文化基因研究緣起、進展與未來研究思考綜述

趙海英

（北京郵電大學(xué)人工智能學(xué)院，北京 100876）

1 引言

一個創(chuàng)新型的項目，需要持之以恒去研究與挖掘，文化基因研究就是這樣一類項目，它是科技和文化相融合的具體表現(xiàn)，特別是對文化遺產(chǎn)能夠進行表征與量化提取，最終實現(xiàn)組合與應(yīng)用。

道金斯在1976年撰寫的《自私的基因》論著中，前面幾章講的是就是自然界的生物基因gene，具有重復(fù)復(fù)制的含義；論著最后幾章提到了人類社會也存在一些模仿，并提出了一個詞meme，作為社會領(lǐng)域中的符號構(gòu)造物，這種符號構(gòu)成物在向下傳遞的過程中類似于生物學(xué)基因的復(fù)制、傳遞、選擇、突變等特征。因此發(fā)明的meme這個詞是相對gene的文化基因概念。這個概念與文化要素有區(qū)別，文化要素是分析性結(jié)構(gòu)，而文化基因是一個歷史流傳、復(fù)制和改寫，甚至將來能在其他組合中找到它的痕跡。

眾所周知，敦煌石窟非常有名，其實它就是一個文化基因庫，壁畫中的香草圖案以及含佛的手印圖案，不僅具有宗教含義，還具備舞蹈藝術(shù)，這些“東西”可以從文化基因的角度進行提取，然后分析對比，意義就非常大。相比56個民族圖案，也存在著許多經(jīng)過流傳和漂移的文化元素，這些文化元素不僅具有理論研究價值，更具備市場應(yīng)用前景。

基于多年對國內(nèi)外文化基因研究現(xiàn)狀的梳理，首先從文化基因的概念梳理入手，進而分析與文化基因發(fā)展密切相關(guān)的科學(xué)問題、技術(shù)體系，最后，分析給出文化基因工程的遠景設(shè)想。

2 文化基因研究的緣起

中國擁有五千年文明歷史，創(chuàng)造了燦爛的文化瑰寶，為中國復(fù)興崛起奠定了文化自信基礎(chǔ)。如何保護和傳承民族文化遺產(chǎn)，是所有中國人乃至世界研究的重要課題。文化基因概念伴隨著文化傳承和文化內(nèi)涵挖掘而受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。自從道金斯提出“meme”一詞，漢語翻譯“模因”“謎米”，文化基因在文化傳承和保護，甚至文化產(chǎn)業(yè)中的作用日益凸顯出來，并被迅速應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域研究中。

1976年，道金斯論著《自私的基因》中的最后一章，定義了一個新的名詞“meme”，即“模因”作為文化傳播基本單位，論證了文化為一種新的復(fù)制基因，從一個大腦傳播到另一個大腦。所以隨著國內(nèi)外研究的進一步關(guān)注，文化基因的表現(xiàn)形式有語言文字、文學(xué)藝術(shù)、繪畫雕塑、服飾圖案、音樂風(fēng)格、舞蹈動作、家居裝修、建筑文化等等形態(tài)，表現(xiàn)為體現(xiàn)獨特民族文化和地域文化特征的各種載體和表現(xiàn)形式。但就其表現(xiàn)形式來看，主要包括基于語言文字所形成的具有文化意義的概念體系、基于視覺傳達所形成的具有文化意義的圖像體系；而基于聲音所形成的具有文化意義的音樂體系，基于雕塑和建筑所形成的空間構(gòu)成體系，以及基于裝置所形成的機構(gòu)制作和運行體系，均為類同語言文字的概念體系。

文化基因承載著燦爛文明，傳承著歷史文化，維系著民族精神。按照文化基因的不同的表現(xiàn)形態(tài)，通過采集并搭建文化形態(tài)素材庫，以文化基因形態(tài)提取、數(shù)據(jù)挖掘、意象整合與智能分析來繪制文化基因圖譜，可以打造更多具有中國傳統(tǒng)文化基因的優(yōu)秀數(shù)字內(nèi)容產(chǎn)品，有利于探索和形成平臺創(chuàng)新、業(yè)態(tài)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新的文化基因工程服務(wù)平臺，為文化創(chuàng)意設(shè)計提供前所未有的技術(shù)支持。

