千年古塔迎数智新生

来源:中国文物报
作者:郭俐杉 胡永启

在山西朔州,矗立着一座已有969年历史的古塔——应县木塔。这座始建于辽代、高达67.31米的木构瑰宝,以精巧的榫卯结构闻名,是世界上现存最高大、最古老的纯木结构楼阁式建筑。历经近千年风雨侵蚀,应县木塔已出现倾斜,保护任务日趋严峻。

面对保护与活化的双重挑战,联想集团与清华大学建筑学院携手启动“AI智慧应县木塔”项目,将以AIGC空间计算、具身智能为代表的数智化技术,应用于应县木塔的数字化保存、创造性转化、智能化监测,形成覆盖“保护—研究—活化”全链条的数字化保护方案。

今年,“AI智慧应县木塔”项目入选《世界互联网大会文化遗产数字化案例集(2025)》,并亮相世界互联网大会文化遗产数字化精品展,充分展现了该项目在文化遗产数字化保护与创新性传承领域的示范引领价值。

数字化保存:为木塔“永生”构建数字档案

“AI智慧应县木塔”项目创新性地采用“空间计算AIGC+具身智能”双轮驱动技术框架,在数字世界中构建起高精度的“木塔孪生体”,逐层还原了应县木塔的完整构造与细节。该技术框架涵盖以下三大核心模块:

数据采集:依托联想集团具身智能六足机器人、最新一代无人机设备、360度相机,环绕木塔进行全景式扫描拍摄,完成木塔内外数千张图像数据的采集,积累一定量基础素材。

智能建模:利用AI技术,分析和处理收集到的基础素材数据,并通过深度学习和神经网络训练其对三维空间信息的智能感知和理解,构建出高度仿真的三维场景,快速且精确地重现建筑物的细节。

交互应用:利用XR技术,将生成的三维模型与真实世界或虚拟世界进行无缝连接,通过碎片化信息的整合和重构,实现三维模型在不同场景下的灵活应用和交互。

通过这三大模块的有机结合,“AI智慧应县木塔”项目成功为木塔建立了可永久保存、可持续利用的高精度数字档案,并随着技术的迭代不断注入新的生命力。

创造性转化:打造“云登塔”沉浸式文化体验

实现文化遗产的永续传承,保护是基础,活化是关键。为推动应县木塔的创造性转化、创新性发展,“AI智慧应县木塔”项目以高精度的数字孪生模型为基石,开发了高沉浸、强交互的“云登塔”VR体验应用,集模拟登塔、艺术还原、古今融合三大创新于一体,使公众得以突破物理访问的局限,深度感知木塔的历史底蕴与建筑价值。

为了打造身临其境的交互体验,联想集团通过集合人工智能(AI)、神经辐射场(NeRF)技术以及扩展现实(XR)技术的空间计算AIGC组合技术,生成具有真实、复杂几何形状和纹理的三维模型,累计运用基础素材超过1500万面片,完成unity编程接近6万行,手动渲染模型达4.2G。

在内容设计上,“AI智慧应县木塔”项目所打造的VR体验应用,不仅逐层还原复刻木塔一至五层的结构与细节,充分展现木塔的精巧结构;更将木塔的千年历史凝练于“对话梁思成”“绕塔飞行”等七大交互节点,以及“佛像藏经”“礼佛盛景”等十一处大型历史情景动画之中。

戴上VR眼镜,体验者就能穿越时空,回到辽、元等不同朝代,感受古塔在岁月中的斑驳,看周边人文风物的交融和变迁。在建筑内部,体验者可以通过透明化的斗拱欣赏精妙的榫卯构造;还可以飞出窗外,环绕观察木塔外景,获得360度观景体验。

智能化监测:六足机器狗构筑预防性保护防线

现阶段,我国文物保护工作理念正从抢救性保护转向预防性保护。随着项目的深入,联想集团携手清华大学—故宫博物院文化遗产联合研究中心,基于前期的数据积累与研究需求,试点性地将联想集团自主研发的具身智能六足机器狗应用于木塔的扫描建模与形变监测。

联想集团在此次项目中应用的具身智能六足机器狗集成了深度学习算法、多模态传感系统和仿生运动控制等前沿科技,搭载智能3D视觉系统,能够在非接触状态下实现毫米级的文物细节还原,有效规避了人工操作可能带来的接触性损伤,及在精度与效率上的局限。

此外,具身智能系统还赋予机器狗自主环境感知和决策能力,使其能在复杂地形中稳定移动和扫描拍摄。值得一提的是,联想集团的六足机器狗曾在今年年初赴南极中山站附近的冰盖地区进行科考测试,其在高寒、湿滑环境下的出色表现,为在复杂环境中的稳定运行提供了有力保障。

在AI算法的帮助下,研究人员和研究机构可以利用重建模型进行时序分析,通过对比历次扫描数据,自动检测木材形变、漆层脱落等细微变化,为木塔情况监测提供量化依据,助力木塔保护模式从“抢救性保护”转向“预防性保护”、从“经验判断”转向“数据驱动”、从“封闭作业”转向“开放协同”。

可复制经验: 从技术突破到范式创新的跨越

“AI智慧应县木塔”项目的成功实践,不仅在于将AIGC空间计算、具身智能等前沿技术引入文化遗产保护的新场景,更在于其探索出了一套可复制、成体系的文化遗产数字化保护模式。

在技术层面,项目充分发挥了AI技术在解决非标准化问题方面的潜力,让应县木塔在数字世界中“活起来”。一方面,让建筑、壁画、文物等有形的文化遗产在数字世界中重获新生;另一方面,让三维模型、数字影像等无形的文化遗产得以衍生,实现对木塔生命力的延续。

在协作模式上,项目构建了“产学融合”的协同框架,充分发挥联想集团与清华大学建筑学院各自优势。清华大学建筑学院依托其学术与科研实力,着重于木塔的内部木质结构建模与参数研究;联想集团则发挥技术优势,进行木塔高精度三维模型的构建和交互设计。

目前,“AI智慧应县木塔”项目的示范价值已获多方认可,不仅成功入选清华大学—故宫博物院文化遗产联合研究中心“建筑遗产价值阐释创新计划”首批课题,更作为中国文化遗产数智化保护的代表案例,亮相第二十届联合国互联网治理论坛(IGF)。

从数字永生到文脉永续,从专业研究到公众教育,“AI智慧应县木塔”项目用实践证明了科技创新在文化遗产保护中的巨大潜力,其技术路径为推动文物保护从抢救性保护向预防性保护、主动性保护转变,提供了可复用、可延展的中国方案。

 (作者单位:联想集团)


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