騰訊探元計劃TOP20代表系列訪談(四)|蘭大運用「穿牆術」給石窟做CT

2024年01月15日18:40:52 動漫 1362

白駒過隙,時移世易,隨著中華文明探源工程的逐漸深入,我國文物工作近年來取得了迅猛的進展,璀璨的古老華夏文明以愈來愈清晰的方式向世人展現出它的歷史脈絡和深厚底蘊。


對歷史的探索與現代科技的運用,兩者的結合與相互促進成為了我們這個時代的一個必然趨勢。利用科技賦能中華歷史文化探索,讓優秀的傳統文化在數字時代煥發出全新的生命力,將歷史長河中的文物遺迹的美學、文化與精神價值進行充分展現,將這些財富融入至我們現代社會之中,成為了所有華夏兒女們的應有之責。


也因此,在聯合國教科文組織駐華代表處、中國文物信息諮詢中心(國家文物局數據中心)、中國文化遺產研究院的指導下,騰訊ssv數字文化實驗室與騰訊研究院聯合發起「騰訊探元計劃2023」:


旨在推動創新技術的應用與轉化,以煥發中華優秀傳統文化的活力,通過聯動標杆場景提出的行業共性需求,支持創新技術應用方案從下「試點性跑通」走向「規模化」,放大共創社會價值,助力中華文化傳承發展。

本次「騰訊探元計劃」將支持由聯合國教科文組織、甘肅省政府和世界銀行三方合作的甘肅省絲綢之路經濟帶文化傳承與創新項目,促進甘肅區域文化科技的創新性發展。蘭州大學是甘肅省區域優秀的文化科技創新主體,其技術在方案評比中脫穎而出,在文旅場景有巨大應用價值,與本屆探元的主題、目標、支持方向高度契合,成為騰訊探元計劃扶持孵化的重點科技主體之一。


我們採訪了雲岡石窟的技術解決方——蘭州大學教育部稀有同位素前沿科學中心團隊,帶您深入了解這些物理科學的研究學者們與騰訊探元計劃的共創故事,探索他們的技術突破、模式突破以及如何產生可持續的社會價值。



01

給古遺址做一個「ct」

時間回到2021年9月,數位青年人帶著他們的儀器來到了古都西安的古城牆腳下。


這是來自蘭州大學核科學與技術學院、稀有同位素前沿科學中心文物探測小組,他們是應西安城牆管理委員會的邀請,來給西安古城牆做一個「ct」:


團隊帶來的是他們最新研發的國內首台可量產的繆子成像系統,準備利用繆子成像技術,對存在明顯病害癥狀的西安城牆58號馬面區域進行三維密度成像,期待從無法觀測到的城牆內部夯土的角度,找出病害的原因。


什麼是繆子?繆子成像技術又是什麼?作為一項較為前沿的技術,我們先給大家介紹一下背後的技術原理。


簡單來說,宇宙中的物質都是由基本粒子組成,繆子就是基本粒子中的一種,它與電子同屬輕子,也被稱作「胖版電子」。


與常見的伽馬射線、中子等相比,天然繆子的穿透力夠強,包括人體在內的任何物體,都在時時刻刻接受著繆子的來訪,其對人體不會產生任何危害。


除了穿透力強,繆子還有一個特點,繆子射線跟物質相互作用的截面較小,這意味著,繆子穿過物體後,被吸收的比較少,穿透後仍有不少繆子可以存活下來,也因此,繆子能穿透到地表以下幾百米,甚至能夠達到一兩千米。


騰訊探元計劃TOP20代表系列訪談(四)|蘭大運用「穿牆術」給石窟做CT - 天天要聞


「我國許多重要遺址都存在著亟需檢測與本體不可破壞的矛盾,而繆子成像技術則可以在不會對遺址造成破壞的前提下較好地解決內部結果探測,能極大協助文物工作者的重要研究。」蘭州大學繆子科研團隊劉軍濤副教授介紹道。


事實上,這不是第一次繆子成像技術在現實生活中的應用


早在1955年,英國科學家將繆子探測器放置在澳大利亞的一個隧道中,通過測量和計算,得出了隧道上方地層的厚度。此後,科學家們對於繆子探測的研究也不斷地推陳出新。


在2017年日本、法國、埃及三國團隊通過繆子成像技術對埃及的胡夫金字塔進行了繆子成像掃描,並發現了其中的隱藏結構,這一成果被發表在《nature》雜誌上,引起了很大反響。