為此，通過多年研究，給出了文化基因的定義：文化基因是在特定時空和文化環(huán)境中形成的具有穩(wěn)定性、可變異性和繼承性的基本信息模式；它蘊含了文化的本質(zhì)內(nèi)涵，具有可量化、內(nèi)涵性、可傳承的特點，反映了文化時空演化規(guī)律。常見的文化基因類型主要有服裝服飾圖案文化基因（紋樣基因）、壁畫風(fēng)格文化基因（風(fēng)格基因）、音樂語言文化基因（語言基因），舞蹈動作文化基因（動作基因）、漢字語言文化基因（漢字基因）、技法文化基因（技藝基因）等。

3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

3.1 國內(nèi)文化基因理論研究與傳承概況

自從道金斯的《自私的基因》［1］進入中國后，中國學(xué)者就開始使用“文化基因”一詞。早在1986年，傅道彬［2］提出兩種文化基因的概念：一種是非目的性的盲目的基因（也可以稱為摹媒、模仿基因），另一種是有目的性的自覺的基因。前者與文化的參與較少，后者對文化作用較大。如劉長林［3］認為文化基因就是那些民族的文化和歷史產(chǎn)生過深遠影響的心理底層結(jié)構(gòu)和思維方式。畢文波［4］提出內(nèi)在于各種文化現(xiàn)象中,并且具有在時間和空間上得以傳承和展開能力的基本理念或基本精神,以及具有這種能力的文化表達或表現(xiàn)形式的基本風(fēng)格,叫做文化基因。王東［5］提出文化基因就是決定文化系統(tǒng)傳承與變化的基本因子、基本要素。徐才［6］提出新觀點，認為本能、智能、權(quán)能、類能，視為社會系統(tǒng)的四種基本能力，是組成文化基因的四大部分。王海寧［7］將文化基因作為文化傳播的基本單位對青巖鎮(zhèn)文化進行剖析。鮑健強提出文化基因是人類族群通過知識、思想、技能、習(xí)性、民俗等文化形式進行傳承。畢明巖［8］認為文化基因?qū)W是從生物學(xué)中的基因理論衍生出來并且用來研究文化傳播和進化的一種新的思維模式。吳秋林［9］認為從概念的基點上講,文化基因一詞就是把文化中的某些構(gòu)造等同于遺傳學(xué)上的基因概念,認為文化人類學(xué)中有一個最基本的單位叫文化基因,并具有在其內(nèi)部運動中對文化的根本性的影響。張曉［10］提出文化基因是一種文化存在與發(fā)展的最基本思想元素，決定著該文化發(fā)展變化的方向，以及種種文化現(xiàn)象的本質(zhì)所在。張宗明［11］提出文化基因與生物基因具有社會性，多維性，選擇性，無形性，多變性等特征。劉宗明［12］認為文化基因?qū)Φ赜蛭幕蛎褡逦幕憩F(xiàn)出明顯性、延續(xù)性特征有著調(diào)節(jié)作用。田少煦［13］指出文化基因不僅僅涉及信念、習(xí)慣、價值觀等精神文化，還涉及民族文化中的物質(zhì)文化層面。王猶建等［14］提出文化基因是隱藏在贛南客家非物質(zhì)文化遺產(chǎn)（下稱“非遺”）中的元代碼。黨的十九大報告中［15］習(xí)近平同志的“文化基因”論，將文化基因的概念提升到新境界、新高度，對于文化基因的發(fā)展具有深遠的理論意義和重要的現(xiàn)實意義。

