“長(zhǎng)江口二號(hào)”水下考古催生科技創(chuàng)新

　　采用世界首創(chuàng)的“弧形梁非接觸文物整體遷移技術(shù)”，我國(guó)迄今水下考古發(fā)現(xiàn)的體量最大的木質(zhì)沉船——長(zhǎng)江口二號(hào)古船日前在長(zhǎng)江口水域成功實(shí)施整體打撈。

　　在尋找和打撈長(zhǎng)江口二號(hào)古船過(guò)程中，科學(xué)家跨界“組團(tuán)出擊”，以硬核科技賦能中國(guó)水下考古，催生出不少技術(shù)創(chuàng)新：“精?！毕盗袩o(wú)人艇，智能探測(cè)長(zhǎng)江口二號(hào)古船位置、掩埋情況、周?chē)h(huán)境；采集海底極其微弱的“波浪能”，為長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)保護(hù)長(zhǎng)江口二號(hào)古船及船載文物的水下裝備充電；用計(jì)算機(jī)模擬長(zhǎng)江口水域的“滄海桑田”，嘗試解密長(zhǎng)江口二號(hào)古船沉沒(méi)原因；通過(guò)生物基因技術(shù)，確定長(zhǎng)江口二號(hào)古船“年齡”……

　　從水下攝像系統(tǒng)到“精海6號(hào)”環(huán)境探測(cè)無(wú)人艇

　　水下考古環(huán)境復(fù)雜、難度極大。長(zhǎng)江口水下渾濁不清，幾乎拍不到任何有價(jià)值的文物圖像信息，給考古團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

　　2014年，負(fù)責(zé)長(zhǎng)江口二號(hào)古船項(xiàng)目的上海文物保護(hù)研究中心副主任翟楊向上海大學(xué)無(wú)人艇工程研究院發(fā)出請(qǐng)求：“能不能給我們做一個(gè)智能的水下攝像系統(tǒng)，在長(zhǎng)江口非常渾濁的水域里也可以拍到海底的文物？”

　　隨后長(zhǎng)達(dá)8年的時(shí)間里，執(zhí)掌上海大學(xué)無(wú)人艇工程研究院的80后女將彭艷帶著一支50多人的研究團(tuán)隊(duì)迎難而上，陸續(xù)研發(fā)出“水下沉船自動(dòng)識(shí)別輔助系統(tǒng)”、全球首艘“智能化立體采樣無(wú)人艇”及“機(jī)器人水下考古裝備”等科研成果，不斷向前拉動(dòng)長(zhǎng)江口二號(hào)水下考古“進(jìn)度條”。

　　然而，當(dāng)拍攝的水下視頻傳回來(lái)時(shí)，發(fā)現(xiàn)視頻里的青花瓷、陶罐模模糊糊，只能看出個(gè)輪廓，根本看不到顏色、紋飾等細(xì)節(jié)。怎么辦？

　　上海大學(xué)無(wú)人艇工程研究院總工程師李曉毛擅長(zhǎng)圖像處理，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，他終于找到了增強(qiáng)圖像的方法。用上這個(gè)新技術(shù)，水下拍攝的青花瓷器圖像瞬間變得清晰。

　　彭艷團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)的另一項(xiàng)科研突破是破解了超低頻能量收集的難題，把海底洋流的“波浪能”高效收集起來(lái)，利用環(huán)境動(dòng)能為海底的文物監(jiān)測(cè)設(shè)備供電，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、不間斷地對(duì)海底文物進(jìn)行監(jiān)測(cè)保護(hù)。

　　“在探摸長(zhǎng)江口二號(hào)古船的幾年中，我們發(fā)現(xiàn)了一種叫‘電磁突變’的現(xiàn)象，把海底波浪能的能量密度整整提升了47倍?，F(xiàn)在，我們的設(shè)備在水下監(jiān)測(cè)文物，只需要配上手機(jī)充電器大小的充電裝置，就可以實(shí)時(shí)收集海底波浪能，長(zhǎng)時(shí)間帶電工作了?！迸砥G說(shuō)。

