中国投资网 科技 四川省文物考古研究院与腾讯SSV数字文化实验室共同探索人机协同智能文物修复合作

四川省文物考古研究院与腾讯SSV数字文化实验室共同探索人机协同智能文物修复合作

2023年3月1日,四川省文物考古研究院与腾讯SSV数字文化实验室在成都签约启动合作,双方将以三星堆为试点,尝试通过人机协同AI智能的方式辅助文物修复工作。四川省文化和旅游厅党组成员副厅长严飒爽、四川省文物局党组成员副局长李蓓、四川省文物考古研究院唐飞院长、腾讯集团副总裁(腾讯可持续社会价值事业部负责人)陈菊红、腾讯数字文化实验室负责人舒展、腾讯杰出科学家(PCG ARC实验室负责人)单瀛出席签约仪式。

2020年10月8日,四川省文物考古研究院启动了三星堆祭祀坑新一轮考古发掘。截至2022年11月,新发现的6座祭祀坑共出土编号文物17000余件,较完整器物2400余件(约14%),其中包括顶尊曲身鸟足铜神像、兽托顶尊跪坐铜人像、龟背形网格状器、铜神坛、铜神兽、鸟形金饰片和金面具等重要器物。目前考古工作已由田野转向室内,全面开启文物修复、整理和研究工作。大量残缺、开裂、变形、腐蚀严重的出土文物需要及时进行清理、拼接、整理和保护修复,任务非常繁重。

在三星堆之外,四川省其他的考古发掘工地每年至少上万件文物残件或标本出土。而四川省从事文物保护及修复的一线人员不足200人。这不仅仅是三星堆或四川省的困境,而是整个考古学界长期面临的问题。据国家文物局公布的数据显示,仅2021年实施的基本建设考古项目达1388个,大批量新发掘出土的文物亟待修复,现有修复人员难以及时完成如此繁重的修复任务。

受修复力量短缺以及保护修复原则的制约,传统文物修复无法快速对文物价值进行充分体现。而运用数字化和人机协同智能技术开发的文物虚拟修复可以在不干预文物实体的前提下根据不同的研究和修复目的,可进行快速、无限次调整地多种表达和展示,满足不同受众和场景需求。因此文物虚拟修复与展示越来越受到业内重视。

但当前的虚拟修复还存在较大的局限性。首先,目前开展的虚拟修复研究主要针对器形、纹饰预判性较强的器物。但对素面或外形相似的残件以及未知器形文物的虚拟修复却很难进行。第二,虚拟修复的智能化程度不高。目前开展的虚拟修复项目,对人工拼接成果的依赖性很大,甚至就是人为拼接后在计算机中进行图像化处理,因此智能化程度不高,利用大数据的自主深度学习和应用能力较低。第三,成本过高。受限于文物或碎片三维数据采集和虚拟修复软件研发、设计高成本限制,单件文物实现虚拟修复成本较高,且时间周期长。这些问题都制约了文物修复的发展。

基于高性能计算平台的算力,以及 AI 人工智能算法,或将有助于文物的修复工作,摆脱上述困境。存算一体的AI芯片、AI加速卡,AI数据集平台,AI大模型……成为近期全球人工智能开发者先锋大会的热词。人工智能日益融入千行百业,成为驱动产业转型升级、推动“数字中国”建设的重要力量。在人工智能时代,我国文化产业升级换代迎来数字化新格局,创造出了大量新思路、新举措、新形式与新业态。

基于计算机视觉和AI前沿技术的文物虚拟修复技术,可从文物颜色、纹理、断面的几何形态等信息计算入手,实现出土文物碎片虚拟拼接、矫形、复原,大大提高文物碎片拼对效率。同时在建立文物数字化大数据的前提下,计算机视觉技术可以高效地识别文物造型、结构以及局部纹理的相似性;AI利用模式识别对比已标注文物的年代或文化属性,协助研究人员开展考古与文化研究。

经过反复调研论证,四川省文物考古研究院的文物考古专家团队,与腾讯SSV数字文化实验室、PCG ARC实验室的AI算法技术团队,决定合作开展人机协同方式下的AI智能辅助文物修复实验,尝试找到数字技术的一种解法。技术团队基于经典三维形状分析的算法,已在少量现有公开的文物数据集上打通流程,初步验证 AI 算法对文物修复拼接具备可行性,下一步将获取更多其他文物数据进行测试。同时,基于三维深度学习的碎片拼接算法,在完整双碎片拼接任务中取得一定效果,精度在仿真数据集上处于学界算法的领先地位,下一步可拓展到多碎片实验中。

