科技創(chuàng)新助力文化產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

今年3月，習(xí)近平總書記在湖南考察時(shí)強(qiáng)調(diào)：“探索文化和科技融合的有效機(jī)制，加快發(fā)展新型文化業(yè)態(tài)，形成更多新的文化產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)點(diǎn)?！?/p>

文化繁榮需要科技支撐。文化與科技深度融合，既能提升文化產(chǎn)品的科技含量，使文化產(chǎn)品更具創(chuàng)新力、吸引力，又能催生新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新場(chǎng)景，為文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新動(dòng)能。近年來，我國文化產(chǎn)業(yè)在科技的助力下迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。“科技賦能、文化出圈”，不僅豐富了人們的精神生活，也深刻改變著文化的生產(chǎn)、傳播和消費(fèi)方式，推動(dòng)文化產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

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考古工作用上更多新技術(shù)

智能展柜自帶“恒溫恒濕”，為文物構(gòu)建適宜存儲(chǔ)的展示環(huán)境；安防態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)監(jiān)測(cè)游客密度、安防風(fēng)險(xiǎn)……近年來，科技創(chuàng)新全面賦能考古工作，計(jì)算機(jī)視覺、人工智能等技術(shù)為考古增添了更多“科技范兒”。

深埋地下2000多年，剛出土的秦始皇陵兵馬俑基本都色彩完好。但由于獨(dú)特的上色工藝，彩俑極易受到溫濕度等環(huán)境因素的迅速變化影響，出現(xiàn)褪色、失色等情況。

想讓兵馬俑更好“留色”，關(guān)鍵在于最大限度地降低文物發(fā)掘、轉(zhuǎn)運(yùn)、修復(fù)、存儲(chǔ)等過程中的環(huán)境影響。

“我們?yōu)榍厥蓟柿瓯R俑二號(hào)坑設(shè)計(jì)新建的考古發(fā)掘與應(yīng)急保護(hù)系統(tǒng)，能為兵馬俑提供從發(fā)掘到進(jìn)入庫房的全流程閉環(huán)保護(hù)，最大程度留住兵馬俑的‘本色’?！敝袊娍萍瘓F(tuán)所屬電科芯片相關(guān)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹，他們研發(fā)了包含發(fā)掘艙和實(shí)驗(yàn)艙的智能系統(tǒng)。其中，考古發(fā)掘艙能對(duì)彩俑發(fā)掘區(qū)域進(jìn)行全流程、全區(qū)域覆蓋，可隨甬道移動(dòng)，能拆卸拼裝多次使用。彩俑出土后，即可得到及時(shí)的全方位保護(hù)，支持考古專家直接在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的緊急修復(fù)、應(yīng)急保護(hù)工作，減少褪色、失色等損傷。

“這套系統(tǒng)還包含了環(huán)境控制模塊、照明模塊、科學(xué)儀器搭載平臺(tái)等，具備文物發(fā)掘、文物保護(hù)、信息采集、文物轉(zhuǎn)運(yùn)等多重功能?！睂＜冶硎?，有了這些“黑科技”，發(fā)掘過程中人、土壤、文物能安全有效地在艙內(nèi)轉(zhuǎn)移與運(yùn)送，完善優(yōu)化了文物發(fā)掘、應(yīng)急保護(hù)的工作流程。

文物拼接一直是考古工作的難點(diǎn)。近年來，科研人員探索運(yùn)用數(shù)字化和人機(jī)協(xié)同智能技術(shù)，在不干預(yù)文物實(shí)體的前提下，輔助文物模擬拼接，為更精準(zhǔn)高效的實(shí)體修復(fù)提供可靠建議。

三星堆博物館是這項(xiàng)技術(shù)的試點(diǎn)之一。2023年，三星堆遺址祭祀?yún)^(qū)8號(hào)坑出土的大型立人青銅神獸，與此前3號(hào)坑出土的頂尊跪坐銅人像成功“跨坑合體”，再度組合成為一體的大型青銅藝術(shù)品。此前，由于兩件珍貴文物本體極其脆弱且通高超2米，如貿(mào)然進(jìn)行拼對(duì)實(shí)驗(yàn)，有可能對(duì)文物造成不可逆的損傷。

為此，四川省文物考古研究院與騰訊數(shù)字文化實(shí)驗(yàn)室、騰訊平臺(tái)與內(nèi)容事業(yè)群應(yīng)用研究中心組成聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，對(duì)兩件文物的三維模型進(jìn)行人工智能計(jì)算分析，提取神獸與人像接觸面的幾何特征信息，計(jì)算特征相似性得到拼接的匹配度數(shù)據(jù)指標(biāo)，并進(jìn)行整體受力分析，判斷拼接組合的平衡性。通過進(jìn)一步量化數(shù)據(jù)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了兩件器物的“合體”拼接可行性與合理的拼接方式。

