AI破解烧成灰烬的2000年前庞贝古卷

AI 第一次让人类无需打开卷轴，就完整虚拟展开并阅读了一卷近 2,000 年前的古代卷轴。

公元 79 年, 维苏威火山爆发，庞贝毁灭，在十几公里之外的古代海滨城市赫库兰尼姆（Herculaneum），一座私人图书馆被火山灰瞬间掩埋，其中数百卷莎草纸卷轴全部被烧成木炭。

几个世纪以来，这些被烧毁的古代卷轴一直是个“未解之谜”。它们曾被埋藏在炽热的岩石、火山灰和熔岩之中，如今已高度碳化。自 1752 年被发现以来，人们曾尝试过各种方法来解读这些卷轴。

例如尝试将它们剖开，用刀刮掉每层古老的纸张；或者在纸层间注入水银；又或者将它们浸泡在明胶和醋酸的混合物中……但是没有人敢将它们完全打开，因为这很有可能加速这些卷轴彻底被摧毁的速度，也有可能因此让它们变得无法辨认。

如今，研究人员在机器学习方法的帮助下，第一次完整虚拟展开了一卷赫库兰尼姆古卷，并以完全非侵入式的方式成功读取其中保存下来的文本内容。他们共识别出约 20 列文字，虚拟展开后总长度约 1.5 米。这是目前已完成完整虚拟展开的赫库兰尼姆卷轴中最古老的一卷，探讨了伦理、艺术和人类行为。

“我认为这是一个具有里程碑意义的时刻，因为从现在开始，我们将更多地谈论文本，而不是谈论技术，”肯塔基大学计算机科学家 Brent Seales 说道。他曾在 21 世纪初开发了第一种无需触摸即可数字化展开卷轴的方法。

肯塔基大学团队结合粒子加速器的先进成像技术，逐步揭示了卷轴中可供纸莎草学家分析的不同部分。最初，他们只能识别出一个由字母组成的希腊单词，然后逐渐发现了短语。现在，研究人员已经能够解读多份卷轴上至少 230 列的文本。

在这次的新发现中，还包括此次新发现还包括加达拉哲学家 Philodemus《论神》的多个新章节，为这部古典哲学著作补充了此前未知的内容。此前，人们只了解到这部作品只有一章，但最新发现显示，其一份卷轴中提到它有八章。根据书名和 Philodemus 的其他著作，新发现的诸如“天意”、“未来之事”和“不可见之物”等词句，将这部作品的探讨方向指向了是伊壁鸠鲁神学。

除了技术方面的进步，这些卷轴也成为维苏威挑战赛（Vesuvius Challenge）的焦点。这项公开挑战赛于 2023 年启动，它将一个长期存在的学术难题转变为一场全球性的公开竞赛。这项比赛由 Brent Seales 与硅谷投资人 Nat Friedman、Daniel Gross 合作发起，迄今已累计颁发 180 万美元奖金。

高度碳化，是成像技术中最大的挑战。那么，研究人员究竟是如何通过技术手段实现古卷阅读的？

这一突破得益于技术的进步，来源于英国钻石光源和法国欧洲同步辐射装置（ESRF）的主要国际设施中的高分辨率微型 CT 扫描。钻石光源利用强烈的同步辐射产生的 X 射线进行成像，与传统的实验室仪器相比，它的分辨率水平具有显著优势。

研究人员利用粒子加速器产生的特制光束，将大量二维断层图像重建为三维数字模型。最终的扫描结果极其精细----单个像素约为 2 微米，但成本也高。据 Seales 预估，扫描一个卷轴需要约 20 到 24 小时，而同步辐射装置一周的机时成本高达 25 万美元。

图丨研究团队利用激光扫描了一份赫库兰尼姆古卷（来源：EduceLab）

解读这些扫描数据的难度是由多种因素共同决定的，文物的几何形状就是其中的因素之一。研究人员之所以选择赫库兰尼姆卷轴 1,667 号（PHerc.1,667）卷轴，是因为它整体结构相对规整----圆柱形且没有被过度压缩。该卷轴宽约 2 厘米，高约 8 厘米，是曾经完整卷轴的一部分。

接下来的难点是，如何虚拟地展开卷轴？这需要将近 2,000 年来紧密卷叠在一起的纸莎草层逐层分离，然后将切片展平并拼接成一幅完整的图像。

即便如此，由于纸张已完全烧焦，上面的墨迹未必能用肉眼辨认。因此，研究人员通过纸莎草学家标注过的现有卷轴碎片，训练模型恢复几乎无法辨认的墨迹，以便专家在此基础上进行分析和解读。

此次挑战的纸莎草学家团队负责人 Federica Nicolardi 说：“技术的难点在于，如何处理残缺不全的材料。纸莎草纸是用大写字母书写的，且单词之间没有空格。大多数情况下，标点符号要么没有，要么非常有限。所以你需要阅读、理解句法并进行解读。”

即使是残缺不全的文本，也能帮助研究人员拼凑出文本的某些特征。虽然 PHerc. 1667 的作者身份尚不明确，但通过其中出现的 horme（冲动）和 phronesis（实践智慧）等词语可以推测，它探讨的是一种强调自我控制和理性思考的哲学----斯多葛主义。

由于早期研究人员使用的破坏性方法以及近期 AI 工具的应用，目前已发现的大部分文本都被认为是 Philodemus 的作品。

图丨利用高分辨率扫描展现的古希腊文字（来源：维苏威挑战赛）

贝勒大学菲洛德姆斯研究学者 Jeffrey Fish 指出，在附近的庞贝城，维苏威火山爆发的高温烧毁了纸莎草等材料。但在赫库兰尼姆，卷轴被碳化----这种看似矛盾的方式，反而使它们免受纸张随时间推移而发生的风化侵蚀。

对 Seales 团队来说，下一个挑战是通过更先进的成像技术和更优化的算法，来进一步拓展技术的应用规模。由于成本等因素限制，现阶段研究人员只完成了约 10% 的卷轴扫描。在未来的研究阶段中，如果有更充足的资金支持，他们计划加大数据量训练。

在这次成果突破后，维苏威挑战赛设立了一个新奖项：任何个人或团队，只要能在未来一年内完整解读一份赫库兰尼姆维苏威古卷轴，即可获得 100 万美元奖金。挑战赛组织已将其全部扫描件、代码和数据在线发布，供有志于此的卷轴阅读者使用。

目前，还有 600 多卷未开封的卷轴尚未被阅读，因此未来有可能还会发现更多卷轴。这项技术的进步有利于学者们重建作者完整的论证逻辑，并追溯不同作品之间的思想联系。

未来，随着算法的迭代与扫描的进步，那些曾被熔岩吞噬的古代智慧有望跨越时空“复活”。人类面对的将不再是零碎的考古残片，而是一整座触手可及的古代精神宝库。