观察|长江口二号古船:高科技如何赋能水下考古
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观察|长江口二号古船:高科技如何赋能水下考古

我国迄今水下考古发现的体量最大的木质沉船——长江口二号古船11月21日在长江口水域成功实施整体打捞。与此同时,受上海市文物局、上海市文物保护研究中心委托,多支来自上海知名高校的科学家团队也正以各种先进科技手段赋能备受瞩目的水下考古工程。其中也首次将分子考古应用于水下考古领域。而随着越来越多的高科技赋能水下考古领域,也绘就出一幅崭新的水下考古未来图景。

一颗稻壳一块“泥巴”隐藏哪些古船秘密?

据了解,复旦大学科技考古研究院的科学家团队正对船中出水瓷瓶中的稻壳进行碳十四测年和古植物DNA研究。据此,研究人员可以判断稻壳放入瓷瓶的大致年代,验证出长江口二号古船的“年龄”;并根据稻壳DNA大致推测其产地,结合瓷器的窑口,推测长江口二号的上货港口。这是我国国内首次将分子水平的生物基因研究技术应用于水下考古领域。

通过分子考古学等最新科技手段,古城瓶子里的一颗稻壳一块“泥巴”隐藏着多少尚待发现的秘密呢?

 高60厘米完整的豆青釉青花大瓶中藏着50只小瓷杯

高60厘米完整的豆青釉青花大瓶中藏着50只小瓷杯

青花大瓶中清理出来的青花团龙纹杯

青花大瓶中清理出来的青花团龙纹杯据上海市文物保护中心的工作人员介绍, 2021年,水下考古队在沉船上发现了高60厘米完整的豆青釉青花大瓶等大型整器。这件豆青地堆白青花松下高士图双耳瓶不仅体型硕大,保存完整,当考古人员一层层清理和收集瓶身里面厚厚的淤泥时,还发现它的肚子里藏着数十只小瓷杯。杯与杯之间的间隙则垫满了稻壳,起到间隔的作用。

垫在杯与杯之间的稻壳(图源:央视新闻 )

垫在杯与杯之间的稻壳(图源:央视新闻 )

复旦大学科技考古研究院副教授 文少卿(图源:央视新闻 )

复旦大学科技考古研究院副教授 文少卿(图源:央视新闻 )复旦大学科技考古研究院文少卿副教授领衔的年轻团队受邀参加长江口二号古船的“生物考古”项目。“我们以最快速度对长江口二号古船上的这些稻壳进行了碳十四测年,发现它们所处时期比清同治年略早一点点……推测这些稻壳可能是陈年晒干的,专门用于船上物品的固定和防震。当然我们也将对船体不同地点出水稻壳进行测年,最后综合判断。”文少卿说,稻壳检测结果与瓷器底款互相印证,进一步确定了长江口二号古船是在清同治年间运行的。

从长江口二号古船上提取的稻谷(图源:央视新闻 )

从长江口二号古船上提取的稻谷(图源:央视新闻 )一颗稻谷看古船,那么瓶中一粒泥沙则蕴藏着成千上万种微生物的“小世界”。科研人员从泥巴里提取微生物DNA信息并和全球DNA数据库里的微生物进行对比,讲述古船的沉积过程和长江口水环境的变迁。

“分子考古就像一块拼图,通过船上可能存在的人骨、植物还有动物,特别是我们看不见的微生物,从不同的角度通过这些材料去重塑整个船的历史。对于沉船本身来说,就是这块拼图的生命史的一部分,也是最吸引人的部分。”

高倍镜下的稻谷(图源:央视新闻 )

高倍镜下的稻谷(图源:央视新闻 )“2022年诺贝尔生理学或医学奖授予’古基因组学’研究人员,而生物考古正是把古基因组学和考古学结合起来。它下面还包括同位素考古、人骨考古、动植物考古、环境考古等。”文少卿说。事实上,在全世界范围内,把分子考古应用于沉船研究也很前沿。

