AI也“讀”甲骨文

武智融 莫伯峰

甲骨文，亦稱“契文”“龜甲文字”“殷墟文字”，為中國(guó)商周時(shí)期刻在龜甲獸骨上的文字。甲骨文是研究商周社會(huì)歷史的重要資料，而現(xiàn)在，人工智能AI也能為甲骨文研究工作提供助力，用科技之手撥開(kāi)幾千年前的迷霧。

“校（jiào）重（chóng）助手”為何誕生？

甲骨文是已知年代最早的、成熟的漢字系統(tǒng)，對(duì)中國(guó)乃至世界的文化歷史研究都具有重要意義。現(xiàn)已出土的甲骨約16萬(wàn)件，甲骨文的研究工作則主要利用甲骨“拓本”。

?甲骨（左），甲骨拓本（右）（《中國(guó)社會(huì)科學(xué)院歷史研究所藏甲骨集》）（供圖/莫伯峰）

甲骨會(huì)在不同藏地間流轉(zhuǎn)，因此同一片甲骨會(huì)流傳下來(lái)多個(gè)拓本，這些重復(fù)的拓本被稱為“重片”。重片使得拓本總數(shù)遠(yuǎn)大于甲骨總數(shù)，于是便需要通過(guò)“校重”把重片都找出來(lái)。這項(xiàng)工作雖然基礎(chǔ)，但非常重要——使用了不清楚、不完整的拓本，結(jié)論就會(huì)不可靠。

校重需要將拓本進(jìn)行兩兩對(duì)比，工作量龐大。而且由于甲骨破碎、墨拓方式有差異等原因，重片間的樣貌差異有時(shí)很大，這更加大了校重工作的難度。編撰《甲骨文合集》（由著名歷史學(xué)家郭沫若主編，是中國(guó)現(xiàn)代甲骨學(xué)方面的集成性資料匯編），前后耗時(shí)20余年，其中校重工作就花費(fèi)了很長(zhǎng)時(shí)間，卻也難保沒(méi)有遺漏。

?甲骨拓本重復(fù)示例。4組拓本來(lái)源于同一片甲骨，然而有著不同的編號(hào)（供圖/武智融）

如今，隨著人工智能的蓬勃發(fā)展，整理甲骨文的利器——“校重助手”應(yīng)運(yùn)而生！

自監(jiān)督學(xué)習(xí)：

讓人工智能辨別甲骨文

校重助手與甲骨文專家所用的校重方式不同——專家需要對(duì)甲骨上的文字進(jìn)行辨認(rèn)，而校重助手則不需要。那么，它究竟是如何工作的呢？

訓(xùn)練一個(gè)可完成校重工作的人工智能，其核心任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)模型，這個(gè)模型可以判斷兩張拓本是否出自同一塊甲骨。如何實(shí)現(xiàn)這種功能呢？跟人一樣，要靠學(xué)習(xí)。

?通過(guò)改變一張圖片的清晰度、對(duì)比度等，我們可以模擬不同拓本的表現(xiàn)差異，從而制造大量免費(fèi)數(shù)據(jù)和標(biāo)簽（供圖/武智融）

過(guò)去在訓(xùn)練人工智能時(shí)，通常采用有監(jiān)督學(xué)習(xí)，即由專家標(biāo)記各類重片作為學(xué)習(xí)資料。但在本項(xiàng)任務(wù)中，專家難以標(biāo)記所有類型的重片，有監(jiān)督學(xué)習(xí)難以發(fā)揮效果。這時(shí)就要靠自監(jiān)督學(xué)習(xí)了。

自監(jiān)督學(xué)習(xí)也稱無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)，其思維核心是讓人工智能自動(dòng)從數(shù)據(jù)中制造標(biāo)簽。例如，可以自動(dòng)將圖像中不同子區(qū)域的空間位置關(guān)系定義為一種標(biāo)簽，或是自動(dòng)將圖像的色彩飽和度定義為一種標(biāo)簽等。

用人工智能“找不同”

設(shè)計(jì)出自動(dòng)制造標(biāo)簽的方法對(duì)校重助手同樣適用。重片之間存在樣貌差異的主要原因，是拓印范圍、拓印方式不同，以及甲骨破碎、甲骨磨損等。了解了這個(gè)原因，便可以對(duì)這些表現(xiàn)進(jìn)行模擬，用一張拓本生成各種表現(xiàn)略有不同的“人造重片”。通過(guò)改變一張拓本的清晰度、對(duì)比度、旋轉(zhuǎn)角度，或給其引入圖像噪聲等，我們就可以得到無(wú)窮無(wú)盡的重片標(biāo)簽。這就解決了校重助手學(xué)習(xí)資料不足的問(wèn)題。

校重助手在工作時(shí)會(huì)遍歷圖像的所有局部區(qū)域，這樣就可以在兩張拓本之間得到密集的點(diǎn)與點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果兩張拓本互為重片，這種點(diǎn)與點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系就是規(guī)律且一致的。通過(guò)一致的對(duì)應(yīng)關(guān)系，還可以進(jìn)而求解兩張拓本之間的幾何變換關(guān)系，從而將其重疊在一起。這種點(diǎn)與點(diǎn)的對(duì)比圖和重疊圖易于專家解讀，能大幅提升人機(jī)合作的效率。

運(yùn)行一段時(shí)間后，校重助手已經(jīng)取得了一批新的校重成果，為一些模糊的拓本找到了清晰的替代拓本，甚至還用幾張互補(bǔ)的重片復(fù)原了最完整的甲骨圖像。這些成果使我們相信，人工智能在甲骨文這樣的冷門絕學(xué)里也有著廣闊的應(yīng)用前景。

?對(duì)比圖（左），疊加圖（右）。校重助手的預(yù)測(cè)結(jié)果可以大幅提升校重速度（《甲骨文合集》）（供圖/武智融）

（責(zé)任編輯 / 牛一名? ?美術(shù)編輯 / 周游）