　　上海大學(xué)無(wú)人艇工程研究院和人工智能研究院還為長(zhǎng)江口二號(hào)古船量身定制了“精海6號(hào)”環(huán)境探測(cè)無(wú)人艇，在艇肚子里攜帶了80厘米直徑的圓柱形“采樣蛋寶寶”，到作業(yè)區(qū)域后自動(dòng)布放到沉船區(qū)域采集數(shù)據(jù)。

　　正在構(gòu)建水下考古人工智能知識(shí)圖譜

　　彭艷是國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者，她帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)年齡梯度從60后到90后，一直奮戰(zhàn)在我國(guó)海洋一線，是一個(gè)多學(xué)科交叉融合的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，其中包括控制工程、人工智能、機(jī)械、計(jì)算機(jī)科學(xué)、力學(xué)、數(shù)學(xué)等眾多學(xué)科門(mén)類(lèi)。

　　彭艷介紹，目前上大團(tuán)隊(duì)正在加快構(gòu)建水下考古人工智能知識(shí)圖譜?！斑@種人工智能的水下考古知識(shí)譜系，會(huì)存儲(chǔ)與中國(guó)歷史、人文、地理、海洋以及文物相關(guān)的海量大數(shù)據(jù)。人工智能可以自己分析整合各種圖像、文本、視頻、文字，像福爾摩斯一樣為水下考古挖掘整理各種線索?！?br/>
　　她暢想，未來(lái)的水下考古是高度智能化的——人工智能可以建議水下考古工作者去哪里尋找有價(jià)值的沉船；包括無(wú)人艇隊(duì)、無(wú)人機(jī)等在內(nèi)的“人工智能考古大軍”可以自動(dòng)搜尋確認(rèn)海底目標(biāo)……人工智能還可以應(yīng)用元宇宙技術(shù)讓觀眾沉浸式感受水下考古全過(guò)程，仿佛身臨其境進(jìn)入考古現(xiàn)場(chǎng)。

　　“當(dāng)人工智能科技碰撞考古學(xué)科，一切皆有可能?！迸砥G說(shuō)。

　　通過(guò)一把稻殼鎖定古船“年齡”

　　此外，復(fù)旦大學(xué)科技考古研究院的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)正對(duì)船中出水瓷瓶中的稻殼進(jìn)行碳十四測(cè)年和古植物DNA研究。據(jù)此，研究人員可以判斷稻殼放入瓷瓶的大致年代，驗(yàn)證出長(zhǎng)江口二號(hào)古船的“年齡”；并根據(jù)稻殼DNA大致推測(cè)其產(chǎn)地，結(jié)合瓷器的窯口，推測(cè)長(zhǎng)江口二號(hào)的上貨港口。這是我國(guó)國(guó)內(nèi)首次將分子水平的生物基因研究技術(shù)應(yīng)用于水下考古領(lǐng)域。

　　看似毫不起眼的稻殼，究竟是如何隱藏了水下沉船的秘密？下一步又將如何破解長(zhǎng)江口二號(hào)古船的更多密碼？故事要從半年前說(shuō)起——當(dāng)時(shí)，長(zhǎng)江口二號(hào)古船出水了一批文物，包括底部有“同治年制”篆書(shū)底款的景德鎮(zhèn)窯綠釉杯、大型青花雙耳瓶等。

　　復(fù)旦大學(xué)科技考古研究院文少卿副教授領(lǐng)銜的年輕團(tuán)隊(duì)受邀參加長(zhǎng)江口二號(hào)古船的“生物考古”項(xiàng)目。他們?cè)谌与p耳瓶中的海底淤泥時(shí)，發(fā)現(xiàn)這只瓷瓶的肚里還“大有乾坤”——里面竟然藏著數(shù)十只小瓷杯，并且里面墊著大量稻殼。與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還獲得了長(zhǎng)江口二號(hào)古船上的其他稻殼樣本。