而在國內,早些年前,對於這方面的研究還基本停留在實驗室階段,在大型古迹勘探、地下礦產勘探等方面所需要的繆子成像系統的研究幾乎是一片空白。


也正是在這種背景下,2018年,蘭州大學繆子科研團隊負責人劉志毅回到國內深入開展繆子成像技術的研究和應用拓展。


「我在海外實驗室從事了十多年的繆子成像技術研究,積累了不少經驗。回國後,將技術落實到產品,也就是常說的科技成果轉化,這個過程頗為艱辛。」 


從實驗室設想到首次線下應用,繆子科研團隊進行了三個階段的攻堅克難:


首先,技術本土化。客觀上來說,一些在國外成熟的技術方案,會因為各種原因在國內無法實現或是無法使用,所以只能尋找替代的解決方案。


「我們面臨的第一個困難便是實現繆子技術的中國化。」劉志毅分享道。


以繆子成像系統中的探測單元為例,其作為整個系統的基礎,探測單元中的基本構成單元塑料閃爍體是最重要的部件之一,其性能的好壞,直接決定了整個系統解析度的高低,也決定了整個系統性能的先進程度。


但就是這個部件在最初就難住了整個團隊,因為國外成熟的塑料閃爍體拒絕出售。這意味著蘭州大學繆子科研團隊必須要使用國產材料,重新打造出屬於自身的塑料閃爍體。


「整個過程我們經歷了種種坎坷,幸運的是,我們取得了成功。」


其次,人才團隊的培養。早期,國內繆子技術產業化在國內還是一個空白領域,從科研到工程再到演算、成像等,每一個環節都需要從零開始構建、從零開始培養人才,這是一個漫長的過程。從2018年回國之初的幾個人發展到近40餘人。


目前,除了蘭州大學,北京大學、清華大學、中國工程物理研究院、中國科學院近代物理研究所、中國原子能科學研究院等國內多所高校及科研院所也都圍繞繆子進行了研究和人才的培養。


騰訊探元計劃TOP20代表系列訪談(四)|蘭大運用「穿牆術」給石窟做CT - 天天要聞


第三,具體產品的工程化。從科研成果轉化為實驗室樣機,再轉化為產業化產品,這不僅是對科研的一個考驗,也同時是一個跨學科跨領域以及跨行業的系統集成工程。


「如何讓儀器走出實驗室成為真正意義上的產品,這很困難,不僅需要儀器能應對各種嚴酷的使用環境,還要注重用戶體驗,我們還有很長的路要走。」


在對西安城牆進行盲測時,團隊成功探測到了城牆內部的牆磚與夯土脫空、低密度區及城牆上方的配電室結構,實現了該技術在文物保護中的現場驗證。


但在團隊看來,整個過程雖然順利,但也有不少的問題,這次測試促使他們對探測器進行了升級迭代,並且總結了一套從前期規劃、方案設計、實施以及後期數據處理完整的流程。


此後,團隊又先後將繆子成像技術應用於甘南某金礦和麥積山石窟兩個場景當中:


在甘南某金礦中,團隊花了11個月的時間,成功重構出實驗區域中的礦脈、岩層分布以及多處採空區;


隨著實踐的一步步積累和方法論的沉澱,繆子技術也具備了本土化的獨特性和全球首創性:


首先,在探測靈敏材料與採集系統方面,採用國產化方案,成功研發我國首套塑閃宇宙射線繆子成像系統。


其次,團隊考慮繆子成像系統在現場應用的需求,比如說需要防水、防潮、防塵、長時間運行等,真正將繆子成像技術從實驗室走向大型遺迹「體檢」現場。


同時,蘭州大學團隊自主研發繆子三維密度成像反演演算法與平台,進一步推動繆子成像技術的應用標準化。


而對於麥積山石窟,從2023年6月到現在,團隊打算對麥積山石窟的後山滲水區域和133號窟進行繆子掃描,從而重構133窟形態、探尋滲水渠道,這一實驗還在進行當中。


也正是在2023年6月前後,騰訊探元計劃2023啟動,蘭州大學團隊也與騰訊探元計劃展開了一段新的故事。


02

繆字」撞上「探元計劃」

自2020年,騰訊就啟動了探元計劃。


經過三年時間,從「騰訊探元計劃2020」(側重研究)、"騰訊探元計劃2022"(側重創新技術應用方案徵集評選),再到「騰訊探元計劃2023」, 針對中華文化領域數字化建設過程中科研團隊所存在的四方面問題進行破題式探索:


(1)數字化資金投入有限,主要依靠財政撥款;(2)技術與場景需求難以精準匹配;(3)技術方案主體能力不足;(4)技術應用和解決方案難以規模化、市場化。


騰訊探元計劃再次升級,面向以人工智慧、數字孿生、沉浸式感知交互3大技術群,聚焦7大「文化+科技」融合方向,徵集、遴選創新技術解決方案;廣泛調研具有行業代表性的技術應用需求場景,發布5-10項行業共性關鍵需求;投入千萬級資金,整合騰訊內部近10個核心技術團隊,開放部分技術能力,推動5項「文化+科技」解決方案的共創落地。


其中,雲岡石窟正是五大文化場景的方案共創與落地實踐方之一。


作為中國規模最大的古代石窟群之一,雲岡石窟也是世界文化遺產之一。其有45個主要洞窟,和51000多尊大小造像,對研究中國古代藝術、歷史和佛教文化有著重要價值。


2020年,習近平總書記在雲岡石窟考察時,更是殷殷囑託「歷史文化遺產是不可再生、不可替代的寶貴資源,要始終把保護放在第一位。」


但是,在漫長的歷史歲月中,由於自然因素、人為破壞和環境侵蝕等多重損害的影響,雲岡石窟的許多佛像、壁畫和洞窟結構已經嚴重受損;並且,雲岡石窟洞窟結構複雜,窟中可能還存在未發現的空間結構。


在最初接觸雲岡石窟這一場景時,騰訊探元專家組曾展開過實地考察,幫助場景方梳理和明確他們所面臨的痛點與需求,從而更有針對性地和技術方進行匹配。


也正是在這個過程中,準確找出西安城牆病害處的蘭州大學團隊進入到了「騰訊探元計劃」的視野中,


接觸到繆子技術後,探元計劃項目組敏銳地意識到這項技術對解決文物損壞與修復的行業共性問題可能有很大幫助,他們看到了將繆子技術規模化應用於文物保護的可能性。


「科學技術一定要服務於社會。我們堅信繆子成像技術可以在我國的文保事業中發揮更大的作用,也希望更多的專家、企業了解我們的技術,共同為中華傳統文化的保護貢獻力量。騰訊和探元計劃為我們提供了一個非常棒的平台和機會。」團隊負責人講述了參與探元計劃的初衷。


而後,經過需求挖掘、能力提升、共創孵化等多個階段的討論和共創,繆子成像科研團隊和雲岡石窟場景配對成功並參與共建。


事實上,文物的保護和修復作為數字文化領域的一條重要應用分支,是基於文化文物研究,對消失的文化遺產用數字孿生等技術實現真實再現與歷史重現。這需要應用無損、環保技術對遺產保護狀態及風險因素進行識別、評估、防範和預防性控制。特別是解決大遺址內部深層結構檢測困難的問題,讓文物衰變過程可檢監測、可量化。


蘭州大學研究團隊將繆子成像這一創新技術應用於石窟寺等大型遺迹的勘察,無疑在文物保護領域擁有巨大的價值和重大的文化影響力。


目前,基於雲岡石窟這一場景,繆子技術科研團隊設想通過繆子成像技術進行三維密度成像驗證窟中存在隱藏空間結構的可能性以及基於繆子成像技術監測石窟密度分布隨雨水量的變化找到滲水渠道,為此團隊進行了一系列過程規劃:


首先,驗證利用繆子成像技術探測石窟結構的現場可行性;


其次,建立可交互的繆子成像分析線上平台,包括可行性分析工具、數據分析處理、反演成像等;


第三,針對石窟寺場景的硬體設計優化;


