设想一下，你有一盒一万片的拼图，但盒子上并没有完成图。事实上，你甚至连盒子都没有——它早在近两千年前就毁掉了。这些拼图碎片来自古罗马的庞贝城，城中的各处壁画因公元79年维苏威火山的爆发而被夷平或深埋。一些碎片遗失，另一些则损毁了。此外，这些碎片大多不完整且不规则，完全不是那种经过精心切割而严丝合缝的状态。那你要怎样才能拼好这张图呢？

意大利技术研究院（下文简称IIT）的科学家们有个计划：让机器人上。他们的项目——名为RePAIR（“修复过往：当人工智能与机器人遇见文化遗产”的英文首字母缩写，兼取修复之意——译注）——融合了机器人、AI与考古学三大元素，旨在重现庞贝城的建筑风貌，这项任务本来是几乎不可能完成的，因为建筑本身过于复杂，所需的人力与时间也将是天文数字。

在未来的几个月里，IIT的研究者及来自世界各地大学的合作伙伴将会建造、训练、测试与部署一台机器人，让它尝试复原出自两处被埋建筑的壁画。第一座建筑的壁画原貌尚且有据可查，因其直至晚近依然保存完好。但研究员们对第二座建筑的壁画样貌就没有任何概念了。它的碎片几十年来一直堆放在储藏室里，等待着有能力重新拼合它们的人——或者机器。

位于威尼斯的IIT文化遗产与技术中心负责人、项目高级研究员阿里安娜·特拉维利亚坦承，RePAIR仍处于试验阶段，不排除功亏一篑的可能。它获得了来自欧盟委员会的350万欧元资金，该基金旨在资助致力于开发“全新的未来技术”、具有较大风险的研究项目。如果项目成功，相应的技术就可用于修复多种业已化为碎片的文物，目前为止它们的复原依旧“非人力所能为之”，项目协调人、威尼斯大学计算机科学与人工智能教授马切洛·佩里洛说。

“但愿我们能成功，因为这是前无古人的尝试，”特拉维利亚笑称，“这的确是最高级别的异想天开了。”

头脑风暴

RePAIR项目的机器人目前还没有名字，它必须兼有头脑、力量与敏锐的触觉。它的“大脑”由负责扫描壁画碎片的高科技电子眼、负责解决拼图谜题的机器学习算法以及导引AI的人类专业知识共同构成。

“我们认为，运用基于AI的系统是不够的，”佩里洛说，他的小组正在与以色列内盖夫的本·古里安大学的团队合作开发AI用于解谜，藉此也可以就庞贝城中的不同壁画风格向考古学家与艺术史家寻求指导意见。

在庞贝城中的两处测试地点，研究者们正在以人工方式将每一块壁画碎片数字化，以便为RePAIR机器人建立一个数字化资料库。等到整个系统完全投入运行，“我们就会让机器人自己处理扫描流程，”佩里洛称。

当机器人足以料理日常的数字化工作时，人们就可以解放出来，去处理更复杂的任务。学生们无法在没有食物、饮用水或睡眠的情况下马不停蹄地扫描——但机器人却可以。“文化遗产数字化的工作不仅耗时而且无聊，自动化的程度当然是多多益善，” 特拉维利亚说。

人形机器人拥有躯干和手臂，开发者为来自位于热那亚的IIT“人形机器人与以人为中心的机电一体化实验室”的尼古拉斯·察加拉基斯（Nikolaos Tsagarakis）及其同事。该机器人的手臂长80-100厘米，重量为25-30公斤，与普通人的上半身大小差不多。它的设计部分基于察加拉基斯实验室早期开发的救灾用“柔性人形”机器人，其中包括WALK-MAN，2016年意大利阿马特里切村曾发生地震，致使近300人丧生，该型机器人当时参与了一座受损建筑的搜救工作。

手将通过手腕上的插座与手臂相连接。其设计在热那亚IIT高级科学家、比萨大学机器人学科负责人安东尼奥·比奇的实验室里完成，比奇曾开发过用于工业和义肢的机械手。在庞贝城，软质机械手需极其小心地抓取、移动和定位大小与重量各异的碎片——并在此过程中收集与之相关的信息。这些手就像柔软但有智慧的手套，配备了触觉、动觉和位置传感器。比奇表示，在理想情况下，人们有朝一日将可以把它们戴在自己的手上，以收集更多人手无法自行获取的数据。

研究人员仍在考虑机器人的最终定型（另一种设计方案放弃了躯干，仅将手臂悬挂于金属框架上），但它也可能会安装在工作台上的滑块上，这样它就能轻松地从一个位置移动至工作区的另一端。安装完毕后，软质机械手将抓住碎片、对其进行3D扫描并将数据发送至解谜AI，后者则将尝试寻找虚拟的匹配项。待到解决方案出炉，AI便会将数据发送给负责组装零件的机械手。

谜上加谜

RePAIR项目的科学家们尝试用新机器人修复的第一幅壁画属于角斗士之家（Schola Armaturarum）的一部分，该处是一个崇尚勇武的组织的总部，位于庞贝的主要街道阿波坦查大道（Via dell’Abbondanza），成员在此谋划军事行动以及角斗士比赛。角斗士之家于1915年出土，大厅里装饰有奖杯与武器，其中的木制柜子里可能还展示过盔甲和奖杯。它扛过了火山爆发以及1943年盟军炸弹的直接轰击，2010年庞贝城遭逢暴雨，致使其局部坍塌，研究者打算复原的壁画也一并受损。鉴于他们已经知道壁画的原貌，此地恰好可以用来考验一下机器人的能耐。

如果机器人成功修复了角斗士之家的壁画，团队便会进一步设法解开发现于作画者之屋（House of the Painters at Work）的两个倒塌房间里的壁画之谜。之所以有此命名，是因为维苏威火山爆发时画匠们恰好就在这里绘制壁画。考古学家发掘出了他们的水桶和画笔，以及尚未上色、阴影和细节亦有待补全的壁画草图。该建筑的一部分在当时已经被毁，第二次世界大战的轰炸又令损坏再度加剧。

由于每一堵坍塌的墙都代表着一幅壁画谜题，而且没有完整的图样可供参考，作画者之屋带来的挑战要严峻许多。“不妨设想一下，你要破译五个完全不同的谜题——一个和埃菲尔铁塔有关，另一个和罗马斗兽场有关，以此类推，”佩里洛说道，“你打开了盒子，然后把所有的碎片混在一起，接着你还得解决这五个谜题。而这就是我们切切实实将要面对的工作。”

RePAIR项目的科学家打算在2022年春季或夏季在庞贝城里安装机器人（具体地点还有待确定）。他们还有一些时间来做实验，基金对项目的资助将一直延续到2025年。

在研究者眼里，未来的世界将会有各种机器人一展长才的机会。全世界的博物馆和大学都收藏有一些文物碎片，其中有不少已被搁置不顾许多年了。“我们希望，项目如果能取得圆满成功，那我们就能推广相关的技术，帮助世界各地的诸多博物馆复原大幅的受损壁画或类似的文物，”佩里洛说，“我们的主要关注点是壁画，但那只是案例研究而已。如果我们成功了，我想我们就能把这项技术应用到其它文物，乃至于纸莎草文献（papyri）的修复上。”

（作者Jen Pinkowski系科技记者，现居柏林）

（翻译：林达）