石榴云/新疆日报记者 贾春霞 钟定邦
9月5日,中国文物保护技术协会第十四次学术年会在乌鲁木齐开幕。主会场上,新疆龟兹研究院研究馆员赵莉轻点鼠标,克孜尔石窟第38窟的数字修复画面在大屏幕上缓缓铺开。那些在崖壁上沉默了上千年的残损线条,在屏幕上被修复人员一点点补全,模糊的佛传故事随之逐渐显现出清晰的轮廓。台下坐着的全国各地文博专家,有人举起手机拍下这一幕,有人前倾身体盯着画面里刚复原的“释迦菩萨超越九劫”题材壁画——这个几十年来被标注为“题材不详”的故事画,终于有了完整答案。

9月5日,中国文物保护技术协会第十四次学术年会在乌鲁木齐开幕。在主会场,新疆龟兹研究院研究馆员赵莉做了《范式跃迁:⼈⼯智能赋能⽯窟壁画数字修复实践——以克孜尔⽯窟第38窟为例》的报告,展示最新研究成果。石榴云/新疆日报记者 贾春霞摄
克孜尔石窟现存壁画近4000平方米,镌刻着千年丝路的文明印记。岁月侵蚀使其斑驳,流散海外令其残缺。为让壁画重续华章,新疆龟兹研究院数十年如一日深耕壁画保护与复原研究,以第38窟为试点,探索形成“人工主导、AI辅助”的数字修复路径,使流失海外的珍贵遗存、残缺模糊的千年丹青穿越时空、重焕新颜,完整呈现在世人面前,成为文物科技融合创新的标志性成果。
(克孜尔石窟第38窟修复内容展示)
残壁留憾 开始数字修复
20世纪初期,克孜尔石窟壁画遭外国探险队劫掠,流散于德、俄、英、美、法、日等国。为推动流失壁画回归母体,以赵莉为代表的研究者踏访6个国家、10余家博物馆和美术馆,获取465块流失壁画图像与档案资料,并以数字化方式逐步复归原位。2020年底,凝聚赵莉近30年调查研究成果的《克孜尔石窟壁画复原研究》出版,首次呈现克孜尔石窟壁画整体面貌。
新书出版之日,赵莉曾如释重负,以为使命就此完成。然而,当翻开书稿,看着那些流失海外的壁画影像跨越时空拼合归位,重新连缀成完整的壁画,她心头骤然一沉:影像可以归位、拼接,壁画的残缺却终究无法抹平——石窟壁画,依旧是残缺不全的。
正是这份遗憾与不甘,让赵莉团队萌生了开展壁画数字修复的构想:借助新技术、新手段,把残缺的壁画尽可能补全、补准。经审慎比选,团队最终将克孜尔石窟第38窟确定为试点。
“这个洞窟的壁画整体保存相对完好,洞窟形制典型、壁画题材内容丰富,仅局部壁画被揭取,非常适合用来探索修复方法、积累修复经验。”赵莉说。
团队依托自治区科技厅重点研发项目《克孜尔石窟壁画智慧修复技术研究与应用》,搭建起全新的修复研究框架——和以往修复只关注“修得像不像”相比,这次修复是多学科协作,文献学、考古学、艺术史、材料化学、计算机技术、人工智能、美学实践等全部融入进来。
修复过程也是研究的过程,和之前修复靠经验、看画风相比,团队修复时依靠“检测数据+流失影像+文献谱系”的多源证据链推进,修复每一笔都有依据、有出处。
囿于科研条件,新疆龟兹研究院尚不具备多场耦合实验室等环境模拟平台,难以通过实验室手段系统复现壁画色彩的历史演变。为最大限度接近千年壁画的原初色泽,团队以洞窟现场为天然实验场,确立“原位取色、以存证史”的技术路线,即选取洞窟后甬道常年避光、色彩留存相对完好的壁画区域作为色彩基准,系统提取色标样本,建立整窟色彩复原的标准色标体系,为壁画色彩还原提供科学依据。
经过系统检测,第38窟壁画颜料成分全部摸清:白色是石膏、绿色是绿铜矿、蓝色是青金石、红色主要是铅丹和赭石。这些成分不仅解释了人们今天看到的颜色,也明确了色彩褪色、变色的机理,是数字还原的科学依据。
同时,团队严格遵循文物修复准则,坚持真实性、可逆性、可识别性原则,建立了“科学评估、三阶递进复原、验证与标注入库”数字修复流程,建立了从石窟寺、分区、洞窟、结构、菱格、元素、局部到细节的八级命名体系。任何一笔修复、一条标注,都能被追溯,让数据对得上、用得了。
人机协同 破解修复难题
2024年,新疆龟兹研究院牵头“探元计划2024”克孜尔石窟烟熏残缺壁画的智能识别、补全与复原——基于太赫兹时域光谱、大模型和思维链技术项目,聚焦克孜尔石窟第38窟主室侧壁纹饰与第161窟烟熏穹窿顶壁画,进行修复补全、识别复原。其中,依托太赫兹时域光谱技术,成功穿透第161窟厚重烟熏层,精准识别出肉眼不可见的底层壁画线条,并结合数字化手段实现壁画原貌的虚拟复原,为石窟壁画修复开辟了科技赋能新路径,成为 “文物+科技” 融合实践的标志性成果。
在第38窟进行数字化修复时,人工智能最先在纹饰修复上大放异彩。
