人工智能背景下上海历史建筑的保护与传承

《“十四五”文物保护和科技创新规划》提到：坚持科技创新引领。树牢文物保护要依靠科技的发展理念，改善文物科技创新生态，持之以恒加强基础研究，加快推进急需技术攻关和应用，推动文物保护利用提质增效。科技部等六部门印发的《关于促进文化和科技深度融合的指导意见》主要目标：到2025年，基本形成覆盖重点领域和关键环节的文化和科技融合创新体系，实现文化和科技深度融合。因此，将人工智能（AI）技术运用在上海历史建筑的保护中，对推动上海文化遗产的保护，传承历史文脉，促进经济发展，弘扬海派文化，有着重要的现实意义。

历史建筑，是一种看得见、摸得着的中华文明核心物质载体，是一座城市文脉的赓续与文明发展的见证，其保护与传承是建设中华民族现代文明的重要抓手。当下，AI在各行各业掀起应用热潮。在上海的历史建筑保护面临诸多挑战——包括但不限于结构失稳、材料风化、档案缺失、“修旧如现”等困境，AI无疑能够发挥其独特优势。依托AI的修复重建、虚拟设计等技术创新应用，综合评估多种风险，不仅能实现历史建筑的数字化存续，也可以推动中华优秀传统文化的创造性转化，更能为历史建筑的预防性保护及自然灾害后的应急管理提供决策支持。

当前，基于AI对历史建筑的保护一般是通过测绘和全景图像数据进行数字化建模，或依靠前沿的人工智能生成技术（AIGC）生成数字化模型，了解历史建筑以往不同时期的变化并预测未来的变化趋势。2023年，清华大学建筑学院与联想AIGC团队共同启动“AI赋能智慧应县木塔”项目。次年，AI赋能智慧应县木塔VR应用正式落地山西应县木塔。观众通过数字技术“穿越千年”，感受到了木塔的独特魅力。

上海的历史建筑可谓“万国建筑博览会”，是凝固的史诗。2017年5月，上海首次提出“建筑是可以阅读的”理念。次年，上海市政府正式启动“建筑可阅读”工作。按照“点－线－面”的划分原则，上海有众多的历史风貌区，各区有不同风格的历史建筑，大部分向社会公众开放，开放程度因建筑保护需求不同而各异。目前，上海外滩建筑群、横复风貌区等都已采用AI技术（无人机航拍和3D建模技术）进行日常监测和管理。未来，在更多历史建筑街区大规模应用AI技术将是发展趋势，以下是基于AI技术背景下上海历史建筑保护与传承的几点思考。

一是健全历史建筑的3D数字“孪生”模型。以数字化形式永久性保存建筑物整体外观与内部结构细节，以备将来发生不同程度的损坏时，可参照数字“孪生”模型予以修复。具体而言，是通过多维度数据采集技术构建历史建筑本体的数据库。在宏观方面，利用搭载AI算法的无人机航拍技术和3D扫描仪，对历史建筑进行毫米级精度的扫描，获取建筑整体布局，记录建筑形制与空间关系；在微观方面，采用高精度摄影设备对木结构节点、砖雕纹样、琉璃瓦等关键部位进行多角度拍摄，并使用扫描技术建立纹理与构造特征库。此外，还需进行定期动态记录，通过全景影像技术捕捉建筑物在不同季节、光照、温度下的细部特征变化，增强数据的时空覆盖性。

二是完善历史建筑的日常监测和预警。在建筑的木梁、木柱、承重墙体等重要位置安放温度、湿度、振动、倾斜、风荷载等AI传感器。通过实时的智能动态化监测，使用AI技术自动分析建筑内部的梁柱、墙体、材料等多项指标的细微变化，识别出木材腐朽、砖块风化、涂料剥落等病害类型，生成详细的监测报告，大幅提高巡检效率，充分发挥及时预警和防范作用。此外，根据病害的严重程度生成解决方案以便开展维护修缮，进一步科学有效地保护历史建筑。

三是创建历史建筑的动态数字化档案。依托AI智能档案管理系统，对历史建筑档案进行快速查询、高效管理和动态更新。根据定期扫描对比，AI系统自动标记如建筑沉降、墙体倾斜、裂缝扩展等变化，实时更新建筑状态，根据最新数据调整保护策略，实现预测性维护。此外，还需综合其他相关媒介的建筑文化遗产文字信息数据，如通过整理地方志、营造典籍中的形制描述与工艺记载，提炼建筑规制的核心数据，结合现有图纸信息，对传统测绘图档进行数字化修复，提取历史建筑的平面布局与剖面比例等关键信息。

四是训练历史建筑的专业扩散模型。一方面，共享各个城市同时期、同风格的存续历史建筑数据，智能生成高度还原且尊重历史的修复方案，约束上海历史建筑AIGC的空间结构合理性，提升生成方案的可行性，避免“数字性破坏”；另一方面，尝试构建中国传统建筑知识图元数据库，将重要典籍的非结构化知识转化为可计算的数据内容，增强AI对历史建筑的深层语义理解，追踪设计元素的起源和演变路径，保持历史的真实性与严肃性，从而分析历史建筑材料的成分和老化机理，遵循“修旧如旧”原则，为寻找最合适的替代修复材料提供科学依据。

未来，在“建筑可阅读”的基础上，运用AI相关技术促进上海历史建筑保护与文旅产业联动，细分特色街区，开发特色旅游项目，开展传统手工艺和民俗活动，增加夜间游览项目。依托AI整合人流数据、交通数据、消费数据等，优化公共设施布局，提升街区活力。通过搭建智能平台、增添智能设施、开发AI语音助手和AI互动体验项目等，让游客能够看到建筑原貌的叠加复原、历史人物和场景的虚拟重现，进一步满足游客的体验感、参与感与获得感。同时，基于不同游客的需求，AI根据游客的年龄、喜好、时间、体力等因素一键生成最优的个性化游览路线。总之，AI技术不仅是保护历史建筑的工具，更是连接过去与未来的桥梁，它让人们以更智能的方式守护城市记忆，让游客“穿越”回过去，漫步在虚拟的上海街头，与历史对话。（作者：檀明珠 浦东新区党校）