當(dāng)考古遇上新科技

近日，三星堆出土的兩件國寶級(jí)大型青銅器實(shí)現(xiàn)了“數(shù)字化”復(fù)原，AI技術(shù)為其提供了強(qiáng)有力的支持。那么，你知道“數(shù)字化”復(fù)原是怎樣完成的嗎？以三星堆考古現(xiàn)場為例，哪些新科技正發(fā)揮著作用？在中國，科技考古還有哪些令人驚艷的操作？

(資料圖片僅供參考)

“拼對(duì)”成功，離不開AI

2023年6月10日，三星堆遺址祭祀?yún)^(qū)兩件“跨坑拼對(duì)”成功的大型青銅器再次引發(fā)人們的關(guān)注，通過三維掃描和3D模型等科技手段，兩件國寶以完整的形態(tài)清晰地展現(xiàn)在大眾視野中。

其中，銅獸馱跪坐人頂尊銅像通高1.589米，由2021年三號(hào)坑出土的銅頂尊跪坐人像和1986年二號(hào)坑出土的銅尊口沿、2022年八號(hào)坑出土的銅神獸組合而成。

而銅罍尊倒立鳥足頂尊神像通高2.53米，包括1986年二號(hào)坑出土的銅鳥足人像、2021年三號(hào)坑出土的爬龍銅器蓋和2022年八號(hào)坑出土的銅頂尊撐罍曲身人像、銅持龍立人像、銅杖形器等部分。

兩尊銅像不僅實(shí)現(xiàn)了“跨坑”拼對(duì)，也跨越了考古發(fā)掘工作的數(shù)十年。在這背后，人機(jī)智能協(xié)同考古發(fā)揮了重要的作用。

彼時(shí)，新一輪文物出土清理工作逐步推進(jìn)，專家們發(fā)現(xiàn)，三星堆許多先后出土在不同“祭祀坑”的文物其實(shí)是“一家人”。

然而，由于文物脆度高，且通身高度較高，實(shí)物拼對(duì)將面臨風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)文物會(huì)造成不可逆的損害。于是，一支由文物考古與前沿科技組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)誕生了。

首先，團(tuán)隊(duì)要對(duì)文物進(jìn)行全方位的掃描，并基于掃描數(shù)據(jù)對(duì)文物進(jìn)行三維建模，再通過AI智能計(jì)算分析，提取各個(gè)神像“碎片”的幾何特征信息，通過計(jì)算特征相似性得到匹配度。

接下來，工作人員需要具體分析“碎片”的受力，通過是否能達(dá)到受力平衡來判斷不同拼接組合的可能性，并通過量化數(shù)據(jù)驗(yàn)證兩件器物“合體”拼接的可行性。

最后團(tuán)隊(duì)基于專業(yè)文獻(xiàn)，結(jié)合三維技術(shù)確定合理的拼接方式，并對(duì)青銅文物進(jìn)行研究性材質(zhì)復(fù)原。

在這個(gè)過程中，智能計(jì)算能根據(jù)三維模型，便捷地計(jì)算和分析出文物的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，不同拼接位置的匹配程度、整體姿勢(shì)和受力情況等，全程為文物考古專家提供量化支撐依據(jù)。

“鳥槍換炮”的考古現(xiàn)場

事實(shí)上，三星堆的首次發(fā)現(xiàn)是在20世紀(jì)20年代，但受戰(zhàn)亂影響，當(dāng)時(shí)并未形成大規(guī)模的挖掘。

直到1986年，隨著三星堆一、二號(hào)器物坑的發(fā)掘，沉睡數(shù)千年的古蜀文明才真正重見天日，縱目面具、青銅立人、青銅神樹、黃金面具等一系列奇?zhèn)ス妍惖奈奈镒尶脊沤缯痼@。

然而，受當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件限制，文物發(fā)掘和后續(xù)保護(hù)措施都比較簡單。考古工作組缺乏人手時(shí)，會(huì)臨時(shí)派遣當(dāng)?shù)剞r(nóng)民參與發(fā)掘工作。據(jù)一位曾參與發(fā)掘的村民回憶，當(dāng)時(shí)的發(fā)掘現(xiàn)場，只用竹竿搭建個(gè)圍欄，挖出來的文物大多用紙包住后，就直接放進(jìn)木箱運(yùn)出去。

到了2021年，新一輪發(fā)掘“鳥槍換炮”，發(fā)掘坑上不僅蓋起了“空調(diào)房”，在發(fā)掘坑周圍還建立了“考古發(fā)掘艙”，有了它們，發(fā)掘現(xiàn)場就能達(dá)到恒溫恒濕的狀態(tài)，盡可能避免文物在出土?xí)r有所損壞。

