本文转自公众号 新智元
巴黎圣母院浴火重生，AI帮上了大忙
历时5年，巴黎圣母院终于重生了！
重建后的内部景观，再次闪烁着这座历经数百年哥特式建筑的光辉。
就连马斯克本人转发视频，惊叹巴黎圣母院已完成修复。
2019年4月15日，一场突如其来的大火摧毁教堂尖顶，震惊了全世界。围观的路人默默注视，有的人甚至发出「我们一部分的文化灵魂在燃烧」的感慨。
当时，法国政府迅速制定了目标，誓要5年内重建巴黎圣母院。
据称，这场毁灭性的灾难动员了250多家公司，2000多名工匠，斥资约7亿欧元（53亿元）。
这场重建还多亏了AI，科学们对损坏的建筑进行3D数字建模，并通过模拟去设计方案，还有无人机提供复杂的内部视图等等。
涅槃重生后的巴黎圣母院，即将在12月7-8日正式对外开放。届时，所有人将会见证到古老工艺与尖端科技的完美融合体。
#01
重建巴黎圣母院，3D数字孪生
《国家地理》最新报道中，独家揭秘修复后巴黎圣母院的内部。
巴黎圣母院被大火摧毁的地方不仅有尖顶，还有拱顶部分区域塌陷，以及屋顶，尖角阁的损坏。如下图中紫色、黄色、红色区域所示。
据统计，整个屋顶的修复使用了2400棵橡树，内部2000多座雕塑和装饰物也进行了重建。
在大火发生后不久，法国向全球建筑师发出征集设计方案的邀请。
值得一提的是，曾在2018年11月去世的Vassar College艺术学院副教授Andrew Tallon，在其生前便完成了对巴黎圣母院的扫描工作，各个角度的建筑全景、3D和细节图片。
Andrew Tallon在实地考察
为了快速重建，知名设计软件巨头Autodesk被请来开发巴黎圣母院的数字模型。
在那时，诸如现代建筑信息模型（BIM）软件、强大云计算等技术加持下，建筑师、工程师能够开启对教堂和周边区域3D数字模型的搭建 。
Autodesk的CEO Andrew Anagnost称，3D建模能够让你真正理解建筑物的内部结构和构造。
他们耗时一年多，建模出12000个对象、超30000平方米的石墙、超3900平方米的铅制屋顶，以及186个教堂拱顶。
紧接着，又有一家设计公司Art Graphique et Patrimoine（AGP）参与了这场重建。因AGP在教堂被烧毁前曾对其内部大部分结构，进行了详细的数字扫描。
AGP联手Autodesk再次对现场进行了重新扫描，以了解火灾对建筑造成的变化。
然而，这是一个极其复杂的过程。
现场工作人员使用激光和摄影设备去捕捉教堂的点对点3D几何结构，同时还需遵守相关的严格规定。
激光扫描点云数据，再构建巴黎圣母院的虚拟模型
随后再将捕捉到的数据点，转换成详细的形状和对象，并精确到单块的建筑石材。
由此，专家们才能清晰看到建筑物是否在火灾中出现位移情况，这在规划重建过程中，对评估稳定性问题至关重要。
Autodesk副总表示，仅将这些点转化成可以使用的对象，大约花费了一年的时间。
通过将两个不同数据集组合在一起，工程师们不仅能看到屋顶的破损支出，还能看出主体结构是否发生了位移。
3D建模可以以1-2mm精度、每秒测量数十万个点获取建筑的三维几何信息。
整个主体建模完成后，项目中建筑师和工程师可以使用这个3D模型做各种工作。
比如，模拟重建教堂的不同照明方案，详细规划如何在教堂所在的巴黎小岛上放置卡车、起重机和其他设备。
#02
AI还原古代遗迹
除此以外，AI在帮助修复古迹，还能做到什么呢？
曾在2020年，一家著名旅游公司Expedia通过征集，让艺术家将世界七大建筑奇观重建，并还原成他们当初的样子。
这七大建筑分别是，纳什维尔的帕特农神庙、朱庇特神庙、英国尼克城堡、埃及的卢克索神庙、墨西哥太阳金字塔、科巴大金字塔。
帕特农神庙
无一例外的是，这七个建筑不是残缺，就是大面积被损换，得以AI才重塑出所有人看不到的建筑。
从技术层面上讲，AI在在古老建筑修复领域主要涉及两步：高精度成像的无人机技术，基于3D模型的AI数字化修复。
正如巴黎圣母院一样，构建3D数字模型之前，需要以高精度图像作为基础。
无人机能够对建筑的断壁残垣进行拍摄，无论是局部还是整体，都需要精确成像。
甚至，某些破损的地方，研究人员还需要进行样本采集和标定。
科巴大金字塔
有了一切图像数据之后，AI就会进行数字化虚拟修复，在残存的建筑图像上生成3D的修复效果。
目前，解决方法包含许多算法，比如视觉特征抽取与索引、相机参数恢复、几何模型网格生成、深度神经网络2D或3D模型训练、纹理合成等等。
#03
钟声再次响起，内部修建样貌
11月8日，巴黎圣母院北钟楼再次敲响了钟声，这一声跨越了5年的时间。
八枚钟依次敲响，钟声持续了约5分钟。
修复的幕后团队正在进行全面的深度清洁，为即将盛大的开幕做准备。
圣母院的中殿修复的样貌。
中殿中座椅和礼仪家具已摆放整齐。
闪闪发光的玫瑰窗。
已经修复完成的巴黎圣母院整体外观如下。
参考资料：
https://x.com/elonmusk/status/1859593835535331439
https://www.forbes.com/sites/tonybradley/2024/11/21/restoring-notre-dame-a-triumph-of-art-innovation-and-resilience/
https://www.fastcompany.com/90881189/digital-modeling-restoring-notre-dame-cathedral
https://www.nationalgeographic.com/history/article/notre-dame-cathedral-restoration-reopening
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