3.2 國內(nèi)文化基因理論研究與傳承概況

1952年，美國的文化人類學(xué)家克羅伯（Kroeber,A.L.）和克拉克洪（Kluckhonn, Clyde）［16］在《Culture: A critical review of concepts and definitions》中提出了不同文化中是否也有與“生物基因一樣的文化單元”這樣的假設(shè)，這為文化基因的研究提供了可能。在1976年，道金斯在《自私的基因》［1］中，創(chuàng)造了一個新的名詞“meme”來區(qū)分與生物學(xué)上的基因，認為一切生命都通過復(fù)制實體的差別性生存而進化的。到80 年代,R Boyd 和PJ Richerson［17］探討了遺傳和文化因素在進化力的影響下如何相互作用，以產(chǎn)生在人類文化中看到的多樣性。在90年代，有不同學(xué)者給出了文化基因概念的不同定義，較有影響力的有W.Durham［18］將文化定義為“有能力的概念”被編碼為符號和B Childs［19］提出文化進化新理論——即修改共同概念系統(tǒng)。進入新世紀對文化基因研究也出現(xiàn)了較為公認的成果。如Situngkir［20］從基因論與文化進化論等價的意義上，提出了基因的形式化定義；Nguyen［21］提出Memetic算法，并指出基因的材料是由非遺傳的傳遞方式，并基于一些常用的連續(xù)優(yōu)化綜合問題，給出了數(shù)值研究；F Heylighen 和K Chielens［22］指出文化特質(zhì)是人與人之間傳播的，文化基因的概念可以被定義為一種信息模式，存儲在個人的記憶中，能夠被復(fù)制到另一個人的記憶中；CJ Lumsden和EO Wilson［23］引入了基因--文化共同進化的概念，并強烈論證人性既不是任意的，也不是預(yù)先確定的，并且確定了促使基因向文化向上翻譯的機制。近幾年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展，文化基因理論發(fā)展和研究不斷取得新的成果。Liang Feng［24］等提出基因檢索范式由四種文化啟發(fā)的操作者組成，即基因?qū)W習(xí)，基因選擇、基因變異與基因模仿。Rosa-Carrillo［25］提出互聯(lián)網(wǎng)基因被認為是一個網(wǎng)絡(luò)基因；Marriott C,和Chebib J［26］提出了使用遺傳和文化遺傳機制的進化代理模型；Karl Frost［27］提出文化與基因協(xié)同進化模型在人類社會進化中的巨大作用。

4 文化基因研究進展與案例

4.1 文化基因理論研究進展

互聯(lián)網(wǎng)、博物館，圖書館和其他機構(gòu)保存了大量人類文化遺產(chǎn)（CH），通過將其分類存儲，向大眾開放，并設(shè)計了許多索引方案來描述和管理這些文物資料，其中包括分類方案、主標題列表、圖像特征以及其它受控詞表。為了使得文化遺產(chǎn)成為公眾可用資源，提高不同情境、不同類型的文化內(nèi)涵挖掘和利用，它的需求也隨之加大。通過分析幾個世紀來發(fā)表的文字增長、變化和下降，數(shù)學(xué)家認為,大規(guī)模嚴格研究文化的進化歷程是可行的。通過給出的500000個字典遺漏英語單詞，研究人員已了解意識形態(tài)和著名人士的興衰演變，更令人興奮的是，還找出了歷史學(xué)家都未知的政治實例。

這種新的研究風(fēng)格可以補充傳統(tǒng)風(fēng)格，是一種向大數(shù)據(jù)密集型基因組學(xué)的傾斜，國外研究學(xué)者稱這一新生領(lǐng)域為“文化組學(xué)”。但是，它的爭議還是存在的，“語義的轉(zhuǎn)移”、“內(nèi)涵的深邃”、“時空的約束”，都給文化分析，文化定量表征帶來很大困難。

從目標層面：中國現(xiàn)有56個民族，描繪了整個人類民族文化系統(tǒng)圖景，繪制了人類文化基因圖譜。通過建立人類文化基因庫，對中華民族文化構(gòu)成體系進行深入系統(tǒng)研究，在這一數(shù)量龐大的存在內(nèi)涵的文化中進行挖掘、整理、解碼和保護，帶來不可估量的再生和再創(chuàng)造價值。

從研究層面：文化基因（文化模式與文化特征）提取：鑒于文化遺產(chǎn)是特定文化歷史空間的承載，近年來出現(xiàn)了初步針對文化遺產(chǎn)背后蘊含的特征和文化模式的挖掘和發(fā)現(xiàn)工作，這里主要是使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，其工作內(nèi)容可視作對文化這一復(fù)雜巨大系統(tǒng)從定性到定量綜合分析的探索。然而對于文化這種非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，如習(xí)俗禮儀、音樂舞蹈、圖案壁畫等非結(jié)構(gòu)化的文化遺產(chǎn)，如何進行定量計算發(fā)掘其背后蘊藏的特征與文化模式仍然是非常具有挑戰(zhàn)性的難題。

