擁有了透視超能力的科學家們首次在不打開信件的情況下進行了“閱讀”。
史料,是歷史研究所需的重要材料,它幫助后人認識、解釋、重構(gòu)了歷史過程的痕跡。
在眾多史料中,書信是重要的一類。
在現(xiàn)代信封開始使用之前,人們習慣于用一種被稱為是“鎖信”(letterlocking)的復雜方式對信紙進行折疊,再用蠟密封,并安裝上防篡改裝置。
這種方式在當時被視為是全球通信安全的基礎。
MIT 圖書館管理員 Jana Dambrogio 曾對這種方式進行過介紹:
“鎖信”持續(xù)了幾個世紀,不論是名人還是普通民眾都在使用。“鎖信”最早于一批梵蒂岡秘密檔案中發(fā)現(xiàn),其歷史可追溯至 1494 年。
Jana Dambrogio 與倫敦國王學院早期現(xiàn)代英國文學講師 Daniel Starza Smith 以及“解鎖歷史”(Unlocking History)研究小組一起將“鎖信”發(fā)展為一個研究領域。
一般情況下,對于“鎖信”方式保存的信件,人們只有將其剪開才能讀到信件內(nèi)容——不過對于歷史學家來說,這樣簡單粗暴的方式無疑是對史料的一種破壞。
就在最近,一項技術幫助歷史學家們解決了這一難題——科學家們首次在不打開、不破壞信件的前提下“閱讀”了封印的古老信件。
沒錯,科學家們擁有了透視功能!
1、“透視”書信首次實現(xiàn)
2021 年 3 月 2 日,相關研究成果發(fā)表于《自然》子刊《自然•通訊》(Nature Communications),題為 Unlocking history through automated virtual unfolding of sealed documents imaged by X-ray microtomography(解鎖歷史:基于 X 射線微斷層掃描成像的密封文檔自動虛擬展開)。
論文作者來自 MIT(圖書館、計算機科學和人工智能實驗室)、Adobe 研發(fā)中心、英國倫敦國王學院、倫敦瑪麗女王大學、荷蘭烏得勒支大學、萊頓大學、內(nèi)梅亨大學。
據(jù) MIT 官網(wǎng)介紹,這項突破性的研究是史料保護者、歷史學家、工程師、成像專家和其他學者跨國界、跨學科合作的結(jié)果。
研究團隊通過在文藝復興時期的歐洲信件上進行演示,終于實現(xiàn)在不打開、不破壞的前提下“閱讀”了封印的信件。
研究人員對一封標號為 DB-1627 的信件進行了還原:這封信寫于 1697 年 7 月 31 日,出自一位法國商人 Jacques Sennacques 之手。在信中,他向堂兄 Pierre Le Pers 請求提供一份 Daniel Le Pers 的死亡通知副本。
值得一提的是,在進行計算分析之前,研究人員只知道寫在郵包表面的收件人姓名。
2、“虛擬展開”算法已開源
研究團隊所運用到的是一種自動計算扁平化算法。
論文介紹,計算扁平化算法目前已成功地應用于對損壞的歷史文獻進行 X 射線微斷層掃描,但還僅限于卷軸、書籍、僅僅被折疊過一兩次的文檔。
相比于上述情況,研究團隊要解決的難題是:對通過“鎖信”方式保存的信件錯綜復雜的褶皺和縫隙進行重建。
研究團隊的思路是對信件進行逆向工程,也就是說,信件本身就是研究歷史通信安全方法的關鍵數(shù)據(jù)集。
他們觀察到了信件內(nèi)置的防篡改鎖定機制,這種機制主要是通過不可逆的破壞來阻止?jié)撛跀r截者,接收者能夠借助這種機制檢測到所謂的“中間人”攻擊——正是借助這一機制,研究人員可以給信件分配一個安全分數(shù)。
不過基于一種特殊的設計,信件只有在預定目的地才能打開。因此研究人員要設計系統(tǒng),還得通過已打開的信件進行推斷。
具體來講,團隊的研究對象是“布里耶納收藏”(Brienne Collection),這是一個歐洲郵政局長的箱子,里面裝有 1680-1706 年未遞送的信件。箱子里有 3148 件已編目的物品,包括 2571 封已打開的信件、碎片和其他文件,以及 577 個未打開過的郵包。
下圖展示的是團隊主要研究的 4 個郵包。
他們利用高對比度延時積分 X 射線微斷層掃描(X-ray microtomography,XMT)產(chǎn)生的高分辨率體積掃描,開發(fā)了一種“虛擬展開”(virtual unfolding)方法,即一種完全自動的、重建和虛擬展開信件成像的體積掃描方法。
如下圖所示,在沒有任何關于信包折疊形狀的先驗信息的情況下,這一方法會生成:
折疊后的信件三維重建
對應的表示其在平面狀態(tài)的二維重建
三維與二維的映射
信件底層的表面
每個信包折痕圖案的平面圖像
其過程簡單來講就是:
先用 X 射線顯微層析成像技術對信件進行掃描,得到三維模擬。
再用算法識別、區(qū)分信件的每一層:這一步的原理是墨水和信紙會形成不同反差,信里的內(nèi)容會得到展現(xiàn)。
目前這一算法已開源(https://github.com/UnlockingHistory/virtual-unfolding)。
對于歷史學家和文物保護人員來說,即便是信件的折痕和縫隙,都是很有價值的證據(jù)。因此,能夠在無損的情況下獲取信件內(nèi)容,是歷史文獻研究的一大進步。
將算法與其他學科相融合,促進其他領域研究發(fā)展,也許是這項研究最大的意義所在。
正如論文合著者之一、來自萊頓大學的 Nadine Akkerman 所言:
我們所取得的成就不僅僅是打開無法打開的信件,閱讀難以閱讀的內(nèi)容。我們展示了真正的跨學科工作如何打破界限,調(diào)查人文學科無法獨立解決的內(nèi)容。
引用來源:
https://www.nature.com/articles/s41467-021-21326-w.pdf
http://www.cas.cn/kj/202103/t20210304_4779421.shtml
https://news.mit.edu/2021/researchers-virtually-open-sealed-historic-letters-0302
https://news.mit.edu/2014/art-and-science-letterlocking