“第38窟侧壁的三角垂帐纹、栏楯、叠涩面上的水中动物,均为规律重复的二方连续图案。人工修复这类重复纹样,既枯燥又费力,越修越疲惫;而将样本交给人工智能,AI很快能掌握规律、批量修复,几分钟即可完成人工数日的工作量,效率大幅提升。” 赵莉说。
正当团队对人工智能的高效便捷满怀期待之际,新的挑战又悄然浮现。团队通过AI对第38窟两侧壁说法图开展修复试验,成效未达预期。究其原因,一是克孜尔石窟各洞窟壁画题材、风格迥异,可供AI学习的样本资料有限;二是模型存在 “幻觉” 问题,对残缺、漫漶之处常自行补全臆造,人物身份识别屡有失误,修复的准确性与可靠性亟待提升。
此外,赵莉直言:“AI修复后的壁画,画面过于崭新、过于光洁,千年岁月沉淀下的历史肌理被尽数抹平,沧桑感荡然无存。”
多次修复实践表明,人工智能在纹饰层面的修复展现出技术优势,而在人物形象与题材内容的复原上,尚难以替代专家学者的价值判断与艺术考据。团队据此确立“人工修复为主体、智能技术为支撑”的修复方针,即以人工修复守住学术底线,以AI辅助提升纹饰修复效率,实现人机协同的优势互补。
“这也是我们最大的收获,不成功,也是一种成果。” 赵莉团队通过试错彻底摸清了AI的技术边界,最终确立 “人工为主、AI 为辅”的修复原则。
找准定位后,AI在题材考证、残缺补全、同源比对等方面全面发力,成功破解长期无解的壁画题材难题,成效显著。
克孜尔石窟第38窟券顶一幅菱格因缘故事壁画,因核心人物残损缺失,数十年来,考古简报与《内容总录》均只能标注 “题材不详”。课题组创新运用AI跨窟图像智能检索技术,以残存躯体、帔帛走向、手臂前倾及翘脚站立等图像特征为线索,自动比对第32窟、第176窟、第171窟同类题材壁画,最终确认该图题材为“释迦菩萨超越九劫”,并据此复原出完整故事画面。此次突破实现了传统石窟图像学研究与人工智能的深度融合,为龟兹石窟壁画题材辨识与数字化复原提供了可复制、可推广的新范式,是“科技+考古”融合发展的又一标志性成果。
同步完成修复的,还有第38窟舍身饲虎图。该壁画主体结构保存完整,惟大小老虎形象残损模糊,成为复原工作的关键环节。修复过程中,AI系统快速检索比对克孜尔石窟同类题材,精准锁定保存最为完整的母虎与小虎形态作为参照底本,随后修复人员结合第38窟壁画的画风、线条与设色特征,逐层校准、有机融合、细致调整,最终完整重现舍身饲虎壁画的庄严全貌。
“AI帮我们找线索、找依据,人工负责把关口、定风格、保精准,人机各展所长、相辅相成,才能真正修得准、修得真、修得对。”赵莉说,许多常年驻守洞窟的研究者都未曾留意的细节、尚未补齐的故事,正靠着AI的线索检索与人工的学术研判,被一点点还原、一层层解读、一步步完善。
数智赋能 文脉永续传承
在龟兹研究院,AI不是“替代人工的工具”,而是文物修复师的得力助手。历经3年反复打磨、持续试错、迭代优化,克孜尔石窟第38窟修复工作已进入收官阶段。团队在实践中探索形成的 “人工主导、AI辅助” 数字修复方法,已成功推广应用至其他洞窟,为龟兹石窟数字化保护提供了可复制、可推广的路径,成为数字科技赋能文物保护利用的标志性成果。
在克孜尔石窟第110窟,团队依托该套方法对12幅佛传图实施修复,成果画面完整、风格统一,技术路径成熟稳定,修复成效显著,充分印证了该方法在壁画修复领域的可靠性与适用性。在此基础上,团队将方法理念延伸至克孜尔石窟新1窟,在完成后室券顶三身散花飞天、四身天王壁画修复后,进一步拓展至泥塑修复领域,完成涅槃塑像修复,整体效果良好。壁画、塑像两类材质修复实现集成贯通,标志着该方法在多类型文物修复中的集成应用取得阶段性成果。
“这套修复模式,不仅能在全疆石窟寺推广运用,也能为全国石窟寺壁画数字化修复提供可复制、可借鉴的经验。” 赵莉说。
数字化修复,也为文物保护、学术研究、公众传承搭建起全新平台。业内专家认为,数字修复用可逆、可验证的数字方式保存壁画全部信息,不用触碰文物本体,大大降低实体干预风险,也为石窟考古、题材研究、文化考证提供了真实可靠的基础资料。
更重要的是,数字修复让深山洞窟的丝路文脉走出岩壁、走向大众。依托成熟的数字修复成果,当地正在打造仿真洞窟、复原完整壁画,支撑龟兹石窟数字展示中心、库车龟兹博物馆专题沉浸展建设,广泛用于公众讲解、文旅传播、文化普及。
“身处人工智能时代,文物考古工作者必须主动求变、拥抱新技术,才能以科技之力赋能文化遗产保护。”赵莉说。
责任编辑:陈定康
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