在勘探與測繪階段，考古人員一方面要用高精度的激光全站儀與三維激光掃描技術(shù)測量文物數(shù)據(jù)，另一方面，還要用超景深顯微鏡發(fā)現(xiàn)在器物上附著的纖維紡織品或血液等物質(zhì)，以便立刻提取送檢，避免后續(xù)的粉化和飛化。

在提取文物的過程中，考古工作人員則會(huì)先用3D掃描儀進(jìn)行文物以及其周邊的信息數(shù)據(jù)搜集，通過3D打印機(jī)打印出石膏模型。據(jù)此制作硅膠保護(hù)套，將保護(hù)套貼合在文物上后，再使用套箱的方式提取文物。

對(duì)于特別脆弱的文物，考古人員還會(huì)使用新材料。例如，象牙會(huì)先用輕便的高分子材料進(jìn)行提取，快速進(jìn)行完剔除工作后再加入保護(hù)劑。

此外，現(xiàn)場還備有多功能考古工作艙。有機(jī)實(shí)驗(yàn)室、無機(jī)實(shí)驗(yàn)室、應(yīng)急分析實(shí)驗(yàn)室、微痕應(yīng)急保護(hù)實(shí)驗(yàn)室等，使得文物出土后很快就可以在現(xiàn)場進(jìn)行理化實(shí)驗(yàn)。

能“斷案”，還能“尋蹤”

“沉睡三千年，再醒驚天下。”三星堆遺址的發(fā)掘經(jīng)歷展現(xiàn)了我國科技考古的巨大進(jìn)步。然而，考古界對(duì)于科技的應(yīng)用卻絕不只在三星堆。

2009年，河南省南陽市曾公布過一項(xiàng)考古發(fā)現(xiàn)，曹操墓找到了。然而，這則新聞引發(fā)了廣泛的爭議。原來數(shù)年前，安徽省亳州市也曾發(fā)現(xiàn)過曹操墓。那么，究竟哪個(gè)才是真正的曹操墓呢？

隨后，考古專家前往亳州，通過古DNA生物科技鑒定法對(duì)亳州曹操墓中的出土牙齒進(jìn)行了DNA提取，在對(duì)比曹操后人的DNA后進(jìn)行反推，并最終確認(rèn)亳州的曹操墓是真的。

在遼寧省葫蘆島市，曾出土7枚“蜻蜓眼”（鑲嵌玻璃珠），這一物件在古埃及、西亞、中亞和中國都曾出現(xiàn)過。那么，如何判斷這些“蜻蜓眼”來自哪里呢？

考古工作者利用超景深顯微分析、X射線熒光光譜等技術(shù)，對(duì)七枚“蜻蜓眼”進(jìn)行了無損分析研究。最終通過玻璃化程度、玻璃工藝等特征，確定“蜻蜓眼”為“進(jìn)口貨”。

除了“斷案”精準(zhǔn)，遙感技術(shù)、衛(wèi)星影像、CT掃描等科技在考古“尋蹤”中也發(fā)揮著重要作用。

在陜西，來自中國空間技術(shù)研究院的科研人員利用無人機(jī)航攝以及空間數(shù)據(jù)建模等遙感技術(shù)，成功復(fù)原了秦始皇帝陵地貌，他們還根據(jù)遙感信息中細(xì)微的人類生存痕跡，還原了古代護(hù)陵人的生活軌跡。

在新疆，通過衛(wèi)星影像和實(shí)地考察，考古人員以較小的成本，在新疆羅布泊發(fā)現(xiàn)了《水經(jīng)注》記載的“注賓城”，并在樓蘭古城附近確認(rèn)了“目”字形和橢圓放射狀兩種人工灌溉遺跡。

在四川，電子科技大學(xué)與中國地質(zhì)調(diào)查局成都中心等多家單位組成的聯(lián)合探測團(tuán)隊(duì)，對(duì)“江口沉銀”水下遺址，開展了CT掃描試驗(yàn)，并運(yùn)用了水上電阻率成像法、高精度磁法、頻率域電磁法、兩棲雷達(dá)等探測技術(shù)，掌握了約70萬平方米的“3D藏寶圖”，大大提升了未來江口沉銀遺址的發(fā)掘效率。

如今，當(dāng)我們?cè)俅芜甸_歷史之門，以科技為名的燈光已然可以穿過層層迷霧，幫助我們呈現(xiàn)出更加完整、豐富、生動(dòng)的歷史面貌。

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