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》?！兑庖姟窂?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(shí)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(shí)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(xiǎn)峻之地的長城，我們能做的曾非常少。

英特爾與文保基金會(huì)合作的首個(gè)項(xiàng)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(gè)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(gè)步驟，英特爾的計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)別能力。

當(dāng)一段長城的損毀部位識(shí)別出來之后，AI就會(huì)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(huì)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(jì)，作為實(shí)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(xiǎn)實(shí)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)。