最後,形成針對石窟探測的標準化流程。


在共建過程中,蘭州大學團隊對繆子技術進行了場景化改良,繆子應用於中國的雲岡石窟相比2017年繆子應用於埃及的胡夫金字塔又有了一些不同和優化,


首先,採用繆子成像系統硬體存在差異,探元共建項目中繆子成像技術採用三稜柱塑料閃爍體,相同採集通道數量條件下,設備的位置解析度更高。


同時,結合自主研發的三維繆子成像反演演算法,基於多個點的測量數值,能夠實現真正意義上的三維成像與「體檢」。


騰訊探元計劃TOP20代表系列訪談(四)|蘭大運用「穿牆術」給石窟做CT - 天天要聞


一定程度上,雲岡石窟面臨的境況,是我國很多大型歷史遺址普遍面臨的共性問題。


或許通過此次合作,能探索出適用於大型遺址預防性保護的行業通用辦法。


而在接下來,繆子技術團隊還將與騰訊數字孿生技術結合,共同探索文物修復問題的解決方案,簡單來說:兩個技術內外結合可以更好的幫助大型文物進行數字化,數字孿生可以應用於大型遺址的外部立體數字化孿生,繆子成像技術可以探測文物內部結構,通過本次解決方案和方法論的進一步沉澱,兩個技術可以進行結合,應用於文物保護領域,並直接複製到全國石窟寺和其他大遺址、發揮更大的價值。


「探元計劃不僅給我們科技工作者帶來一個推廣的重要平台,也實現了技術與行業的結合,互惠互利,在科學技術解決現實痛點的同時也相互促進和共同成長。」劉志毅有感而發。


在蘭州大學團隊看來,參加本次探元計劃,對於繆子成像技術的普及化也有很大的幫助。


「通過本次騰訊探元計劃,不僅能夠通過我們的研究和技術去更好的助力文物修復,還讓我們可以更好地規範繆子成像項目流程,釐清繆子成像價值體系,明確目標用戶,清晰自身定位。也能夠完善用戶對繆子成像探測器的體驗,讓它變成真正意義上的產品,達到普及化的目的。」


團隊成員在採訪中也回憶道,參加探元計劃的整個過程,一來是跟行業相關的專家同行、各領域老師們的一種學習與交流,二來也是對繆子產品研發與落地應用邏輯的一種梳理;更重要的是緊跟國家政策,通過專家評審了解目前國家和整個行業的最新發展方向和需求,為未來研發方向指明道路。


03

探元,探的是無限可能

事實上,騰訊探元計劃背後藏著三個內核:


從系統的角度用生態思維驅動文化傳承保護,相比過去單純的撥款捐贈,更具有可持續性及豐富多元的社會價值實現;


在科技創新和數字化加持下,中華文化傳承將迎來一次效能革命,隨著越來越多文化遺產類項目落地湧現,不同行業的融合將形成良性循環的態勢;


將技術、產品、場景、解決方案、營銷、ip、持續性、穩定性、安全性等形成一個商業閉環,正如習近平總書記指出的那樣「充分發揮市場在資源配置中的決定性作用」「需求牽引供給、供給創造需求」,以市場規則為導向,以市場規律為基礎,在文物保護領域實現新的突破。


可以說,騰訊探元計劃不僅僅是一個技術方和場景方的撮合,它更像是一個建構好的場域,擁有自己的邏輯和體系,用可控的成本,放大前沿技術的價值,推動前沿技術更加快速地落地到實踐應用場景當中,從而促進整個行業實現變革性的發展。


探元,探的是無限可能。


創新往往都是自下而上,總是在不經意的邊緣地方出現:

實體店鋪的逐漸邊緣化,是由電子商務的革新所引起的;

鍵盤手機的淘汰,正由智能手機廠商的不斷創新所加速;

傳統出版業的衰落,背後是在線新聞網站和社交媒體等數字內容平台的蓬勃發展。


而今天,以chat gpt、aigc等新型人工智慧技術,正在創造一個全新的時代……


所有的創新起於微末,需要的是精心呵護和支持,探元計劃正是騰訊對這一關鍵過程的勇於踐行和無畏探索。


「現代管理學之父」彼得德魯克說:「企業是社會的器官。企業不是為它們自身而存在,而是為實現特定的社會目標而存在。」


企業存在的合理性的評判標準不僅是企業自身利益,還取決於社會層面的利益。


探元計劃正是騰訊企業社會責任的一個奮勇擔當及高效縮影。


在2021年,騰訊就成立了可持續社會價值事業部(ssv),探元計劃便是ssv數百個正在進行的項目中的一小部分。


馬化騰曾在ssv成立後,接受《南方周末》採訪時說,「社會價值就像是一片土壤,它是企業發展的根基,根扎得越深,長在上面的用戶價值和產業價值,才能更加枝繁葉茂;一家企業越往上生長,越需要厚植健康正確的社會價值,讓企業的根扎得更深更穩。」


ssv正是騰訊實現可持續社會價值的途徑之一。事實上,騰訊期待的是與各方共創者共同打造一個以科技創新為驅動,融合商業能力與社會目標的全新協作網路,它將是一個立體化的、系統化的、全球化的、多方共創的科技向善平台。


