5年浴火，800餘歲巴黎聖母院重生！馬斯克激動轉發，AI數字建模創奇蹟

【新智元導讀】時隔5年，巴黎聖母院終於完成修復，將在12月7日重新開放。在這場耗資數億歐元的浩大工程中，3D建模等關鍵AI技術發揮了關鍵作用，讓歷經800多年滄桑的教堂與現代科技完美融合。

歷時5年，巴黎聖母院終於重生了！

重建後的內部景觀，再次閃爍著這座歷經數百年哥特式建築的光輝。

就連馬斯克本人轉發影片，驚歎巴黎聖母院已完成修復。

2019年4月15日，一場突如其來的大火摧毀教堂尖頂，震驚了全世界。圍觀的路人默默注視，有的人甚至發出「我們一部分的文化靈魂在燃燒」的感慨。

當時，法國政府迅速制定了目標，誓要5年內重建巴黎聖母院。

據稱，這場毀滅性的災難動員了250多家公司，2000多名工匠，斥資約7億歐元（53億元）。

這場重建還多虧了AI，科學們對損壞的建築進行3D數字建模，並透過模擬去設計方案，還有無人機提供複雜的內部檢視等等。

涅槃重生後的巴黎聖母院，即將在12月7-8日正式對外開放。屆時，所有人將會見證到古老工藝與尖端科技的完美融合體。

重建巴黎聖母院，3D數字孿生

《國家地理》最新報道中，獨家揭秘修復後巴黎聖母院的內部。

巴黎聖母院被大火摧毀的地方不僅有尖頂，還有拱頂部分割槽域塌陷，以及屋頂，尖角閣的損壞。如下圖中紫色、黃色、紅色區域所示。

據統計，整個屋頂的修復使用了2400棵橡樹，內部2000多座雕塑和裝飾物也進行了重建。

在大火發生後不久，法國向全球建築師發出徵集設計方案的邀請。

值得一提的是，曾在2018年11月去世的Vassar College藝術學院副教授Andrew Tallon，在其生前便完成了對巴黎聖母院的掃描工作，各個角度的建築全景、3D和細節圖片。

Andrew Tallon在實地考察

為了快速重建，知名設計軟體巨頭Autodesk被請來開發巴黎聖母院的數字模型。

在那時，諸如現代建築資訊模型（BIM）軟體、強大雲端計算等技術加持下，建築師、工程師能夠開啟對教堂和周邊區域3D數字模型的搭建。

Autodesk的CEO Andrew Anagnost稱，3D建模能夠讓你真正理解建築物的內部結構和構造。

他們耗時一年多，建模出12000個物件、超30000平方米的石牆、超3900平方米的鉛製屋頂，以及186個教堂拱頂。

緊接著，又有一家設計公司Art Graphique et Patrimoine（AGP）參與了這場重建。因AGP在教堂被燒燬前曾對其內部大部分結構，進行了詳細的數字掃描。

AGP聯手Autodesk再次對現場進行了重新掃描，以瞭解火災對建築造成的變化。

然而，這是一個極其複雜的過程。

現場工作人員使用鐳射和攝影裝置去捕捉教堂的點對點3D幾何結構，同時還需遵守相關的嚴格規定。

鐳射掃描點雲資料，再構建巴黎聖母院的虛擬模型

隨後再將捕捉到的資料點，轉換成詳細的形狀和物件，並精確到單塊的建築石材。

由此，專家們才能清晰看到建築物是否在火災中出現位移情況，這在規劃重建過程中，對評估穩定性問題至關重要。

Autodesk副總表示，僅將這些點轉化成可以使用的物件，大約花費了一年的時間。

透過將兩個不同資料集組合在一起，工程師們不僅能看到屋頂的破損支出，還能看出主體結構是否發生了位移。

3D建模可以以1-2mm精度、每秒測量數十萬個點獲取建築的三維幾何資訊。

整個主體建模完成後，專案中建築師和工程師可以使用這個3D模型做各種工作。

比如，模擬重建教堂的不同照明方案，詳細規劃如何在教堂所在的巴黎小島上放置卡車、起重機和其他裝置。

AI還原古代遺蹟

除此以外，AI在幫助修復古蹟，還能做到什麼呢？

曾在2020年，一家著名旅遊公司Expedia透過徵集，讓藝術家將世界七大建築奇觀重建，並還原成他們當初的樣子。

這七大建築分別是，納什維爾的帕特農神廟、朱庇特神廟、英國尼克城堡、埃及的盧克索神廟、墨西哥太陽金字塔、科巴大金字塔。

帕特農神廟

無一例外的是，這七個建築不是殘缺，就是大面積被損換，得以AI才重塑出所有人看不到的建築。

從技術層面上講，AI在在古老建築修復領域主要涉及兩步：高精度成像的無人機技術，基於3D模型的AI數字化修復。

正如巴黎聖母院一樣，構建3D數字模型之前，需要以高精度影象作為基礎。

無人機能夠對建築的斷壁殘垣進行拍攝，無論是區域性還是整體，都需要精確成像。

甚至，某些破損的地方，研究人員還需要進行樣本採集和標定。

科巴大金字塔

有了一切影象資料之後，AI就會進行數字化虛擬修復，在殘存的建築影象上生成3D的修復效果。

目前，解決方法包含許多演算法，比如視覺特徵抽取與索引、相機引數恢復、幾何模型網格生成、深度神經網路2D或3D模型訓練、紋理合成等等。

鐘聲再次響起，內部修建樣貌

11月8日，巴黎聖母院北鐘樓再次敲響了鐘聲，這一聲跨越了5年的時間。

八枚鍾依次敲響，鐘聲持續了約5分鐘。

修復的幕後團隊正在進行全面的深度清潔，為即將盛大的開幕做準備。

聖母院的中殿修復的樣貌。

中殿中座椅和禮儀傢俱已擺放整齊。

閃閃發光的玫瑰窗。

已經修復完成的巴黎聖母院整體外觀如下。