修一次。

　　自90年代中期應縣木塔的修復工作正式提上議程，木塔保護與修復方案便成為古建筑研究的焦點(diǎn)。各種修繕?lè )桨赴ň植啃扪a、落架大修、全支撐方案、拆解式修補等莫衷一是。

　　清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑歷史與文物建筑保護研究所所長(cháng)劉暢坦言，應縣木塔保護存在三大門(mén)檻，“首先是大量的前期準備，資金投入、隊伍搭建、課題設置，非常困難，第二是對本體的認識，還需要更多頭腦的加入，第三就是廣泛收集新技術(shù)。”

　　此次“智慧應縣木塔”正是提供了一種AI話(huà)語(yǔ)體系下突圍式的解決方案。

　　“過(guò)去兩年，我們每一次來(lái)到這里都和傳統修復工作不一樣，以前是模型工程師來(lái)，我們是無(wú)人機來(lái)，攝像頭來(lái)，雷達相機來(lái)，使用各種各樣新型的無(wú)損傷探測手段采集圖像。”毛世杰告訴記者，研發(fā)過(guò)程中，項目累積運用基礎素材超過(guò)1500萬(wàn)面片，完成近6萬(wàn)行unity編程，渲染模型達4.2G。

　　如果用傳統技術(shù)描繪臨摹，處理海量的木塔各角度照片的基礎分析素材將會(huì )耗費巨大的人力、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)、擴展現實(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在2020年，目標是構建一個(gè)數字世界，在此之后聯(lián)想就開(kāi)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，和傳統構建的三維模型本質(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(wèn)題要解決，需要把它跟傳統模型進(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(wèn)題。”毛世杰表示。

　　據悉，在使用雷達相機、RGB Camera、360Camera采集木塔內部的數據后，剩下的全部數據依靠人工智能算法計算，用10個(gè)小時(shí)就恢復成了一個(gè)三維模型。

　　清華大學(xué)建筑學(xué)院則負責開(kāi)展木塔內部木質(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)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。

　　最終“智慧應縣木塔”體驗應用還原復刻木塔一至五層5大探索場(chǎng)景，涵蓋對話(huà)梁思成、撿拾AR道具等7大交互設計，以及佛像藏經(jīng)、禮佛盛景等11處大型動(dòng)畫(huà)特效。

　　信息傳承：技術(shù)賦能“第四階段”

　　以AI賦能智慧應縣木塔是聯(lián)想基于“端–邊–云–網(wǎng)–智”的新IT技術(shù)架構所構建的“新IT 新文遺”的數字化保護新范式，是在數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)想集團空間計算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(wú)人機設備和360°相機等多種采集設備，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，積累一定量基礎素材。

　　第二階段是利用AI技術(shù)，分析和處理收集到的基礎素材數據，并通過(guò)深度學(xué)習和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )訓練其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，快速且精確地重現建筑物的細節。

　　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(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。

　　而業(yè)內人士的技術(shù)期待可能標記了未來(lái)賦能的“第四階段”。

　　“針對數字技術(shù)來(lái)支撐文物保護，最重要的其實(shí)是解決信息提取，為研究做基礎支撐的作用。以木塔為例，木塔的很多信息雖然經(jīng)過(guò)了持續不斷的手工測繪、三維掃描、全站儀的測繪，但還有一些信息是未知的。”山西省古建筑與彩塑壁畫(huà)保護研究院副院長(cháng)王小龍表示，作為研究者，更希望未來(lái)不管是通過(guò)大數據AI的算法，還是更精細化的測繪技術(shù)來(lái)提高對木塔真正的認知。

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

　　而在劉暢的暢想里，期待未來(lái)AIGC技術(shù)可以為木塔“畫(huà)骨”，“文物保護專(zhuān)業(yè)不僅需要看到一個(gè)人的面部長(cháng)相，還要看到內部的骨骼，甚至里邊的神經(jīng)、肌肉的分布。數學(xué)，不但能夠實(shí)現AIGC，還能夠實(shí)現不同數據之間的橋梁作用。所以在文保專(zhuān)業(yè)看來(lái)，AIGC現在是畫(huà)皮，但未來(lái)希望它能夠畫(huà)肉、畫(huà)骨，希望和其他的數據媒介進(jìn)行勾連。”

　　據悉，在已有數據檔案的基礎上，此次應縣木塔項目還結合AI技術(shù)新增了多項嘗試。例如以AI與AR技術(shù)輔助現場(chǎng)勘察，通過(guò)遠程操作在虛擬空間中查看建筑基本情況和有效數據信息，輔助完成相關(guān)研究等。(朱興鑫)