人工智能运用:海底“视界”更清晰

在寻找和打捞长江口二号古船过程中,科学家们跨界“组团出击”,以硬核科技赋能中国水下考古,催生出不少技术创新:“精海”系列无人艇,智能探测长江口二号古船位置、掩埋情况、周围环境;采集海底极其微弱的“波浪能”,为长时间监测保护长江口二号古船及船载文物的水下装备充电;用计算机模拟长江口水域的“沧海桑田”,尝试解密长江口二号古船沉没原因……

水下考古环境复杂、难度极大。长江口水下浑浊不清,几乎拍不到任何有价值的文物图像信息,给考古团队带来了巨大挑战。

11月20日,上海大学“精海”无人艇参与长江口二号古船现场打捞作业。(图据新华社,受访者供图)

11月20日,上海大学“精海”无人艇参与长江口二号古船现场打捞作业。(图据新华社,受访者供图)上海大学无人艇工程研究院的女将彭艳带着一支50多人的研究团队迎难而上,陆续研发出“水下沉船自动识别辅助系统”、全球首艘“智能化立体采样无人艇”及“机器人水下考古装备”等科研成果,不断向前拉动长江口二号水下考古“进度条”。

然而,当拍摄的水下视频传回来时,发现视频里的青花瓷、陶罐模模糊糊,只能看出个轮廓,根本看不到颜色、纹饰等细节。怎么办?上海大学无人艇工程研究院总工程师李晓毛擅长图像处理,经过反复试验,他终于找到了增强图像的方法。用上这个新技术,水下拍摄的青花瓷器图像瞬间变得清晰。

彭艳团队实现的另一项科研突破是破解了超低频能量收集的国际性难题,把海底洋流的“波浪能”高效收集起来,利用环境动能为海底的文物监测设备供电,从而实现大规模、不间断地对海底文物进行监测保护。

上海大学无人艇工程研究院和人工智能研究院还为长江口二号古船量身定制了“精海6号”环境探测无人艇,在艇肚子里携带了80厘米直径的圆柱形“采样蛋宝宝”,到作业区域后自动布放到沉船区域采集数据。

据介绍,目前上大团队正在加快构建水下考古人工智能知识图谱。这种人工智能的水下考古知识谱系,会存储与中国历史、人文、地理、海洋以及文物相关的海量大数据。人工智能可以自己分析整合各种图像、文本、视频、文字,像福尔摩斯一样为水下考古挖掘整理各种线索。

水下考古的未来图景

专家畅想,未来的水下考古再也不是一个高度危险和枯燥的行业,而是高度智能化的——人工智能可以建议水下考古工作者去哪里寻找有价值的沉船;包括无人艇队、无人机等在内的“人工智能考古大军”可以自动搜寻确认海底目标……人工智能还可以应用元宇宙技术让观众沉浸式感受水下考古全过程,仿佛身临其境进入考古现场。

长江口二号古船 弧形梁穿梁现场

长江口二号古船弧形梁穿梁现场科技的进步会改变一切,随着越来越多的高科技运用在水下考古领域,也在绘就一幅崭新的水下考古未来图景。过去水下考古学家的必备条件要能够潜水,能够实地操作,但是随着rov水下机器人、 auv无人自主潜航器甚至深潜器的大量使用,很多考古学家已经没有必要再亲临水下了,而是可以通过rov机械臂、通过各种手段去开展工作。

三星堆考古发掘

三星堆考古发掘2012年以来,国家文物局组织实施了1900余项主动性考古发掘项目。三星堆“上新” ,沉船“出水”,科技在考古领域的作用日益显现。纵观此次长江口二号古船考古与文物保护工作,一系列新技术、新方法、新思路,全面展现了上海科技创新硬核实力赋能文物考古的成就经验,也为世界水下考古提供了中国理念、中国经验。

(本文综合自新华社、央视新闻和澎湃新闻此前报道)

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