聽文物講故事丨“長江口二號”水下考古催生多少“黑科技”

2022年11月21日20:04

  新華社上海11月21日電 題:“長江口二號”水下考古催生多少“黑科技”

  新華社記者孫麗萍、丁汀

  採用世界首創的“弧形梁非接觸文物整體遷移技術”, 我國迄今水下考古發現的體量最大的木質沉船——長江口二號古船21日在長江口水域成功實施整體打撈。

  在尋找和打撈長江口二號古船過程中,科學家們跨界“組團出擊”,以硬核科技賦能中國水下考古,催生出不少技術創新:“精海”系列無人艇,智能探測長江口二號古船位置、掩埋情況、周圍環境;採集海底極其微弱的“波浪能”,為長時間監測保護長江口二號古船及船載文物的水下裝備充電;用計算機模擬長江口水域的“滄海桑田”,嚐試解密長江口二號古船沉沒原因……

  水下考古環境複雜、難度極大。長江口水下渾濁不清,幾乎拍不到任何有價值的文物圖像信息,給考古團隊帶來了巨大挑戰。

  2014年,負責長江口二號古船項目的上海文物保護研究中心副主任翟楊向上海大學無人艇工程研究院發出請求:“能不能給我們做一個智能的水下攝像系統,在長江口非常渾濁的水域里也可以拍到海底的文物?”

  11月20日,上海大學“精海”無人艇參與長江口二號古船現場打撈作業。(受訪者供圖)
  11月20日,上海大學“精海”無人艇參與長江口二號古船現場打撈作業。(受訪者供圖)

  隨後長達8年的時間里,執掌上海大學無人艇工程研究院的“80後”女將彭豔帶著一支50多人的研究團隊迎難而上,陸續研發出“水下沉船自動識別輔助系統”、全球首艘“智能化立體采樣無人艇”及“機器人水下考古裝備”等科研成果,不斷向前拉動長江口二號水下考古“進度條”。

  然而,當拍攝的水下視頻傳回來時,發現視頻里的青花瓷、陶罐模模糊糊,只能看出個輪廓,根本看不到顏色、紋飾等細節。怎麼辦?

  上海大學無人艇工程研究院總工程師李曉毛擅長圖像處理,經過反複試驗,他終於找到了增強圖像的方法。用上這個新技術,水下拍攝的青花瓷器圖像瞬間變得清晰。

  彭豔團隊實現的另一項科研突破是破解了超低頻能量收集的國際性難題,把海底洋流的“波浪能”高效收集起來,利用環境動能為海底的文物監測設備供電,從而實現大規模、不間斷地對海底文物進行監測保護。

  “在探摸長江口二號古船的幾年中,我們發現了一種叫‘電磁突變’的現象,把海底波浪能的能量密度整整提升了47倍。現在,我們的設備在水下監測文物,只需要配上手機充電器大小的充電裝置,就可以實時收集海底波浪能,長時間帶電工作了。”彭豔說。

  上海大學無人艇工程研究院和人工智能研究院還為長江口二號古船量身定製了“精海6號”環境探測無人艇,在艇肚子裡攜帶了80釐米直徑的圓柱形“采樣蛋寶寶”,到作業區域後自動布放到沉船區域採集數據。

  11月20日,上海大學無人艇團隊在長江口二號古船打撈項目現場調試探測儀器。(受訪者供圖)
  11月20日,上海大學無人艇團隊在長江口二號古船打撈項目現場調試探測儀器。(受訪者供圖)

  彭豔是國家傑出青年科學基金獲得者,她帶領的團隊年齡梯度從“60後”到“90後”,一直奮戰在我國海洋一線,是一個多學科交叉融合的技術團隊,其中包括控製工程、人工智能、機械、計算機科學、力學、數學等眾多學科門類。

  彭豔介紹說,目前上大團隊正在加快構建水下考古人工智能知識圖譜。“這種人工智能的水下考古知識譜系,會存儲與中國曆史、人文、地理、海洋以及文物相關的海量大數據。人工智能可以自己分析整合各種圖像、文本、視頻、文字,像福爾摩斯一樣為水下考古挖掘整理各種線索。”

  她暢想,未來的水下考古再也不是一個高度危險和枯燥的行業,而是高度智能化的——人工智能可以建議水下考古工作者去哪裡尋找有價值的沉船;包括無人艇隊、無人機等在內的“人工智能考古大軍”可以自動搜尋確認海底目標……人工智能還可以應用元宇宙技術讓觀眾沉浸式感受水下考古全過程,彷彿身臨其境進入考古現場。

  “當人工智能科技碰撞考古學科,一切皆有可能。”彭豔說。

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