4.1.1 文化基因特征與語義標簽體系

（1）文化基因特征

文化基因具有可量化、可傳承、具內(nèi)涵性的特點。因而文化基因的分析與研究就是文化量化和文化挖掘與計算。通過建立領(lǐng)域?qū)＜抑R庫，標識文化基因及其內(nèi)涵釋義，并通過量化計算挖掘與證實其背后蘊藏的特征與文化模式，構(gòu)建可存儲可表達的量化碼表。鑒于文化遺產(chǎn)是特定文化歷史空間的承載，近年來出現(xiàn)了初步針對文化遺產(chǎn)背后蘊含的特征和文化模式的挖掘和發(fā)現(xiàn)工作，這里主要是使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，其工作內(nèi)容可視作對文化這一復(fù)雜巨大系統(tǒng)從定性到定量綜合分析的探索。然而對于文化這種非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，如習(xí)俗禮儀、音樂舞蹈、圖案壁畫等非結(jié)構(gòu)化的文化遺產(chǎn)，如何進行定量計算發(fā)掘其背后蘊藏的特征與文化模式仍然是非常具有挑戰(zhàn)性的難題。

（2）文化基因標簽體系（patternNet）

為揭示文化基因內(nèi)涵的顯性特征與隱性內(nèi)涵之間映射機理，從視覺層、本體層和隱義層等三個層面構(gòu)建文化基因語義標簽體系，同時在第二層本體詞和第三層隱義詞之間建立語義關(guān)聯(lián)，并基于文博領(lǐng)域?qū)＜抑R，擴展文化基因語義標簽要素指標，為文化基因分類領(lǐng)域詞庫構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。

①構(gòu)建文化基因標簽體系。分析已有文化資源的語義標簽體系，研究文化基因由外及里的內(nèi)涵和寓意表達方式。為了完備揭示文化基因顯性特征與隱性內(nèi)涵之間的映射機理，分別從視覺層、本體層和隱義層等層面構(gòu)建文化基因標簽語義體系，其構(gòu)建過程如下。

STEP1：構(gòu)建視覺層。例如在視覺層面上提取顏色、紋理、形狀等底層特征，并量化文化基因顏色比例、紋樣種類以及構(gòu)圖形式，形成文化基因視覺標簽。

STEP2：構(gòu)建本體層。在本體層面上通過抽取視覺特征與存儲在知識庫中的對象模型(文化遺產(chǎn)標本)相匹配，識別出文化基因?qū)ο螅M而實現(xiàn)文化基因本體標簽。

STEP3：構(gòu)建隱義層。在隱義層面上將文化基因語義標注詞匯與所蘊含內(nèi)涵進行關(guān)聯(lián)，充分挖掘文化基因包含的內(nèi)在隱義文化，構(gòu)建文化基因語義標簽。如圖1所示。

圖1 文化基因元數(shù)

②構(gòu)建文化基因標簽語義關(guān)聯(lián)模型。在建立文化基因三層標簽體系基礎(chǔ)上，在標簽結(jié)構(gòu)的第二層本體詞和第三層隱義詞之間建立標簽關(guān)聯(lián)，其建立過程如下。

STEP1：將文化基因在本體層中的單個本體標簽ti映射到隱義層中相應(yīng)的語義標簽(即領(lǐng)域?qū)＜覙俗⒌奈幕⒁庠~)sj，建立關(guān)聯(lián)關(guān)系(其中，i ≥1,j ≥1)。例如，對“龍”的寓意解釋為“權(quán)勢、高貴、尊榮”。

STEP2：由于文化基因可能包括多個蘊含寓意的目標物，則將本體層中的本體標簽組合進行語義解釋，提升文化基因寓意的詮釋深度。即在進行文化基因語義標注時，對每類文化基因本體標簽詞按照內(nèi)涵關(guān)聯(lián)的方式，進行組合并輸出其語義解釋。例如，“魚”和“蓮花”的組合寓意是“連(蓮)年有余(魚)”，“龍”和“鳳”的組合寓意是“龍鳳呈祥”。

