2019年4月15日，一場大火吞噬了巴黎的標(biāo)志性建筑——已有600余歲的巴黎圣母院。

2024年12月，在經(jīng)歷5年半的修復(fù)后，巴黎圣母院終于重新迎接全世界的游客、開放歷史與藝術(shù)的殿堂。

2009年的巴黎圣母院南側(cè)丨wikimedia commons/Zuffe y Louis HG

火災(zāi)后第二天的圣母院南側(cè)丨wikimedia commons/Zuffe y Louis HG

修復(fù)巴黎圣母院的方案，被確定為復(fù)建：盡可能保持巴黎圣母院原來的模樣，且在工藝、材料上使用傳統(tǒng)的工藝。

但是，想要復(fù)刻大火前的圣母院，并為再次修建按下20倍速鍵，需要的不僅僅是金錢、匠心、傳統(tǒng)——還需要很頂尖的科技。

想要復(fù)建一個火災(zāi)前的圣母院，就得知道舊圣母院長啥樣。

誠然，作為世界級文化遺產(chǎn)，巴黎圣母院有相當(dāng)多的影像和文字資料。但依葫蘆畫瓢，不僅需要知道葫蘆的精細外觀，還要知道呈現(xiàn)出這種外觀所需要的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2014年發(fā)行的動作冒險類游戲《刺客信條：大革命》中復(fù)現(xiàn)了巴黎圣母院，但由于復(fù)現(xiàn)目的、還原年代等因素，游戲中的圣母院與現(xiàn)實中的圣母院仍有較大區(qū)別，同為圣母院北墻，游戲中沒有紅色的門（左圖），現(xiàn)實中有（右圖），這導(dǎo)致游戲細節(jié)難以作為復(fù)建的參考丨ubisoft，google maps

很巧的是，在2015年，藝術(shù)歷史學(xué)家安德魯·塔隆（Andrew Tallon）運用徠卡ScanStatio C10地面三維激光掃描儀，對巴黎圣母院進行了非常全面的空間數(shù)據(jù)采集工作，構(gòu)建出了一個幾近完美的圣母院三維模型，給600多歲的巴黎圣母院在歷史上存了檔——這份存檔，給復(fù)建工作提供了十分可靠的參考。

塔隆的掃描成果展示丨Andrew Tallon, Vassar College/Columbia University

塔隆掃描的巴黎圣母院，可以看到不同層次的外觀與結(jié)構(gòu)丨National Geographic

借由掃描數(shù)據(jù)建立的圣母院數(shù)字模型，能夠準(zhǔn)確展現(xiàn)建筑的結(jié)構(gòu)，有助于復(fù)建的決策和規(guī)劃丨Art Graphique & Patrimoine

災(zāi)前的詳盡記錄有了，但災(zāi)后的復(fù)建也并不是照著圖紙把建材擺回去這么簡單。

復(fù)建涉及的工序工種太多，我們今天只講一個細節(jié)：人們?yōu)榱藦?fù)建倒塌的石制中殿拱形天花板都做了些什么。

拱形天花板的大部分木質(zhì)屋頂被燒毀，且坍塌了79個石塊丨Gros A, Guillem A, De Luca L, et al. Faceting the post-disaster built heritage reconstruction process within the digital twin framework for Notre-Dame de Paris[J]. Scientific Reports, 2023, 13(1): 5981.

掃描分析墜落的石塊丨Gros A, Guillem A, De Luca L, et al. Faceting the post-disaster built heritage reconstruction process within the digital twin framework for Notre-Dame de Paris[J]. Scientific Reports, 2023, 13(1): 5981.

首先需要將散亂的石塊像拼拼圖一樣拼合起來。這一步人們將塔隆掃描成果中的對應(yīng)部分打印出來，將其作為拼圖的參考圖進行擺放，以獲得復(fù)建的初步線索。

現(xiàn)場的物理拼合丨Gros A, Guillem A, De Luca L, et al. Faceting the post-disaster built heritage reconstruction process within the digital twin framework for Notre-Dame de Paris[J]. Scientific Reports, 2023, 13(1): 5981.

接著要做的是逆向工程。我們常規(guī)的“正向”流程，是先有概念和圖紙，然后才有產(chǎn)品；逆向工程則是已經(jīng)有了產(chǎn)品（即墜落的石塊、原本的建筑結(jié)構(gòu)），要做的是反向推導(dǎo)出建筑的設(shè)計和概念。

為此，團隊掃描了拱門石塊的數(shù)據(jù)、用軟件將數(shù)據(jù)合成為石塊的3D模型，在電腦中先拼出一個三維模型出來，以供修復(fù)專家研究石塊的大小、形狀和連接方式，制定修復(fù)方案——就像在沒有說明書的情況下，通過零件本身來推斷機器的結(jié)構(gòu)和原理。

模擬的逆向工程丨Gros A, Guillem A, De Luca L, et al. Faceting the post-disaster built heritage reconstruction process within the digital twin framework for Notre-Dame de Paris[J]. Scientific Reports, 2023, 13(1): 5981.