技術(shù)團(tuán)隊(duì)還發(fā)揮智能計(jì)算優(yōu)勢(shì)，輔助文物考古專家進(jìn)行文物病害分析。根據(jù)文物的三維模型，他們利用人工智能算法，便捷測(cè)量并計(jì)算分析文物的裂縫長(zhǎng)度、各橫截面幾何半徑數(shù)據(jù)、不同拼接位置的匹配度、整體姿態(tài)和受力情況等，為專家進(jìn)行文物劣化病害分析與文物保護(hù)修復(fù)提供了量化的支撐依據(jù)。

傳統(tǒng)文化實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化”

“親愛的觀眾朋友們，距離我上次登臺(tái)，已經(jīng)60多年。沒想到在這里，我們重逢了……”伴著悠揚(yáng)的京胡琴聲，一個(gè)青年“梅蘭芳”走向舞臺(tái)中央，向觀眾娓娓訴說。

這一幕場(chǎng)景發(fā)生在北京理工大學(xué)虛擬化身實(shí)驗(yàn)室。借助高逼真實(shí)時(shí)數(shù)字人技術(shù)，科研人員成功再現(xiàn)京劇大師梅蘭芳青年時(shí)的風(fēng)采。

這是全國首個(gè)高精度京劇數(shù)字人——“梅蘭芳孿生數(shù)字人”，由北京理工大學(xué)教授翁冬冬團(tuán)隊(duì)與中央戲劇學(xué)院團(tuán)隊(duì)合作打造?！白尵﹦〈髱熢谖枧_(tái)上復(fù)現(xiàn)，能更好地調(diào)動(dòng)觀眾對(duì)京劇藝術(shù)的好奇心，讓文化跨越時(shí)空、發(fā)揚(yáng)光大?！蔽潭f。

如何通過語速、唱腔，乃至其風(fēng)姿、神韻等的再現(xiàn)“還原”梅蘭芳？

“我們通過構(gòu)建三維人物數(shù)字資產(chǎn)，串聯(lián)起各類相關(guān)文化數(shù)據(jù)，比如有形的服飾、文玩，非物質(zhì)的戲劇表情、動(dòng)作、戲裝制作工藝等?！痹谖潭磥?，這不僅是技術(shù)創(chuàng)新，更是藝術(shù)創(chuàng)造。

用數(shù)字化手段準(zhǔn)確捕捉、復(fù)現(xiàn)梅蘭芳先生的表演，翁冬冬團(tuán)隊(duì)遇到了不少技術(shù)難題。通過深度學(xué)習(xí)算法與多模態(tài)數(shù)據(jù)分析，他們不僅成功“重建”了人物外觀，還模擬出微妙的表情與精細(xì)的動(dòng)作，讓“梅蘭芳孿生數(shù)字人”在虛擬舞臺(tái)上完美呈現(xiàn)傳統(tǒng)藝術(shù)的魅力。

“梅蘭芳孿生數(shù)字人”不僅僅是視覺上的復(fù)制，更是情感和精神的傳遞。為了使數(shù)字人在表演中展現(xiàn)出京劇藝術(shù)的精致與精粹，團(tuán)隊(duì)對(duì)梅蘭芳的經(jīng)典表演進(jìn)行了深入研究，并結(jié)合現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)，對(duì)模型、骨像等進(jìn)行了精細(xì)的補(bǔ)充完善。翁冬冬說：“數(shù)字人技術(shù)為傳統(tǒng)文化的傳承提供新的途徑，更是構(gòu)建現(xiàn)代社會(huì)文化交流的重要方式?！?/p>

“梅蘭芳孿生數(shù)字人”項(xiàng)目只是現(xiàn)代科技和傳統(tǒng)文化完美融合的一個(gè)縮影。近年來，借助現(xiàn)代科技手段，越來越多傳統(tǒng)文化于光影中“活”起來、在大眾中“火”起來。

在成都鳳凰數(shù)字藝術(shù)中心，“畫游千里江山——故宮沉浸藝術(shù)展”以北宋畫家王希孟《千里江山圖》為藍(lán)本，運(yùn)用全息投影、即時(shí)交互等技術(shù)，將靜止的畫作轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)數(shù)字長(zhǎng)卷，營造出“人在畫中游”的神奇效果；在湖南美術(shù)館，齊白石的《萬竹山居圖》從二維平面幻化為三維空間，木橋、竹林等實(shí)景與用數(shù)字技術(shù)呈現(xiàn)的飛鳥、溪水融為一體……觀眾可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，切身感受齊白石筆下的山居美景。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，扎根傳統(tǒng)文化沃土，借助數(shù)字化“翅膀”，運(yùn)用現(xiàn)代科技創(chuàng)新藝術(shù)語言，讓文化藝術(shù)資源“上線入云”“刷屏出圈”，既可以增強(qiáng)高品質(zhì)數(shù)字文化產(chǎn)品供給能力，也為中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化、創(chuàng)新性發(fā)展提供新路徑。與此同時(shí)，在這一過程中，要平衡好藝術(shù)與技術(shù)、內(nèi)容與形式的關(guān)系，尊重藝術(shù)創(chuàng)作和傳播規(guī)律，讓技術(shù)放大藝術(shù)之美、彰顯文化之魂。