STEP3：為提升文化基因語義引導(dǎo)力，提高用戶對文化基因所賦予文化寓意理解，提高不同文化基因之間耦合度。依據(jù)新詞發(fā)現(xiàn)算法擴展同義詞詞林構(gòu)建方式，對隱義層語義標簽sj進行近義詞mk替換(其中，k≥0)。例如，“幸福”的近義詞有“快樂”、“美滿”和“甜蜜”，“權(quán)力”的近義詞有“權(quán)利”、“權(quán)益”和“權(quán)柄”。用戶可以隨意使用其中的一個詞檢索，返回的結(jié)果是文化基因具有檢索詞或其更為專業(yè)術(shù)語的近義詞。

STEP4：對文化基因進行語義標注時，最終結(jié)果需要對標注詞去重。

綜上所述，標簽體系結(jié)構(gòu)的第二層本體詞和第三層語義詞的關(guān)聯(lián)關(guān)系建立以及語義標簽的近義詞擴展過程如圖2 所示［28］(注：圖2 中紋樣圖片來源于孔子博物館)。

圖2 文化基因語義標簽關(guān)聯(lián)

4.1.2 文化基因量化空間構(gòu)建

數(shù)字化戰(zhàn)略已改變了人文學(xué)科研究的數(shù)據(jù)類型，也讓更多傳統(tǒng)媒介發(fā)生變化。實現(xiàn)不同類型文化載體采集，利用機器學(xué)習(xí)和模式識別，并結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜抑R，開展文化數(shù)字化表征與量化，為文化基因深入挖掘和建模奠定基礎(chǔ)。

在文化基因?qū)哟翁崛∨c風(fēng)格化建模的研究基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)基于特征學(xué)習(xí)得到的字典原子能夠有效的表征不同文化基因以及文化基因類別之間的關(guān)系，提出一套構(gòu)建文化基因標簽量化空間以及優(yōu)化語義量化空間方法。將一個文化基因構(gòu)建一個字典，字典原子作為基因特征，在字典上對其進行重建。形成一個文化基因的量化空間，如圖3 是“龍”文化基因的量化空間［29］。

圖3“龍”文化基因的字典學(xué)習(xí)示意圖

①文化基因（語義）量化空間構(gòu)建。通過字典學(xué)習(xí)算法，獲得一個字典，其中每個字典原子代表該類別的一個語義特征，一共m個字典原子來實現(xiàn)對該類文化基因語義表征。每個原子代表了一個與本類文化基因特征相似性較高特征。相同類別文化基因，盡管其他屬性有所不同，但都可以在這m個字典原子（即基向量）的基礎(chǔ)上進行重建。

這m個字典原子即構(gòu)成文化基因量化空間。包含本類的文化基因都可以通過字典原子線性加和來實現(xiàn)對其重建。使用字典學(xué)習(xí)模型構(gòu)建傳統(tǒng)紋樣表征的量化空間，其定義如下：

②字典相關(guān)性挖掘的傳統(tǒng)樣量化空間優(yōu)化。在實際場景中，不同類別之間會產(chǎn)生相互影響。在字典學(xué)習(xí)模型中，類別之間的相關(guān)性體現(xiàn)在字典原子之間的相似性。通過對字典的約束，使得相關(guān)性強的類別字典之間的相似性提高，相關(guān)性弱的類別字典之間的相似性降低。類別之間的區(qū)分性變強，可以更好的重建本類樣本的同時區(qū)分其他類別的樣本。因此，如何挖掘類別之間的相關(guān)性，優(yōu)化字典是文化基因語義量化空間表達的重要途徑。

為了解決類別之間相關(guān)性無法正確衡量的問題，提出一種新的標簽相關(guān)系數(shù)計算方法（Dictionary Coherence with Information of Feature Space，DCIFS），在計算不同類別標簽余弦相似度，不僅利用到訓(xùn)練集的語義標簽空間，而且利用到信息更加豐富的特征空間，標簽相關(guān)性的計算更為準確。如下圖所示，字典學(xué)習(xí)得到30個字典原子代表的龍紋圖像特征，在對圖像進行重建過程中，不同圖像選擇不同的原子進行重建，得到的重建結(jié)果盡管與原特征存在差異，但已經(jīng)能夠?qū)⑵渑c非本類文化基因進行區(qū)分。如圖4所示是一個“龍”文化基因的量化空間示意圖［30］。

