長城修繕不比其它可放在室內(nèi)完成的文物修繕，其修繕過程從勘察到施工都存在著極大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的勘察手段十分原始，大部分工作需要工作人員親歷親為，如進(jìn)行田野調(diào)查、整合地理信息成果、整理圖像數(shù)據(jù)等。修繕施工需遵循著“修舊如舊”的文物修繕原則，而傳統(tǒng)勘察手段極難滿足修繕施工所需要的數(shù)據(jù)。
2014年，國家文物局印發(fā)了《長城保護(hù)維修工作指導(dǎo)意見》。《意見》強(qiáng)調(diào)了長城保護(hù)的這一原則，稱“長城保護(hù)維修必須保持長城的原形制、原結(jié)構(gòu)，優(yōu)先使用原材料、原工藝”。
在勘察階段，傳統(tǒng)的勘測數(shù)據(jù)來源以田野調(diào)查為參考，以整合處理的基礎(chǔ)地理信息成果為基礎(chǔ)，并結(jié)合了彩色數(shù)字正射影像。2006年，中央政府發(fā)布了《長城測量內(nèi)容與方式》一文，文中介紹了更先進(jìn)的測量工作主要由“飛機(jī)遙感實測長城”結(jié)合人工完成的遺址土壤鑒定、通過地理信息系統(tǒng)技術(shù)還原長城全貌、以及通過全球衛(wèi)星定位技術(shù)定位地理坐標(biāo)這三類途徑完成。
傳統(tǒng)的勘察手段完全不能保證還原精度，而由人工完成對大量圖片的處理讓勘察過程就耗時驚人，為后續(xù)的修繕施工帶來了諸多不便，也并不能完全滿足施工需求。而傳統(tǒng)的勘察手段只能局限于人可以踏足的部分，那些人類難以涉足的處于險峻之地的長城，我們能做的曾非常少。
英特爾與文保基金會合作的首個項目就是利用英特爾人工智能技術(shù)修繕幾百年來從未用技術(shù)手段系統(tǒng)修繕過的箭扣長城。英特爾的解決方案將是一個全新的探索，先進(jìn)的無人機(jī)航拍和人工智能技術(shù)將被投入勘測、3D建模及數(shù)字化修復(fù)、及修繕工程人力物力成本估算等多個步驟，英特爾的計算技術(shù)將深度參與其中。 修繕長城需要幾步？傳統(tǒng)手段 VS． 英特爾人工智能英特爾的方案是，基于Xeon至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器，英特爾固態(tài)盤，同時結(jié)合OpenMP／MPI并行優(yōu)化技術(shù)，采用針對英特爾CPU優(yōu)化的英特爾？深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)核心函數(shù)庫（MKL－DNN），以及面向英特爾架構(gòu)優(yōu)化的深度學(xué)習(xí)框架Tensorflow等工具，高效地實現(xiàn)長城3D建模和數(shù)字化修復(fù)，并達(dá)到厘米級精度的效果。
英特爾至強(qiáng)服務(wù)器，為人工智能的開發(fā)者提供了全套的開發(fā)工具鏈，允許開發(fā)者根據(jù)深度學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)復(fù)雜度對內(nèi)存的需求按需配置。在此基礎(chǔ)上，英特爾中國研究院和武漢大學(xué)將開發(fā)出長城缺損／裂縫識別與定位，數(shù)字化修復(fù)的深度學(xué)習(xí)算法，包括長城缺損／裂縫識別與定位，及長城數(shù)字化模型虛擬修復(fù)。
針對損毀及裂縫類型，研究人員在正常的和損毀的長城3D模型上進(jìn)行樣本采集和標(biāo)定，獲取足夠多的樣本數(shù)據(jù)，用于訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，并針對3D模型的不同視角的2D視圖和剖面圖，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)樣本的訓(xùn)練分析，形成對典型損毀模式的識別能力。
當(dāng)一段長城的損毀部位識別出來之后，AI就會進(jìn)行數(shù)字化的虛擬修復(fù)，在損毀的模型上生成3D的修復(fù)效果和磚墻紋理，并獲得物理修繕?biāo)璧墓こ塘康臄?shù)據(jù)，作為對物理修繕的參考建議。在數(shù)字化修復(fù)中，大運(yùn)算量的2D／3D模型生成技術(shù)將得到應(yīng)用。無論是2D還是3D模型的生成網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，其數(shù)據(jù)輸入量和運(yùn)算量都是驚人的，只有英特爾至強(qiáng)服務(wù)器能夠提供完整的支持。
英特爾AI的數(shù)字化修復(fù)會遵循“修舊如舊”的文物修繕原則，為長城修繕工程提供詳細(xì)的位置、效果和所需工程量的估計，作為實際工程有效的參考和對照。
有了英特爾人工智能技術(shù)的參與，勘測過程中不再需要工人飛檐走壁冒生命危險實地查看長城的損毀情況。依靠英特爾人工智能技術(shù)達(dá)到厘米級精度的3D建模和數(shù)字化修復(fù)手段將是長城保護(hù)的新出路。本次合作為未來人工智能技術(shù)在文物保護(hù)方面的應(yīng)用的拓展提供了良好的技術(shù)思路啟發(fā)。
