剑桥研究团队利用Artec Space Spider解码古代社会合作

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走在博物馆中，无论是实地参观还是数字化浏览，我们不禁思考是哪些人制作并使用了我们亲眼所见的古代考古文物。从科学家到策展人和修复师，诸多专业人士投入了大量精力解读这些物品。在过去，这样的过程需要多年的艰苦努力，但如今，现代技术将这一探索过程提升到了全新高度。

REVERSEACTION项目团队正在这样的探索过程中——他们正在研究缺乏强大政治领导的古代社会，是如何维持复杂技术系统的。通过将考古证据与环境研究、人类学、社会学、管理学和手工艺相结合，他们想找到古人如何集体协作的新发现。考古发现如金器、纺织品和陶器等，表明人们自愿共同完成了雄心勃勃的项目。这也引发了我们的思考：过去的社会是如何组织和治理的呢？

该项目由剑桥大学主导，欧洲研究委员会（ERC）提供资助，汇集了一支由不同背景的研究人员组成的杰出团队，所有成员都对项目使命充满热情。尽管他们的研究活动覆盖的领域十分宽泛，但文物数字化对各个阶段都十分关键。该团队专注研究来自哥伦比亚的大量物品，深入田野工作，负责为考古发掘、处理中的遗址藏品以及博物馆馆藏，尤其是该项目主要合作伙伴波哥大的著名黄金博物馆（Museo del Oro）中的藏品，创建精确的数字孪生品。

Catherine Klesner（左）和Agnese Benzonelli（右）正在查看陶瓷器皿3D模型的轮廓。Rosie Crawford供图

剑桥大学身处全球研究前沿，为其团队提供了最新的技术支持。Patrick Thorn & Co.是Artec 3D的金牌认证合作伙伴，拥有丰富的3D技术经验，已经为该大学提供多年咨询，并向他们推荐了新一代解决方案，还提供了不少建议，帮助他们利用这些技术增强各学术领域的研究成果。Artec Space Spider是专家的首推设备，它能够以非侵入性的方式呈现非常精细的几何。

为了了解历史物品的形状和功能，研究人员需要记录每条边缘和轮廓，如带有大小底座的碗、用于纺织纺纱的石制纺锤轮以及三维雕刻的石制模具。Space Spider精度高达0.05毫米，具备捕捉复杂几何细节的能力，使之成为文物采集的不二之选。

精度为何如此重要？答案就在细节中：创建细致的陶器3D模型，可以揭示内壁厚度、曲率和整体形状的细微变化，这些都是无国家社会中复杂技术的证据，还能让我们发现陶器制作的微妙特征。

使用Artec Space Spider结构光3D扫描仪研究波哥大黄金博物馆收藏的物品。Rosie Crawford供图

“我们选择先扫描大量物品，再后期处理，从而最大化利用了我们的田野时间，”剑桥大学的博士后研究员Kate Klesner解释道。“结果，我们记录下来了100多件陶瓷物品、不少纺锤轮和8个石制模具。”

在田野中使用的便携式XRF和手持3D扫描仪至关重要，它们能够对完整物品进行非破坏性分析，提供了破坏性取样或碎片本身无法提供的数据。此外，数字便携式显微镜和相机也支持了文物的记录和分析工作。

“这是我第一次使用3D扫描，我学习了如何扫描这些类型的物品，发现某些方面相当棘手。例如，扫描这些敞口的碗和杯子时，碗沿是最困难的部分，”Klesner补充道。

采集考古物品充满了各种挑战，特别是在处理刚出土的珍贵文物或在博物馆工作时。

但随着项目的推进，团队对这项技术越来越有信心，对其速度也感到越来越惊讶。“对于陶瓷器皿，到项目后期，我们每件物品的扫描时间大约是20分钟，”Klesner回忆道。“也就是说，在一天之内，我们可以轻轻松松详细记录大约20件物品，且有十足的把握可以在后期将它们拼接起来。”

