8号坑青铜神兽和3号坑顶尊跪坐人像三维扫描后拼对合体
丛雨萌 四川在线记者 吴晓铃
“三星堆编号文物上万件，要全部修复，我们这一代人都不可能实现。”几年前，面对三星堆8座祭祀坑出土的大量文物及残片，文保人员如此感叹。然而，随着文物领域科技应用水平的提高，尤其当AI技术用于辅助文物修复，这个时间周期有没有缩短的可能？文物的展示利用有没可能变得更加丰富？
3月1日，四川省文物考古研究院和腾讯SSV数字文化实验室“人机协同智能考古修复”合作签约仪式在四川省文物局举行。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，提升文物考古行业的科技水平，助推中华文明考古探源工程。
一线人员不足200人
大批新出土文物却亟待修复
四川省文物考古研究院院长唐飞介绍，三星堆祭祀坑新一轮考古发掘中，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。今年10月，三星堆博物馆新馆即将开放，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，我省考古发掘工地每年至少有上万件文物残件或标本出土，但我省从事文物保护及修复的一线人员不足200人，很多破损文物为此不得不长年存放于仓库之中，无法活化利用。这也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。
当传统方法无法快速实现文物修复和展示利用，运用数字化和人机协同智能技术开发的文物虚拟修复开始受到重视。这种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。去年年底，三星堆8号坑出土的青铜神兽和3号坑出土的顶尊跪坐人像，便依靠三维信息扫描虚拟修复，成功实现了“合体”。
然而，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，并且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。此外，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。
有望摆脱困境
AI人工智能探索智能修复文物
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。
在近期全球人工智能开发者先锋大会上，存算一体的AI芯片、AI加速卡，AI数据集平台，AI大模型等成为热词。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。
腾讯杰出科学家单瀛介绍，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。
据介绍，在未来的合作中，双方计划能够运用 AI 技术辅助文保专家完成部分三星堆代表性器物的数字修复，并运用数字化平台，创新公众考古的互动体验模式。最终利用计算机视觉、AI技术等实现文物及其碎片信息采集、整理的智能化协同，为文保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。