4.1.3 文化基因時空演化規(guī)律發(fā)現(xiàn)

以時間、空間、基因相似度為坐標軸，建立文化遺產(chǎn)的時空演化三維空間，并以文化基因相似度為主要標準，在上述三維空間中搜索文化遺產(chǎn)時空演化的路徑。

以龜茲壁畫為研究對象，基于多特征的文化基因量化存儲模式與表達方法，計算龜茲壁畫之間的基因相似度，進而研究龜茲時空演化路徑。

圖4“龍”文化基因的量化空間

圖5 文化基因組合與演化規(guī)律發(fā)現(xiàn)示意圖

圖6 龜茲時空演化路徑

4.2 文化基因?qū)嵺`案例

現(xiàn)有文化基因研究局限于人文史和遺傳學(xué)的角度，難以挖掘蘊藏在文化生活與藝術(shù)中的文化內(nèi)涵，也無法凝練成挖掘文化基因的科學(xué)方法體系。數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展為科學(xué)、系統(tǒng)地挖掘中國傳統(tǒng)文化的文化基因提供了技術(shù)條件。圍繞“中國傳統(tǒng)文化數(shù)字化保護和傳承，揭示其文化內(nèi)涵與演變發(fā)展規(guī)律”。展開文化基因提取與表達、標注、重構(gòu)與多模態(tài)呈現(xiàn)研究實證。

4.2.1 文化基因提取與表達

基于多尺度多模態(tài)物質(zhì)文化遺產(chǎn)的采樣數(shù)據(jù)外觀建模和典型非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的數(shù)字化表示方法，提出文化基因的識別、描述與獲取的方法。基于不同文化載體內(nèi)容，形成6類文化基因提取技術(shù)路徑：第一類文化基因提取：織物圖案基因，如圖7所示；第二類文化基因提取：壁畫風(fēng)格基因，如圖8所示；第三類文化基因提取：音樂語言（風(fēng)格）基因，如圖9所示；第四類文化基因提取：舞蹈風(fēng)格基因，如圖10所示；第五類文化基因提取：漢字語言基因，如圖11所示；第六類文化基因提取：色彩文化基因，如圖12所示。

圖7 織物圖案文化基因提取示意圖

圖8 壁畫風(fēng)格文化基因描述示意圖

圖9 音樂語音文化基因提取示意圖

圖10 舞蹈風(fēng)格文化基因提取示意圖

圖11 漢字語言文化基因提取示意圖

圖12 色彩文化基因提取示意圖

4.2.2 文化基因標注

文化基因具有極高的研究價值和藝術(shù)價值，隨著數(shù)字化技術(shù)和文化計算的發(fā)展，越來越多的文化基因被數(shù)據(jù)化、圖像化，為了有效地存儲、檢索、利用這類數(shù)字資源，越來越多的學(xué)者開始進行文化基因深度語義標注。目前主流的語義標注方法主要是基于元數(shù)據(jù)的標注（例如百度百科博物館，對收藏于湖北省博物館的“東周銅簋”的標注，標注的內(nèi)容包括名稱、文物時期、尺寸、重量，用途、外形、色彩、象征意義、出土地、出土日期、現(xiàn)收藏地等“。數(shù)字敦煌”項目下的資源元數(shù)據(jù)的核心集包含名稱、作者、主題、年代、分類、尺寸、圖像、描述、狀態(tài)、收藏地和所屬洞窟），但由于高層語義信息與底層語義信息之間語義鴻溝，元數(shù)據(jù)方法在對文化基因標注時存在諸多不足，無法更好揭示文化基因本體及語義內(nèi)涵。為了彌補元數(shù)據(jù)標注的缺陷，數(shù)字結(jié)構(gòu)化的標注方法開始涌現(xiàn)，例如數(shù)字語義描述框架可以對內(nèi)容語義進行了較為準確的建模，同時利用主題詞表和數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)實現(xiàn)對資源數(shù)據(jù)的高層語義表達。可以讓用戶更好地理解、欣賞文化資源。本文團隊提出一套基于領(lǐng)域?qū)＜乙龢恕C器融標注、大眾打標注的多層次多尺度文化基因語義標注模型，不僅彌補了數(shù)字圖像元數(shù)據(jù)標注存在的不足，而且可以針對不同類型文化基因數(shù)據(jù)、根據(jù)用戶多目標檢索需求，將相應(yīng)的領(lǐng)域、機器與大眾融合并將新詞發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)加入到待標注數(shù)據(jù)語義表達中，提高數(shù)據(jù)標注精度，實現(xiàn)文化基因標注規(guī)范化，為機器全自動標注提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基底。