如騰訊探元計劃,用數字技術煥活傳統文化,以科技創新推動傳統文化的傳承與共享,騰訊人深知這絕非一朝一夕之功。


騰訊探元計劃將一直在路上,在一線,在探索;


騰訊也將一直在路上,在一線,在探索。



騰訊數字文化實驗室出品

監製:舒展

主編:閆國君

編輯:孟佳鈺


動漫分類資訊推薦

手機壁紙精選——星爺漫畫電影 - 天天要聞

手機壁紙精選——星爺漫畫電影

在星爺的世界裡,漫畫電影不僅是童年的回憶,更是藝術的創新。那些熟悉的場景,搞笑的情節,以及深入人心的角色,都成為了我們心中永恆的經典。每一張星爺的漫畫電影壁紙,都彷彿是一扇通往奇幻世界的門。它們用色彩豐富的畫面和細膩的人物描繪,帶我們穿越時空,回到那個充滿歡笑和感動的年代。
以產引才、以才促產、產才融合,181位海內外產業「良將」攜手上春山 - 天天要聞

以產引才、以才促產、產才融合,181位海內外產業「良將」攜手上春山

一年之計在於春,春和景明啟新程。3月28日,濟南市2023年度「海右計劃」產業領軍人才見面會召開。181名海內外高層次創新創業人才齊聚一堂,可謂是杜甫「海右此亭古,濟南名士多」這句千古名句的最好詮釋。人是「創」與「產」背後的核心「海右計劃」產業領軍人才支持工程是我市重點打造的招才引智品牌工程,多年來為我市引進...
追更新番!「清廉家庭」主題漫畫第十一期作品來啦 - 天天要聞

追更新番!「清廉家庭」主題漫畫第十一期作品來啦

原創 武漢市婦女聯合會 武漢女性親們,非常感謝大家對「清廉家庭」主題漫畫作品的關注!活動開展以來,收到來自全國各地漫畫愛好者的投稿,其中不乏一些著名漫畫家的作品,質量上乘,讓我們非常感動,倍受鼓舞。這一期帶給大家什麼樣的作品呢?讓我們直接欣賞吧。
不良人:李星雲的變化,不再是爛泥扶不上牆,如今成為真正大英雄 - 天天要聞

不良人:李星雲的變化,不再是爛泥扶不上牆,如今成為真正大英雄

目前,國漫《不良人》已播出了6季,動漫的質量也是越來越高了,尤其第6季獲得了「國漫巔峰」的標籤。值得一提的是主角李星雲的變化也十分明顯。從第1季到第6季,老李從小白到統帥的蛻變也成為了一大看點。接下來咱們就一起看下李星雲的變化。 第1季:夢想閑雲野鶴。在動漫《不良人》第1季里,主角李星雲幾乎一無是處。他身...
海賊王1112話情報:大媽復活變美,凱多斬殺桃之助奪回和之國 - 天天要聞

海賊王1112話情報:大媽復活變美,凱多斬殺桃之助奪回和之國

海賊王漫畫劇情還在未來島篇章,草帽一夥還沒有逃出未來島,他們遭遇了五老星的追殺,沒有任何機會逃跑,海軍把未來島團團包圍,想要逃出生天,估計還要看古代機器人。古代機器人的復活,必定會幫助草帽一夥逃出去,巨人族艾爾巴夫篇章即將開始,草帽一夥要前往巨人族冒險了。
吉卜力沉浸式藝術展開幕,近衛元博:還原經典場景,傳達匠人精神 - 天天要聞

吉卜力沉浸式藝術展開幕,近衛元博:還原經典場景,傳達匠人精神

4月9日,吉卜力工作室物語沉浸式藝術展全球首站於徐匯濱江上海國際傳媒港藝術中心舉辦開幕式,大麥總裁何弭,吉卜力工作室執行董事、製作業務部長兼総務部長西方大輔,株式會社創的創始人近衛元博,徐匯文旅領導金建紅以及國際傳媒港領導趙建軍等出席活動,共同見證吉卜力工作室全球首個沉浸式藝術展