最险峻的明代长城如何修缮？靠AI

AI浪潮，其实不算什么新鲜事。只不过从2010年至今的第3次浪潮中，高性能计算力量、和深度学习路线的结合，是人类到目前为止向终极AI冲刺最成功的一次。

但人们很快就发现，虽然新一代的人工智能浪潮有了更强力的工具，但它们距离终极的AI依旧很远。在向“AI解决一切”迈进之前，首先实际上要解决的是AI首先“能干什么”的问题。

但你有想过AI能帮长城解决什么问题么？ 

亟待修缮的“珍惜”长城

长城是世界上体量、规模最大的线性文化遗产，也是一个重要的中国文化象征。它的修建，横贯了中国的数个朝代，前后跨越了接近2000年时间。但大家所记住的，可能被重新翻修过，重新包装成景点的“八达岭长城”。 

而就在“八达岭长城”的东北边50公里左右的地方，实际却有一小段极少人进入的“野长城”——箭扣长城。它的美不同于八达岭的壮观，而是更加原始更加险峻。甚至成为常年上榜的北京周边遇险地榜首。为什么这么多人宁愿冒着这样的风险，也要去爬箭扣呢？

箭扣长城标准的“风景照”足以解释一切：

险峻的地形、碉楼连续耸立山巅的“绝境”；每一级台阶4、5层青砖高，人只能侧行而上；最后是那些已经残损到原来面貌“所剩无几”的段落，不仅碉楼已经被“磨平”，就连阶梯也早已不见。

“致命”但同时历史研究价值突出，也让箭扣在2017年终于开始了修缮，这也预示这箭扣一系列修缮工作正式开始。按照之前的规划，将有大约7000余米的长城将会被修缮贯通，并最终和东边的慕田峪长城联通起来，对外正式开放。

对于修缮工作而言，最难的不是其他，正是“箭扣长城”的险，多段长城直接坐落在山脊山巅之上，旁边就是落差几十米的深渊。如果是按照传统的方法，无论是勘测、测量、后期的处理，只能凭借人力用尺子、全站仪完成，耗时耗力，尤其是箭扣长城大多位于险峰断崖之上，周边草木茂密，人员想要到达施工现场可谓险阻重重。

幸好，我们现在已经有了AI。

先让箭扣长城在虚拟世界“重生”

英特尔中国研究院、英特尔数据中心事业部，以及武汉大学测绘遥感国家重点实验室的合作下，一个名为“人工智能助力修缮箭扣长城”的项目随即成立，目标是数字化还原长城修缮前后的状态，有利于修缮保护以及进一步研究。究竟他们实际是怎么做的呢？

首先，英特尔请来了一位帮手——英特尔最新款猎鹰8+无人机，拥有6个旋翼的它，可以在空中实现悬停，也可以在操纵下平稳地向一个方向飞行，对城墙进行整体和局部的航拍和精确成像。

而在数据采集上，数据的量超乎想象的多：一段短短的700米的长城，猎鹰8+无人机采集了上万张高分辨率图像，原始数据超过200GB。

这还只是原始数据，在后续计算过程中，还会产生超过100GB的中间和仿真数据，即便是高性能的计算，处理如此庞大的数据量也极其复杂。很明显，这样的数据处理需求，一般电脑肯定满足不了。

而在庞大数据量之上，则是更加复杂的计算过程，尤其是多种AI算法的加入。例如觉特征抽取与索引，相机参数恢复，光束平差（bundle adjustment），稠密匹配，几何模型网格生成，深度神经网络2D及3D模型训练，纹理合成等。

好在英特尔是有能力解决这一系列需求的少数人选之一，在最终方案中不仅用上了英特尔最新的硬件，如Xeon至强可扩展处理器，傲腾固态盘，同时英特尔针对AI算法优化的一系列软件例如深度神经网络数学核心函数库（MKL-DNN）等也起到了很大的作用。让整个数字化分析和修缮过程得以高效进行。

在这一系列基础技术之上，英特尔（中国）研究院和武汉大学还开发出了专门应对长城缺损/裂缝识别与定位，数字化修缮的深度学习算法。在数据采集，数字建模，真正识别出来长城具体损毁情况之后，AI就会进行数字化的虚拟修缮，在损毁的模型上生成3D的修缮效果和砖墙纹理，并获得物理修缮所需的工程量的数据，作为对物理修缮的参考建议。

至此，这一段箭扣长城实际上就已经在虚拟世界获得了“重生”。

虽然这些修缮目前还只停留在虚拟世界中，但这些参考建议其实对于整体修缮工作的部署有巨大的意义，将会成为实际工程有效的参考和对照。

有趣的是，这早已不是英特尔在文化遗迹上应用AI的唯一案例。2017年底，英特尔已经联合德国魏玛包豪斯大学和来自萨克森·安哈尔特州文物保护基金会的专家，利用先进的商用无人机技术协助检测和评估15世纪德国哈尔伯施塔特大教堂的受损情况。

用AI记录下人类的轨迹

作为人类文明史的见证，遍布全球的各种文化遗迹，意义极其远大。尤其是在机械、甚至人工智能从重复性比较强的工作逐渐取代人类的角色，人们逐渐失去生产力价值的当下。

如何能够为自己、甚至为全人类找到生产力之外的全新生存价值，实际上已经迫在眉睫。其中一个最有可能的答案，来自于创造性。人类天生就在不断破坏，但同时也在不断创造。而AI正好能作为最好的工具，一遍将人类的创造“重复性”地生产出来，一遍也可以将所有这些创造纪录下来，不论时间多么久远、不论这些创造已经多么残破。

最终得到的这一条“时间轴”，或许就是人类存在的终极意义。

究竟如何才能解决“将人类的创造全部纪录下来”这个大问题，或许将会是接下来科技所需要解决的一个大问题。可以肯定的是，AI应该是其中最被需要的技术之一。