　　“我們以最快速度對(duì)長(zhǎng)江口二號(hào)古船上的這些稻殼進(jìn)行了碳十四測(cè)年，發(fā)現(xiàn)它們所處時(shí)期比清同治年略早一點(diǎn)點(diǎn)……推測(cè)這些稻殼可能是陳年曬干的，專(zhuān)門(mén)用于船上物品的固定和防震。當(dāng)然我們也將對(duì)船體不同地點(diǎn)出水的稻殼進(jìn)行測(cè)年，最后綜合判斷。”文少卿說(shuō)，稻殼檢測(cè)結(jié)果與瓷器底款互相印證，進(jìn)一步確定了長(zhǎng)江口二號(hào)古船是在清同治年間運(yùn)行的。

　　不同學(xué)科交叉合作，研究古船的“全生命周期”

　　用生物基因技術(shù)解密長(zhǎng)江口二號(hào)“年齡”，對(duì)科學(xué)家們而言只是牛刀小試。何謂生物考古？文少卿娓娓道來(lái)：“2022年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予‘古基因組學(xué)’研究人員，而生物考古正是把古基因組學(xué)和考古學(xué)結(jié)合起來(lái)。它下面還包括同位素考古、人骨考古、動(dòng)植物考古、環(huán)境考古等?！笔聦?shí)上，在全世界范圍內(nèi)，把分子考古應(yīng)用于沉船研究也很前沿。

　　“我們嘗試?yán)貌煌瑢W(xué)科交叉合作，研究長(zhǎng)江口二號(hào)古船從建造到沉沒(méi)的‘全生命周期’，以期實(shí)現(xiàn)我國(guó)現(xiàn)代水下考古的新突破?！鄙虾２┪镳^館長(zhǎng)褚曉波說(shuō)。

　　在文少卿眼中，長(zhǎng)江口二號(hào)古船并不是一艘靜默無(wú)言的沉船，而是信息量巨大、生機(jī)勃勃的“生命體”?！捌鋵?shí)，水下沉船里面有兩套生物基因譜系——一套是‘可見(jiàn)的譜系’，里面包括可能存在的出水的人類(lèi)骸骨、動(dòng)物的骨骼等；當(dāng)然，我們更關(guān)心的是‘看不見(jiàn)的生物基因譜系’，主要是微生物。通過(guò)檢測(cè)、分析、研究這些生物基因譜系，我們就可以獲得龐大的數(shù)據(jù)，來(lái)還原水下沉船這個(gè)‘生命體’。”

　　文少卿介紹說(shuō)，如果能在長(zhǎng)江口二號(hào)古船上找到老鼠等嚙齒類(lèi)動(dòng)物的骨頭，或者一些植物種子的遺存，那么就可以通過(guò)生物基因研究，分析出當(dāng)時(shí)這艘船可能停靠過(guò)哪些地方。再比如，通過(guò)對(duì)船底泥沙沉積物展開(kāi)微生物研究，就可以知道長(zhǎng)江口二號(hào)古船曾在什么水域航行，從而通過(guò)它的運(yùn)行軌跡“拼圖”“還原”其整個(gè)航線。

　　“當(dāng)長(zhǎng)江口二號(hào)古船出水，公眾的目光往往會(huì)關(guān)注船上的文物是否精美，聚焦閃閃發(fā)光的東西，而我們科技考古工作者要去關(guān)注和發(fā)現(xiàn)的則是最不為人注意的那些泥垢沉積物?？蒲械臉?lè)趣就在于接受挑戰(zhàn)、探索未知。我們期待，隨著長(zhǎng)江口二號(hào)古船順利出水，通過(guò)對(duì)沉船上兩套生物基因譜系分析研究，可以盡快弄清這條古船‘從哪里來(lái)、到哪里去’。”文少卿說(shuō)。（據(jù)新華社電）

　　轉(zhuǎn)自：人民日?qǐng)?bào)海外版

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