復建歷史建築與文物的工作常常需要歷時數年，利用 3D 建模、卷積神經網路、對抗生成網路等人工智慧技術，能夠為重建、修復工作提供指導與參考建議。
一場猝不及防的大火，讓整個法國都陷入悲傷。
「世間好物不堅牢，彩雲易散琉璃脆」。歷時 180 年建成，至今已 800 多歲的世界瑰寶巴黎聖母院，在法國當地時間 2019 年 4 月 15 日傍晚被大火侵襲。
大火曾燒燬的不止巴黎聖母院
這座充滿了藝術氣息的文物建築，躲過了戰火的摧殘和歲月的侵蝕，卻在修繕的時候，被意外的大火毀滅。
「文物生命只有一次，失去就不會再來。」
據報導，經消防員搶救之後，巴黎聖母院的兩個鐘樓和正面建築保持完整，但三分之二的屋頂已被大火損毀。除了標誌性的塔尖倒塌，木質屋架也不復存在，而有著「天堂之花」之譽的玫瑰花窗卻奇蹟般的倖存了下來。
大火毀壞歷史建築和文物已經不是第一次。 而每次的修復與重建都是漫漫長征路。巴黎聖母院重建過程預計至少需要 10 年，在此期間，巴黎聖母院將不再對外開放。
在人工智慧飛速發展的今天，技術能否幫助我們復原這些世界瑰寶呢？
他用鐳射掃描記錄了數字模型
萬幸的是，已故的瓦薩大學( Vassar College )藝術學教授 Andrew Tallon，在其生前完成了對巴黎聖母院的鐳射掃描工作。
Tallon 採集了多個角度的建築全景、3D 資訊和細節圖片。他在大教堂內部和細節特徵上進行鐳射掃描，用三維存檔的技術，精確（1-2mm 精度）快速地（每秒測量數十萬個點）獲取了建築的空間立體資訊，構建了一個完整的數字模型。
他在 2014 – 2015 年的工作十分細緻，也得到了一些有趣的發現：比如國王畫廊已經從鉛錘中移開了約一英尺；巴黎聖母院的內部柱子並沒有完美對齊等。
Tallon 在去年年底離世，他留下的數字資訊，能夠為巴黎聖母院的修復工作提供三維模型，讓它在重建過程中有據可依。
對於突如其來的災難，留有 3D 模型的建築固然是幸運的，那如果沒有進行相應的操作，又該怎麼辦呢?
從圖片還原遺蹟
一家叫 Iconem 的公司，通過 Microsoft AI 構建了一個 AI 模型，能根據建築物以往的實景照片，還原遺蹟被損壞前的 3D 影象。
為了重構遭到戰爭荼毒的巴爾米拉古城（ Ancient city of Palmyra ，該古城 2015 年被極端恐怖組織伊斯蘭國佔領，隨即遭到破壞），Iconem 利用攝影測量技術，通過 5 萬多張巴爾米拉古城的實景照片，重現了古城逼真的電子模型。
雖然沒有直接完成最後的修補，但如果要對建築進行實體修復，這將會是關鍵的一步。
截止目前，Iconem 已經通過 AI 技術，構建了許多被損壞遺蹟的資料模型，包括北蘇丹的 Meroe 金字塔、利比亞圓形劇場、伊朗阿拉穆特古城堡等。
Intel 用機器學習技術幫助長城修繕
Intel 也利用 AI 技術，幫助箭扣長城的修繕工作。
面對自然災害侵蝕以及人為損壞，箭扣長城急需修繕。但其地勢險峻，為修繕工作增加了一定難度。
Intel 中國研究院、Intel 資料中心事業部，以及武漢大學測繪遙感國家重點實驗室共同合作，通過無人機結合 AI 演算法，助力箭扣長城修繕專案。
據悉，修繕的過程主要分三個步驟來進行：
1、採集高精度影象
在箭扣長城保護專案中，使用 Intel 最新款獵鷹 8+ 無人機，對城牆進行長城整體和區域性的航拍和精確成像；
2、3D 建模和損毀部位的人工智慧識別
藉助最新的伺服器，快速分析處理高解析度影像資料，產生完整的高精度長城影像 3D 模型，再利用人工智慧演算法在 3D 模型上識別出需要被修繕的部分，提供裂縫和塌方等破損的測量資料，用於指導物理修復。
3、3D 模型的人工智慧數字化修復
在 3D 模型損毀識別基礎上，利用最新的 3D 模型對抗生成網路，以及迴歸卷積網路，對城牆缺損部位進行數字化修復，並對實際的長城修繕和維護提供指導和參考建議。
當然，最終的修補工作還是要靠工人或者工人操縱的機械來完成。
技術從視覺和體驗上帶來進展
雖然技術讓我們看到了希望，但不得不承認的是，AI 只能提供修復的建議和參考，並不能完全地復原巴黎聖母院。
去年巴西博物館的火災，也讓大量的珍藏文物化為灰燼，但它全面開始重建也要等到 2021 年。所面對的是來自資金、技術等各方面的阻力。
而折中的辦法，就是利用數字虛擬的方式，在影像上實現復現。比如騰訊和巴西博物館合作，通過網路使用者，大量徵集有關巴西博物館的照片，使用影象識別和大資料等形式，構建一個數字化的虛擬博物館。
DeepMind 的研究人員，也在去年提出了一項將圖片轉化為 3D 場景的技術。他們利用生成查詢網路（Generative Query Network，簡稱 GQN），結合 VR 技術，將舊照片中的場景重現。
GQN 的原理示意圖，論文名稱：
《 Neural scene representation and rendering 》
這讓人們可以獲得「身臨其境」的感受。比如「回到過去」，體驗一把兒時睡過的搖籃，甚至去「參加」父母的婚禮。
技術只能提供幫助，但無法完全重建
反觀現有的技術和手段，儘管有多種方法能實現數字化的還原，但必須承認一個事實，獨一無二的巴黎聖母院，在大火燃燒、濃煙翻滾之際，就永遠的離我們而去了，而完全的物理重建是一項不可能的工作。
我們都清楚，數字模型只能是帶來參考，或者呈現出虛擬的影像，而那些獨特的建築和藝術品，只能留在那些見識過它們美麗的人心中。
事實上，很多文物的修復工作依然要靠人工去完成。紀錄片《我在故宮修文物》就向我們講述了一代一代修復大師用匠人精神化腐朽為神奇的故事，敦煌壁畫也同樣是修復師歷經 6 年的工作才得以復原。
因此，我們提倡技術，並不是因為技術萬能，只是因為技術還不足以上升到道德層面。也許現在的技術，並不能還原一座藝術殿堂給我們。但至少技術的進步，能讓我們面對此類的事件時，能夠保持理性，並且懷有希望。