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人工智能保护古建筑

来源:人民日报海外版2024-07-05 08:55

  今年4月,由联想集团与清华大学建筑学院共同开发的“智慧应县木塔”方案出炉。这是一款基于人工智能和空间计算技术研发的拓展现实应用,通过在数字世界中构建“木塔孪生体”,逐层还原了木塔的完整构造与细节,并将木塔的历史浓缩其中,让应县木塔在数字世界中得以复现。

  作为世界上现存最古老、最高的木构楼阁式建筑,应县木塔凭借独特的设计、结构与施工,屹立近千年而不倒,成为举世闻名的中国古建筑文化遗产。同时,由于历史上地震、天气、战争等因素带来的损伤逐渐累积,保护应县木塔的任务日益紧迫。2023年2月起,联想集团与清华大学建筑学院启动了“智慧应县木塔”项目,以新一代信息技术赋能古建筑保护。

  清华大学建筑学院开展了木塔内部木质结构的建模工作,并通过结构参数研究打造木塔参数数据库。同时,他们将研究成果转化为木塔的展示和科普内容,创作虚拟体验的脚本。联想集团则结合人工智能、神经辐射场以及拓展现实技术,为还原木塔完整构造与细节提供技术支持。联想集团副总裁毛世杰说,项目研发过程中,研究团队累计运用基础素材超过1500万面片,完成编程接近6万行,手动渲染模型达4.2G。

  毛世杰介绍:“第一阶段,我们启用无人机设备和360度相机等采集设备,环绕木塔进行全景式扫描拍摄,完成木塔内外数千张图像数据的采集;第二阶段,我们利用人工智能技术分析和处理基础素材数据,并通过深度学习和神经网络训练对三维空间信息的智能感知和理解,构建出高度仿真的三维场景;第三阶段,我们利用拓展现实技术,将生成的三维模型与真实世界或虚拟世界进行无缝连接,通过碎片化信息的整合和重构,实现三维模型在不同场景下的灵活应用和交互。”

  最终,“智慧应县木塔”体验应用还原复刻木塔一至五层五大探索场景,实现了模拟登塔、艺术还原、古今融合等突破。在景区已暂停登塔参观的情况下,游客可通过虚拟现实设备模拟登塔,了解应县木塔的历史。

  此外,“智慧应县木塔”项目还建立起可视化数字信息档案,为今后木塔保护工作提供支持。未来,人工智能、增强现实等技术有望应用到古建筑现场勘察中。

  清华大学建筑学院建筑历史与文物建筑保护研究所所长刘畅长期致力于应县木塔保护工作。他说:“应县木塔保护是一项系统工程。不但要看到外貌,还要看到内部的‘骨骼’,甚至内部‘神经’‘肌肉’的分布。大量数据的采集和应用,不仅能够构建生成式人工智能应用,还能在不同数据之间搭建桥梁。”

  “对古建筑来说,涉及结构保护、材料保护,还包括彩塑、壁画等文化信息的保护。要用到测绘、探查、结构加固、材料加固等各种技术。”山西省古建筑与彩塑壁画保护研究院副院长王小龙认为,技术手段应该为文化遗产保护服务,未来希望通过更加精细化的测绘技术,提取更多的应县木塔未知信息,包括它的原始设计、不同阶段的变化、木材的腐朽情况等,为后续的保护提供更有力的支撑。谷业凯

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