圖13 標注示例

通過對文化基因數(shù)據(jù)進行科學(xué)標注，依此形成原真中華民族文化基因庫，可以借助智能技術(shù)明史、正史和補史，為印證中華文化傳承脈絡(luò)提供證據(jù)。總之，通過對文化基因標注，能讓人類感受到中華民族文化基因厚重，了解許多后人不知的歷史場景，為中國歷史、文化和藝術(shù)發(fā)展史提供更豐富的資源。

4.2.3 文化基因重構(gòu)

文化基因重構(gòu)是將不同文化元素、文化要素重新組合、變換生成新的文化資源數(shù)據(jù)或文化數(shù)字內(nèi)容的過程。例如，通過提取并重構(gòu)書法、水墨、油傘等視覺文化基因以及古樂等聽覺文化基因，組合成一幅沉浸感極強、富有詩意的影像畫面。藝術(shù)家再通過對傳統(tǒng)樂器古箏、二胡的演奏，將聲音源轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信息，再傳輸?shù)接嬎銠C進行技術(shù)處理，從而實現(xiàn)對影像內(nèi)容的互動控制。隨著樂曲的演奏，畫面中的書法仿佛被寫出來一樣，讓觀眾沉浸在音樂與動畫互動中，體驗到一場視覺與聽覺的盛宴，如圖14-圖18所示。

圖14 群集式重構(gòu)地毯

圖15 組構(gòu)式規(guī)則重構(gòu)

圖16 層疊式忍冬紋重構(gòu)

圖17 拼貼式重構(gòu)

圖18 紋樣組合重構(gòu)

圖18 龜茲石窟仿真博物館

如今的文化已成為人們提升生活品質(zhì)、追求自由而全面發(fā)展的精神因素。但是對文化基因的解構(gòu)、挖掘與重構(gòu)顯然是與人們的需求不相匹配的。這就需要用符合社會進步的傳統(tǒng)文化創(chuàng)新突破這種局限，盡可能地滿足人們越來越高層次的文化需求，從多種路徑實現(xiàn)其創(chuàng)新性轉(zhuǎn)化和重構(gòu)。

4.2.4 文化基因多模態(tài)展呈

案例1：龜茲石窟仿真博物館。龜茲是古代西域的大國也是中國文化、印度文化、伊斯蘭文化和歐美四大文化體系匯流的聚集傳播地。

案例2：數(shù)字文化地圖。通過挖掘與分析中國傳統(tǒng)文化，以數(shù)字化地圖方式并結(jié)合虛擬展呈技術(shù)，多角度、多模態(tài)、多維度傳播與再現(xiàn)中國傳統(tǒng)文化。

圖19 大運河數(shù)字文化地圖

5 文化基因研究未來思考

5.1 分類梳理文化基因以開展數(shù)據(jù)科學(xué)研究

首先，分類梳理文化基因，研究其知識與語義表示模型技術(shù)，并基于多模態(tài)空間技術(shù)實現(xiàn)特征信息和文本特征信息的聯(lián)合表示，最終實現(xiàn)文化基因語義化描述，并通過弱監(jiān)督學(xué)習(xí)抽取基因?qū)嶓w對其進行關(guān)系學(xué)習(xí)，實現(xiàn)文化基因數(shù)據(jù)動態(tài)更新，進而維護基因庫動態(tài)完善與優(yōu)化。

其次，開展文化基因挖掘與基因修復(fù)方法研究

研究文化遺產(chǎn)的數(shù)字化表示和特征提取理論和方法，對多尺度多模態(tài)物質(zhì)文化遺產(chǎn)采集數(shù)據(jù)進行一致性整合，在數(shù)字空間中構(gòu)建非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的數(shù)字化表示范式，進而搭建一套支持對文化基因分析、挖掘與修復(fù)的方法體系。