不过,技术团队也发现,三星堆的文物形状多样,纹理复杂,有其独特的艺术风格和样式,且三星堆文物距今年代较长,铸造手段与现代工艺不同,难以自动化根据传统指标(对称性,曲率平滑度)进行修复判定。基于经典图形学算法的修复手段难以实现好的效果,需要结合专家经验沉淀至算法。未来项目组将结合人工智能数据驱动的方式进行优化。AI算法模型也需要足够的样本数据进行学习,在算法的早期探索阶段,将使用模拟数据进行算法的训练与效果验证。

腾讯SSV数字文化实验室负责人舒展博士和四川省文物考古研究院院长唐飞代表双方签约

三星堆作为‘考古中国’重大项目,实现了文保和科技与考古发掘的深度融合,也展现了全国文物考古行业的一些共性关键问题。在初步试验数据得到验证后,2023年3月1日,四川省文物考古研究院与腾讯SSV数字文化实验室顺利签约并正式启动项目合作,双方以社会价值共创共益为原则,围绕文物考古行业普遍存在的文物修复与考古绘图方面的共性难点。以三星堆为试点,尝试通过人机协同AI智能的方式辅助文物修复工作。在保留文物出土信息的基础上,利用计算机视觉、AI技术突破传统保护修复手段的局限性,以移动传送形式实现文物及其碎片信息采集、整理的智能化协同,为文物考古专家进一步研究提供协助,为文物的认知、保护、复原、研究、展现和传播提供更丰富的技术选择,助力推动中华文明考古探源工程。

四川省文化和旅游厅副厅长严飒爽

四川省文化和旅游厅副厅长严飒爽表示,“感谢腾讯为文物修复和考古工作做的努力付出,每一个科技的成功,考古修复各方面工作的成功,都不是一蹴而就的,这一次都是千万次失败的基础上才有成功的可能。当然也正是有这样一群勇敢的人在不断尝试,这件事才更加有意义。”

四川省文物局副局长李蓓

四川省文物局李蓓副局长建议:“希望双方努力探索符合四川实际、彰显四川特色、树立四川形象的文物活化利用之路,真正让陈列在巴蜀大地上的遗迹和文物活起来,共拓我省考古研究新格局,扩大四川考古影响力,为建设中国特色、中国风格、中国气派的考古学贡献力量。”

四川省文物考古研究院院长唐飞

四川省文物考古研究院唐飞院长说:“我们热诚地期盼腾讯能利用计算机视觉、AI技术突破传统保护修复手段的局限性,以传送带形式实现文物及其碎片信息采集、整理的自动化、工业化,为文物的认知、保护、复原、研究、展现和传播提供更丰富的技术选择,为破解文物修复、整理的诸多难题找到新的突破口。”

腾讯公司副总裁、腾讯可持续社会价值事业部负责人陈菊红

腾讯公司副总裁、腾讯可持续社会价值事业部负责人陈菊红表示,“踏实而长远,是我们做可持续社会价值特别需要的一种基本坚持,我们所尝试突破的领域大部分都特别难,需要特别长时间。腾讯长期以来对迭代,进阶,都十分重视,既要高远,但每一步都要走得坚实,与腾讯的理念是一致的,期待我们的合作有阶段性突破,并结合长期目标,为行业贡献一点点微薄力量。”

腾讯SSV数字文化实验室负责人舒展

腾讯SSV数字文化实验室负责人舒展提到:“三星堆作为‘考古中国’重大项目,体现了我国文保和科技用于考古的最高水平,也展现了全国文物考古行业的一些共性关键问题,我们尝试用人机协同AI智能的方式辅助文物修复工作,为文物考古专家的进一步研究提供帮助。”

腾讯杰出科学家、PCG ARC实验室负责人单瀛

“对文物碎片进行三维数字化建模后,运用腾讯PCG ARC实验室的已有AI技术积累和在研算法可对文物的关键组成部分进行类型识别、断茬口定位、碎片精细拼对、形变部位矫形修复、残缺部分补全、研究性复原,并辅助考古线图绘制”, 腾讯杰出科学家、PCG ARC实验室负责人单瀛提出了可能的技术应用方向。

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