妄想只用技術就能爲巴黎聖母院這些文物續命？naive！

復建歷史建築與文物的工做經常須要歷時數年，利用 3D 建模、卷積神經網絡、對抗生成網絡等人工智能技術，可以爲重建、修復工做提供指導與參考建議。

一場猝不及防的大火，讓整個法國都陷入悲傷。 

「世間好物不堅牢，彩雲易散琉璃脆」。歷時 180 年建成，至今已 800 多歲的世界瑰寶巴黎聖母院，在法國當地時間 2019 年 4 月 15 日傍晚被大火侵襲。

塔尖在熊熊大火中倒下的那一刻，伴隨着多少人的心碎

大火曾燒燬的不止巴黎聖母院

這座充滿了藝術氣息的文物建築，躲過了戰火的摧殘和歲月的侵蝕，卻在修繕的時候，被意外的大火毀滅。

文物收藏家馬未都先生在微博裏感嘆

「文物生命只有一次，失去就不會再來。」 

據報道，經消防員搶救以後，巴黎聖母院的兩個鐘樓和正面建築保持完整，但三分之二的屋頂已被大火損毀。除了標誌性的塔尖倒塌，木質屋架也不復存在，而有着「天堂之花」之譽的玫瑰花窗卻奇蹟般的倖存了下來。

玫瑰花窗，爲哥特式建築的特點之一

大火毀壞歷史建築和文物已經不是第一次。 而每次的修復與重建都是漫漫長征路。巴黎聖母院重建過程預計至少須要 10 年，在此期間，巴黎聖母院將再也不對外開放。 

在人工智能飛速發展的今天，技術可否幫助咱們復原這些世界瑰寶呢？ 

他用激光掃描記錄了數字模型 

萬幸的是，已故的瓦薩大學( Vassar College )藝術學教授 Andrew Tallon，在其生前完成了對巴黎聖母院的激光掃描工做。

Tallon 採集了多個角度的建築全景、3D 信息和細節圖片。他在大教堂內部和細節特徵上進行激光掃描，用三維存檔的技術，精確（1-2mm 精度）快速地（每秒測量數十萬個點）獲取了建築的空間立體信息，構建了一個完整的數字模型。

他在 2014 – 2015 年的工做十分細緻，也獲得了一些有趣的發現：好比國王畫廊已經從鉛錘中移開了約一英尺；巴黎聖母院的內部柱子並無完美對齊等。

Tallon 在去年年末離世，他留下的數字信息，可以爲巴黎聖母院的修復工做提供三維模型，讓它在重建過程當中有據可依。

對於突如其來的災難，留有 3D 模型的建築當然是幸運的，那若是沒有進行相應的操做，又該怎麼辦呢? 

從圖片還原遺蹟

一家叫 Iconem 的公司，經過 Microsoft AI 構建了一個 AI 模型，能根據建築物以往的實景照片，還原遺蹟被損壞前的 3D 圖像。  

爲了重構遭到戰爭荼毒的巴爾米拉古城（ Ancient city of Palmyra ，該古城 2015 年被極端恐怖組織伊斯蘭國佔領，隨即遭到破壞），Iconem 利用攝影測量技術，經過 5 萬多張巴爾米拉古城的實景照片，重現了古城逼真的電子模型。

雖然沒有直接完成最後的修補，但若是要對建築進行實體修復，這將會是關鍵的一步。  

截止目前，Iconem 已經經過 AI 技術，構建了許多被損壞遺蹟的數據模型，包括北蘇丹的 Meroe 金字塔、利比亞圓形劇場、伊朗阿拉穆特古城堡等。   

Intel 用機器學習技術幫滋長城修繕 

Intel 也利用 AI 技術，幫助箭扣長城的修繕工做。

面對天然災害侵蝕以及人爲損壞，箭扣長城急需修繕。但其地勢險峻，爲修繕工做增長了必定難度。

Intel 中國研究院、Intel 數據中心事業部，以及武漢大學測繪遙感國家重點實驗室共同合做，經過無人機結合 AI 算法，助力箭扣長城修繕項目。

無人機對箭扣長城城牆進行航拍

據悉，修繕的過程主要分三個步驟來進行： 

一、採集高精度圖像 

在箭扣長城保護項目中，使用 Intel 最新款獵鷹 8+ 無人機，對城牆進行長城總體和局部的航拍和精確成像； 

二、3D 建模和損毀部位的人工智能識別 

藉助最新的服務器，快速分析處理高分辨率影像數據，產生完整的高精度長城影像 3D 模型，再利用人工智能算法在 3D 模型上識別出須要被修繕的部分，提供裂縫和塌方等破損的測量數據，用於指導物理修復。 

三、3D 模型的人工智能數字化修復 

在 3D 模型損毀識別基礎上，利用最新的 3D 模型對抗生成網絡，以及迴歸卷積網絡，對城牆缺損部位進行數字化修復，並對實際的長城修繕和維護提供指導和參考建議。 

固然，最終的修補工做仍是要靠工人或者工人操縱的機械來完成。

技術從視覺和體驗上帶來進展

雖然技術讓咱們看到了但願，但不得不認可的是，AI 只能提供修復的建議和參考，並不能徹底地復原巴黎聖母院。

去年巴西博物館的火災，也讓大量的珍藏文物化爲灰燼，但它全面開始重建也要等到 2021 年。所面對的是來自資金、技術等各方面的阻力。

而折中的辦法，就是利用數字虛擬的方式，在影像上實現復現。好比騰訊和巴西博物館合做，經過網絡用戶，大量徵集有關巴西博物館的照片，使用圖像識別和大數據等形式，構建一個數字化的虛擬博物館。

火災前的巴西博物館

DeepMind 的研究人員，也在去年提出了一項將圖片轉化爲 3D 場景的技術。他們利用生成查詢網絡（Generative Query Network，簡稱 GQN），結合 VR 技術，將舊照片中的場景重現。

GQN 的原理示意圖，論文名稱：

《 Neural scene representation and rendering 》

這讓人們能夠得到「身臨其境」的感覺。好比「回到過去」，體驗一把兒時睡過的搖籃，甚至去「參加」父母的婚禮。  

技術只能提供幫助，但沒法徹底重建

反觀現有的技術和手段，儘管有多種方法能實現數字化的還原，但必須認可一個事實，獨一無二的巴黎聖母院，在大火燃燒、濃煙翻滾之際，就永遠的離咱們而去了，而徹底的物理重建是一項不可能的工做。

咱們都清楚，數字模型只能是帶來參考，或者呈現出虛擬的影像，而那些獨特的建築和藝術品，只能留在那些見識過它們美麗的人心中。

事實上，不少文物的修復工做依然要靠人工去完成。紀錄片《我在故宮修文物》就向咱們講述了一代一代修復大師用匠人精神化腐朽爲神奇的故事，敦煌壁畫也一樣是修復師歷經 6 年的工做才得以復原。

所以，咱們提倡技術，並非由於技術萬能，只是由於技術還不足以上升到道德層面。也許如今的技術，並不能還原一座藝術殿堂給咱們。但至少技術的進步，能讓咱們面對此類的事件時，可以保持理性，而且懷有但願。

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