人工智能保護(hù)古建筑

今年4月，由聯(lián)想集團(tuán)與清華大學(xué)建筑學(xué)院共同開發(fā)的“智慧應(yīng)縣木塔”方案出爐。這是一款基于人工智能和空間計(jì)算技術(shù)研發(fā)的拓展現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，通過在數(shù)字世界中構(gòu)建“木塔孿生體”，逐層還原了木塔的完整構(gòu)造與細(xì)節(jié)，并將木塔的歷史濃縮其中，讓應(yīng)縣木塔在數(shù)字世界中得以復(fù)現(xiàn)。

作為世界上現(xiàn)存最古老、最高的木構(gòu)樓閣式建筑，應(yīng)縣木塔憑借獨(dú)特的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)與施工，屹立近千年而不倒，成為舉世聞名的中國古建筑文化遺產(chǎn)。同時(shí)，由于歷史上地震、天氣、戰(zhàn)爭(zhēng)等因素帶來的損傷逐漸累積，保護(hù)應(yīng)縣木塔的任務(wù)日益緊迫。2023年2月起，聯(lián)想集團(tuán)與清華大學(xué)建筑學(xué)院?jiǎn)?dòng)了“智慧應(yīng)縣木塔”項(xiàng)目，以新一代信息技術(shù)賦能古建筑保護(hù)。

清華大學(xué)建筑學(xué)院開展了木塔內(nèi)部木質(zhì)結(jié)構(gòu)的建模工作，并通過結(jié)構(gòu)參數(shù)研究打造木塔參數(shù)數(shù)據(jù)庫。同時(shí)，他們將研究成果轉(zhuǎn)化為木塔的展示和科普內(nèi)容，創(chuàng)作虛擬體驗(yàn)的腳本。聯(lián)想集團(tuán)則結(jié)合人工智能、神經(jīng)輻射場(chǎng)以及拓展現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為還原木塔完整構(gòu)造與細(xì)節(jié)提供技術(shù)支持。聯(lián)想集團(tuán)副總裁毛世杰說，項(xiàng)目研發(fā)過程中，研究團(tuán)隊(duì)累計(jì)運(yùn)用基礎(chǔ)素材超過1500萬面片，完成編程接近6萬行，手動(dòng)渲染模型達(dá)4.2G。

毛世杰介紹：“第一階段，我們啟用無人機(jī)設(shè)備和360度相機(jī)等采集設(shè)備，環(huán)繞木塔進(jìn)行全景式掃描拍攝，完成木塔內(nèi)外數(shù)千張圖像數(shù)據(jù)的采集；第二階段，我們利用人工智能技術(shù)分析和處理基礎(chǔ)素材數(shù)據(jù)，并通過深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練對(duì)三維空間信息的智能感知和理解，構(gòu)建出高度仿真的三維場(chǎng)景；第三階段，我們利用拓展現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將生成的三維模型與真實(shí)世界或虛擬世界進(jìn)行無縫連接，通過碎片化信息的整合和重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)三維模型在不同場(chǎng)景下的靈活應(yīng)用和交互。”

最終，“智慧應(yīng)縣木塔”體驗(yàn)應(yīng)用還原復(fù)刻木塔一至五層五大探索場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了模擬登塔、藝術(shù)還原、古今融合等突破。在景區(qū)已暫停登塔參觀的情況下，游客可通過虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備模擬登塔，了解應(yīng)縣木塔的歷史。

此外，“智慧應(yīng)縣木塔”項(xiàng)目還建立起可視化數(shù)字信息檔案，為今后木塔保護(hù)工作提供支持。未來，人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)有望應(yīng)用到古建筑現(xiàn)場(chǎng)勘察中。

清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑歷史與文物建筑保護(hù)研究所所長(zhǎng)劉暢長(zhǎng)期致力于應(yīng)縣木塔保護(hù)工作。他說：“應(yīng)縣木塔保護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。不但要看到外貌，還要看到內(nèi)部的‘骨骼’，甚至內(nèi)部‘神經(jīng)’‘肌肉’的分布。大量數(shù)據(jù)的采集和應(yīng)用，不僅能夠構(gòu)建生成式人工智能應(yīng)用，還能在不同數(shù)據(jù)之間搭建橋梁?！?/p>

“對(duì)古建筑來說，涉及結(jié)構(gòu)保護(hù)、材料保護(hù)，還包括彩塑、壁畫等文化信息的保護(hù)。要用到測(cè)繪、探查、結(jié)構(gòu)加固、材料加固等各種技術(shù)。”山西省古建筑與彩塑壁畫保護(hù)研究院副院長(zhǎng)王小龍認(rèn)為，技術(shù)手段應(yīng)該為文化遺產(chǎn)保護(hù)服務(wù)，未來希望通過更加精細(xì)化的測(cè)繪技術(shù)，提取更多的應(yīng)縣木塔未知信息，包括它的原始設(shè)計(jì)、不同階段的變化、木材的腐朽情況等，為后續(xù)的保護(hù)提供更有力的支撐。