利用人工智能创造历史的数字复制品

《Communications of the ACM》：Creating Digital Replicas of History with AI

AI技术通过3D扫描、计算机视觉和深度学习等手段，助力修复巴黎圣母院、圣彼得大教堂数字化及罗马虚拟游览，实现高效历史数据分析和保存，同时面临技术过时与伦理挑战。

　　人工智能在历史保护和文化遗产数字化中的应用，正在以一种前所未有的方式改变我们对过去的理解与体验。从2019年巴黎圣母院火灾的事件中，我们可以看到，当一座拥有近千年历史的建筑遭遇毁灭性灾难时，传统的修复方法可能无法迅速、全面地应对。然而，借助人工智能技术，人们得以在火灾发生前就完成了对圣母院内部和外部的三维扫描，为后续的重建工作奠定了坚实的基础。这一事件不仅凸显了人工智能在历史保护中的重要性，也标志着这一技术在文化遗产领域的发展进入了一个新的阶段。

人工智能的核心优势在于其强大的数据处理能力。通过吸收海量的信息，AI能够迅速识别、分类和分析历史遗址及其文物，从而实现更精确、更详细的数字复制品。这不仅提高了工作效率，也使得历史保护的精度和深度得到了前所未有的提升。例如，Bob Hutchins指出，AI不仅让历史“复活”，还打破了地理和身体上的限制，使全球各地的人们都能以数字形式接触到这些历史遗迹。这种技术带来的不仅是视觉上的再现，更是对历史背景和文化内涵的深入挖掘。

在圣母院的修复过程中，AI的应用尤为显著。Livio De Luca领导的团队利用三维建模技术，结合人工智能，对受损的建筑进行了详细记录和重建。这些技术使得团队能够在短时间内处理大量数据，包括时间戳标记的建筑状态和数以万计的照片。人工智能不仅帮助他们预测和填补缺失的部分，还使得历史记录的准确性大幅提升。De Luca提到，AI能够通过深度学习方法，将多尺度、多时间点的观察数据进行更有效的关联，从而节省大量时间用于专业修复工作。此外，这些技术还能在空间、时间和语义维度之间建立更快的关联，促进数据的互联互通，为历史比较分析提供坚实的基础。

在圣彼得大教堂的数字化项目中，人工智能的作用同样不可忽视。该项目由梵蒂冈与Iconem和微软合作完成，旨在创建一个高精度的数字复制品，让全球游客能够随时随地探索这座历史建筑。通过无人机、激光扫描和相机等设备，团队收集了超过40万张高分辨率的内部和外部图像，并利用Azure云平台进行处理。这种技术手段不仅提高了数据处理的效率，也使得历史复原的精度得到了显著提升。Iconem的三维建模数据与人工智能结合，使得圣彼得大教堂的每一个细节都能被清晰地呈现，为虚拟游览提供了更加真实的体验。

AI在历史复原中的应用，不仅仅是对物理空间的再现，还涉及对历史语言和文化的重建。Paul Posea提到，通过神经网络，可以重建古代语言，使用户能够“听到”那些早已消失的方言。这一技术使得历史遗址的复原不再局限于视觉层面，而是能够深入到语言和文化背景中，为用户带来更加沉浸式的体验。在重建过程中，Superside团队还结合了神经辐射场（NeRFs）和生成对抗网络（GANs）等技术，使得缺失的部分能够被合理填补，从而创造出更加完整和真实的数字模型。

然而，人工智能在历史保护中的应用也面临诸多挑战。其中，数据缺失是一个重要的问题。许多历史遗址由于长期的侵蚀或破坏，导致部分区域无法获取可靠的数据。在这些情况下，AI算法需要通过历史图像和比较建筑学的方法，进行合理的重建。这一过程不仅需要强大的计算能力，还需要对历史背景有深入的理解。此外，计算资源的限制也是影响AI应用的一个因素。处理大量数据和训练AI模型需要高性能的计算设备，而云计算平台的引入则为解决这一问题提供了可能。

在实际应用中，人工智能不仅帮助历史遗址的复原，还推动了文化和社会背景的再现。Max Shak提到，在虚拟罗马游览项目中，AI技术被用于模拟天气效果、人群活动以及古代壁画的色彩，这些元素虽然在现实中可能已经消失，但可以通过历史痕迹进行推断和再现。这种技术手段使得历史遗址的复原更加生动和真实，为用户提供了更加丰富的互动体验。AI的动态更新能力，使得用户可以根据所选择的历史时期，看到建筑的不同面貌，包括其建造初期、鼎盛时期以及中世纪时期的使用状态。这种能力不仅提高了历史复原的准确性，也增强了用户的沉浸感和参与度。

人工智能在历史保护中的应用，不仅仅是技术层面的突破，还涉及伦理和文化层面的考量。Zoe Abbie Teel指出，随着技术的快速发展，如何确定历史遗产的保存对象成为了一个关键问题。由于历史价值的主观性，人工智能的引入可能会带来新的挑战，包括数据存储的优化、模式识别以及决策过程的辅助。Teel强调，在将AI应用于历史保护和档案管理的过程中，需要充分考虑其可能带来的伦理问题，如偏见和隐私等。她建议，档案研究人员可以利用自己的专业知识，创建相关的文献，为实践者在AI应用方面的决策提供支持。

人工智能在历史保护中的应用，正在不断拓展其边界。从圣母院的修复到圣彼得大教堂的数字化，再到古代罗马的虚拟游览，AI技术已经成为推动历史复原的重要工具。这些技术不仅提高了历史遗址的保存精度，也使得历史文化的传播更加广泛和深入。通过AI的辅助，历史不再是静态的文本或图像，而是一个可以被动态更新和交互体验的数字世界。这不仅改变了我们对历史的理解方式，也使得历史遗产的保护和传承变得更加可持续和高效。

在这一过程中，人工智能的潜力远不止于技术层面。它还能够帮助我们更好地理解历史的演变过程，包括建筑结构的变化、文化习俗的变迁以及社会环境的演进。通过深度学习和模式识别，AI能够从大量的历史数据中提取有价值的信息，为历史研究提供新的视角和方法。此外，人工智能还能够促进跨学科的合作，使得历史保护不再局限于单一领域的专家，而是能够整合考古学、历史学、建筑学等多个学科的知识，形成更加全面和系统的保护方案。

人工智能在历史保护中的应用，也引发了关于未来发展方向的思考。随着技术的不断进步，如何确保历史遗产的数字复制品能够长期保存并持续更新，成为了一个重要的课题。此外，如何在保护历史的同时，避免技术带来的偏见和错误，也是需要关注的问题。这些问题不仅需要技术专家的共同努力，还需要历史学者和社会科学家的参与，以确保AI在历史保护中的应用能够真正服务于人类对历史的理解和传承。

总之，人工智能正在以一种前所未有的方式，改变历史保护和文化遗产数字化的面貌。它不仅提高了历史遗址的保存精度和效率，还使得历史文化的传播更加广泛和深入。通过AI的辅助，历史不再是静态的过去，而是一个可以被动态更新和交互体验的数字世界。这种技术手段的应用，为未来的历史研究和文化遗产保护提供了新的可能性，同时也带来了新的挑战和思考。随着技术的不断发展和应用的深入，人工智能在历史保护中的作用将变得更加重要和不可或缺。