Catherine Klesner正在使用Artec Space Spider结构光3D扫描仪扫描波哥大黄金博物馆收藏的一件陶瓷器皿。Rosie Crawford供图

数据处理是在项目后期完成的，大多在剑桥大学进行，事实证明这也是一个令人愉快的过程。团队发现Artec Studio非常适合处理扫描、创建、导出模型。此外，研究人员还使用了专门的软件，如Pottery 3D和GigaMesh，通过几何形态测量法在3D模型上评估器皿形状。

剑桥大学的研究助理Rosie Crawford回忆说，她是在大学古生物实验室的技术员那里学会使用这些软件的，该实验室采用类似的方法研究古人类遗骸。她现在的水平已经足以教会其他团队成员了。“学习起来很容易，在实践过程中你会逐渐掌握哪些方法最有效，哪些不太适用，”Crawford说。

Rosie Crawford正在使用Artec Space Spider结构光3D扫描仪捕捉波哥大黄金博物馆收藏的一件石制模具。Catherine Klesner供图

大多数考古合作集中研究具有强制性权力的等级结构或国家形成过程中的变化过程，而REVERSEACTION团队则聚焦于没有现代政府结构社会下的志愿合作与协作现象。

这项研究的独特之处在于它通过对比材料，研究当时的技法学习和知识传递的方式，来验证工艺互动和长期生产方法的假设。

尽管目前还缺乏明确的解释，但制作的模型有助于收集各种物品制造技术（从成型到烧制再到表面装饰）和使用寿命的相关信息，为我们提供了有关当时技术进步和文物创造者、使用者日常生活的诸多洞见。技术进步包括创造统一的形状和复杂的设计，在日常生活中，例如器皿具备不同功能，并用于仪式，都体现出工匠之间展开了互助合作与知识共享，揭示出当时的社会经济结构富有韧性，支持创新。

团队仍在研究陶瓷技术与跨工艺的合作互动，以期加深对技术传统、工艺组织、知识传递机制以及无国家社会中合作互动程度的认识。

有了文物的3D扫描数据，团队就能反复研究这些物品，帮助他们探索不同的可能性。对于陶瓷来说，这只是诸多环节的第一步。“我们正在使用3D扫描和扫描数据进行几何形态测量分析，需要通过计算机建模来评估形状，”Crawford说。“我们正在研究单个器皿内部和不同器皿之间的变化，这或许代表生产技能水平不一，有多个工匠参与，这一点在该地区墓葬中发现的陶瓷文物上尤为明显。这个过程对我们正在进行的研究至关重要。”

“3D扫描技术对于理解这些物品的制作方式及其完整的使用方式至关重要，”Klesner补充道。“例如，对于陶瓷来说，我们意外发现能够研究不同的装饰层，这为我们的研究增添了一个重要维度。同时，在石制模具和纺锤轮的研究中，我们也在探讨它们的生命历史，从制作到使用和存放，以期发现不同工艺实践中的共性。”

Angela Maria Lucero Bernal（左）和Ana Milena Mel（右）正在使用Artec Space Spider结构光3D扫描仪和便携式数字显微镜研究Union del Sur Rumichaca-Pasto Road Project项目的陶瓷器皿。
Catherine Klesner供图

除了对研究成果做出巨大贡献外，精准采集文物数据还有另一个重要目的——普及历史文物。“这些物品中很多并未在博物馆展出，它们是考古收藏的一部分，无法轻易向公众开放。通过公开扫描数据，并允许访问，人们将能够亲眼看到这些复杂而令人惊叹的物品，”Klessner总结道。

探索古人自发的集体行动而非等级制度，REVERSACTION项目真正实现了革命性的转变。如果研究这些古代文物及其制作方式，可以证明多方合作一直以来都是解决世界大多数问题的关键，那这一发现将令人振奋。更令人惊叹的是，照亮这一史实的部分光芒，来自Artec Space Spider。