然后構(gòu)建文化基因知識圖譜，支持呈現(xiàn)和傳播方法研究

通過揭示文化遺產(chǎn)外在表現(xiàn)和文化內(nèi)涵之間的映射關(guān)系；通過基于時空一致性演化模型修復(fù)缺損的文化遺產(chǎn)片段，多模態(tài)、真實準確地重現(xiàn)文化遺產(chǎn)的全貌；通過文化基因知識圖譜豐富和發(fā)展現(xiàn)有的文化遺產(chǎn)，并根據(jù)文化遺產(chǎn)的特性運用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)促進文化遺產(chǎn)傳播和共享。

最后，融合多種文化基因，重建與復(fù)原特定歷史階段的文化風(fēng)貌，研究面向文化基因知識圖譜支撐下的基因修復(fù)與重現(xiàn)原型系統(tǒng)。

5.2 文化基因理論研究思考

探索因果推理和機器學(xué)習(xí)的共同基礎(chǔ)：訓(xùn)練和測試時環(huán)境差異越大，采用因果推理方法相對于關(guān)聯(lián)方法取得的性能提升也就越大」，從而展現(xiàn)了因果推斷對于降低機器學(xué)習(xí)風(fēng)險、克服關(guān)聯(lián)統(tǒng)計缺陷的優(yōu)勢，以及引領(lǐng)機器學(xué)習(xí)下一個發(fā)展方向的潛力。因此，在測試中更換到與訓(xùn)練數(shù)據(jù)不同的分布，這種因果結(jié)構(gòu)很可能可以保證模型的穩(wěn)定性，進行更穩(wěn)定的預(yù)測。

一個挑戰(zhàn)是如何提高模型的泛化能力，怎樣才能知道一個模型對未曾出現(xiàn)過的場景仍然具有很好的泛化能力。另一個挑戰(zhàn)是如何利用小規(guī)模和超大規(guī)模數(shù)據(jù)。第三個挑戰(zhàn)是全面的場景理解。除了與訓(xùn)練數(shù)據(jù)和泛化能力相關(guān)的問題外，還有一個重要的研究課題是全面的場景理解。除了識別和定位場景中的物體之外，人類還可以推斷物體和物體之間的關(guān)系、部分到整體的層次、物體的屬性和三維場景布局。獲得對場景的更廣泛的理解將會幫助人交互這樣的應(yīng)用，因為這些應(yīng)用通常需要物體標識和位置以外的信息。這個任務(wù)不僅涉及到對場景的感知，而且還需要對現(xiàn)實世界的認知理解。

基于數(shù)字化標識庫，通過大數(shù)據(jù)、知識圖譜和文化計算開展文化基因挖掘、提取、量化和表征，構(gòu)建較為完備的傳統(tǒng)文化語義表征模型，實現(xiàn)外在表現(xiàn)形式與文化內(nèi)涵的映射，支撐中華民族文化基因庫構(gòu)建。

6 小結(jié)

綜上所述，文化基因研究是一項極為龐大的工程，通過利用人文、藝術(shù)、技術(shù)等多學(xué)科交叉手段對文化資源數(shù)字化相關(guān)問題進行深入研究與分析，更好地保護和傳承中國傳統(tǒng)文化。以文化基因研究為路徑闡釋文化，是文化傳播獨特的方法，但如何能夠全面闡釋中華文化及其價值的文化基因需要進一步挖掘，尤其當(dāng)下在國際語境下進行當(dāng)代表達文化基因表達則缺乏方法和聚焦。究其原因，是對中國文化基因傳承與表達研究薄弱，未形成系統(tǒng)的理論或方法。為此，文化基因所涉的相關(guān)論題已被更多學(xué)者所共同關(guān)注，并得到世界各種學(xué)術(shù)刊物和學(xué)術(shù)會議關(guān)注，這一課題的研究對于提升學(xué)術(shù)水平，參與國際學(xué)術(shù)競爭具有積極促進意義；而文化基因工程的實施也必將增強中華傳統(tǒng)文化認同感，促進社會和諧發(fā)展，是一項功在當(dāng)代、利在千秋之工程。