還有一個步驟，叫做時空跟蹤。工作人員會搜集大量的現(xiàn)場照片，以收集災(zāi)后重建的幾年內(nèi)石塊隨時間移動的信息（畢竟重建工作那么多，不可能不動現(xiàn)場的石塊吧）。根據(jù)這些不斷增加的照片，工作人員可以建立一個數(shù)據(jù)庫，不斷更新石頭可能的新位置，以提高復(fù)建的效率和準(zhǔn)確度。

基于圖像的拱頂石塊時空跟蹤與識別丨Gros A, Guillem A, De Luca L, et al. Faceting the post-disaster built heritage reconstruction process within the digital twin framework for Notre-Dame de Paris[J]. Scientific Reports, 2023, 13(1): 5981.

這些步驟之外，還需要運用運籌學(xué)進行資源、時間、人員的最優(yōu)利用，建立數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)促進不同項目工作人員間的信息共享，建立一個數(shù)據(jù)庫以保證相關(guān)信息準(zhǔn)確、可用、安全……

但客觀上我們也必須承認，復(fù)建巴黎圣母院一事發(fā)生在當(dāng)下是件幸事，因為AI的加入充當(dāng)了一個復(fù)建過程倍速鍵的角色。從災(zāi)前災(zāi)后掃描結(jié)果的數(shù)據(jù)對比、石塊的追蹤與編碼、數(shù)據(jù)的整合，都有AI技術(shù)的參與，大大減少了工作人員的工作量。

拼天花板的過程使用了AI技術(shù)，這要完全交給人做的話，可以送去《最強大腦》當(dāng)考題了丨youtube/CNRS

這還僅僅是修復(fù)一個天花板要做的事呢！修復(fù)花費了7.6億歐元，突然間說得通了。

巴黎圣母院不是第一次遭到毀壞，也不是第一次經(jīng)歷修復(fù)。

1260年，巴黎圣母院主體建筑落成；18世紀末動蕩時期，內(nèi)部遭到破壞；2019年，火災(zāi)導(dǎo)致建筑尖頂坍塌；2024年，大修后的巴黎圣母院向世人敞開懷抱。

像愈合的傷疤會長出更厚的結(jié)締組織，一次次損毀的巴黎圣母院在重生中，又被賦予了更多的生命力。這一次拓展圣母院生命邊界的，是數(shù)字孿生技術(shù)（Digital Twin）。

數(shù)字孿生技術(shù)丨imeche.org

數(shù)字孿生，簡單地講就是把一個物理實體轉(zhuǎn)換成數(shù)字化表達的技術(shù)，對我們來說其實并不陌生。

在我國，數(shù)字故宮和北京中軸線項目就是數(shù)字孿生技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護領(lǐng)域的典范。不論你在哪里，只要有網(wǎng)絡(luò)，就可以通過點擊鼠標(biāo)或佩戴VR設(shè)備，沉浸式地參觀故宮一系列恢弘精細的建筑；而北京中軸線則通過三維重建技術(shù)，將700多年來城市脈絡(luò)的起伏變遷生動展現(xiàn)。

通過數(shù)字孿生技術(shù)，可以在線參觀不同位置、角度甚至不同季節(jié)的故宮丨全景故宮

依托數(shù)字孿生技術(shù)打造的北京中軸線在線觀覽，可以選擇不同地點、年代進行參觀丨北京中軸線官方網(wǎng)站

歷史建筑如此，現(xiàn)代建筑也可如此；視覺盛宴如此，多感官的呈現(xiàn)也可如此——北京環(huán)球影城項目更是數(shù)字孿生技術(shù)中的集大成者。比如運用先進的影像還原、運動控制及反饋、實施特效系統(tǒng)，配合AR/VR設(shè)備，就能把《變形金剛》電影布景中的街道“孿生”到北京，“孿生”到游客的多種體驗中。

通過布景和AR設(shè)備，游客會在游玩項目中體驗到多重的感官“孿生”丨wincomn.com

2019年的浩劫之后，巴黎圣母院借由3D建模技術(shù)開始舉辦AR沉浸式展覽，第一站落地在了2022年的上海。借由展方提供的平板，參觀者可以通過參觀實物、觀看視頻、全景觀覽、互動游戲等10余種方式，造訪萬里之外的巴黎，見證數(shù)百年間的21個歷史瞬間。

2024年，巴黎圣母院增強現(xiàn)實沉浸式展覽來到北京，參觀者可以通過平板設(shè)備了解展品背后的信息丨h(huán)istovery

我們常說，民族的就是世界的。在當(dāng)今民族與國家概念誕生之前，不僅巴黎圣母院，胡夫金字塔、帕德農(nóng)神廟、萬里長城等古典建筑就已存在，不管是法蘭西民族，還是中華民族，這些坐落于世界各地的建筑明珠其實是我們?nèi)祟惖墓鍖?，是這顆藍色星球上凝結(jié)出的智慧與美的結(jié)晶。

五年前，我們定下巴黎圣母院的修復(fù)方案，讓它呈現(xiàn)出經(jīng)典的模樣，是對前人的致敬；五年中，我們運用高精尖的手段為它填回骨肉，是現(xiàn)代科技對古典的反哺；五年之后，在傳統(tǒng)與科技滋養(yǎng)下的巴黎圣母院以更加勃然的狀態(tài)重生，將生命散播到更遙遠的大陸。

巴黎圣母院重開之日，灑在尖頂上的陽光，照耀的是往昔的輝煌，也是今人的榮耀。