一封來自兩個世紀(jì)之前、層層折疊的信件，如何在不拆開的情況下閱讀其內(nèi)容？算法可以做到。

來自 MIT CSAIL 等機構(gòu)的研究者，使用自動化的計算展平算法，在不破壞信件印章及未使用任何方式損害信件本身的情況下，成功「閱讀」了一封 19 世紀(jì)三十年代的古老信件。這項研究已于近日正式發(fā)表在頂級期刊《自然 - 通訊》上。

在電子郵件、即時通訊軟件等工具出現(xiàn)之前，人們通常使用紙質(zhì)信件交流。這些手寫的信紙一般會經(jīng)過精心折疊，用蠟封住，并加以防盜措施，此類技術(shù)被稱為「鎖信（letterlocking）」。

鎖信的歷史最早可追溯到 1494 年。論文作者之一 Jana Dambrogio 介紹說：「幾個世紀(jì)以來，在不同的文化、國家、社會階層中，鎖信都是非常常見的保密方式。它在保密系統(tǒng)的發(fā)展史中占據(jù)重要的一席，因為古代社會的物理通訊安全技術(shù)與現(xiàn)代社會的數(shù)字密碼學(xué)之間原理大為不同，這項研究將揭示被保密信件本身的秘密。」

這項突破性的技術(shù)是文物修復(fù)人員、歷史學(xué)家、工程師、影像學(xué)家和其他學(xué)者進(jìn)行國際和跨學(xué)科合作的結(jié)果。MIT 圖書館的文物修復(fù)人員 Thomas F. Peterson 表示，這些信件本身的折痕、縫隙都是歷史學(xué)和文物保護(hù)方面的寶貴資料，因此如何在不對信件造成不可挽回的損害的情況下，實現(xiàn)查看信件里的內(nèi)容，是歷史文獻(xiàn)研究方面的重大進(jìn)展。

讓信件能夠以虛擬形式展開的算法是由 Amanda Ghassaei 和 Holly Jackson 開發(fā)的。

Amanda Ghassaei 現(xiàn)在是一名獨立研究者、工程師、設(shè)計師，2017 年在 MIT 媒體實驗室獲碩士學(xué)位，并在 Adobe 擔(dān)任過研究工程師等職位。Holly Jackson 是 MIT 電氣工程和計算機科學(xué)專業(yè)的學(xué)生和 MIT 本科生研究機會計劃（UROP）的成員。二人開源了「虛擬展開」的代碼。

代碼地址：
https://github.com/UnlockingHistory/virtual-unfolding

Amanda Ghassaei 曾經(jīng)制作過一款線上折紙模擬器，可模擬任何折痕圖案在 3D 模式下的折疊方式。

模擬器地址：
https://origamisimulator.org/

也正是基于此前的研究經(jīng)歷和個人愛好，當(dāng) Ghassaei 第一次看到這些折疊信件的時候，他立即產(chǎn)生了興趣。

算法

倫敦瑪麗女王大學(xué)的 David Mills 與同一高校的 3D X 光成像領(lǐng)域的 Graham Davis 教授一起使用了專門用于牙科的機器來掃描那些密封的信件。高對比度的延時積分 X 射線顯微層析產(chǎn)生了高分辨率的容積掃描（volumetric scan）。David Mills 表示：「誰會想到用來看牙齒的掃描儀還會有這一功能？」

然后他們將計算展平算法應(yīng)用于信件掃描。一折或兩折的卷軸、書籍和文件的閱讀并不困難，且早已解決，但鎖信復(fù)雜的折疊結(jié)構(gòu)帶來了非比尋常的挑戰(zhàn)。

MIT 計算機科學(xué)教授 Erik Demaine 表示：「盡管這些信件很薄且每層之間的縫隙很小，但算法在分離紙張層方面取得了令人印象深刻的成就。」團(tuán)隊利用了完整 3D 幾何分析方法，無需信件折痕、詞匯數(shù)量等任何信息。這種「虛擬展開」的算法能將處于折疊狀態(tài)和展平狀態(tài)的信件進(jìn)行 2D 和 3D 重構(gòu)，包括信件的書寫面和折痕圖案。

虛擬展開過程。

Holly Jackson 說：「該研究最大的貢獻(xiàn)是一種同時探索信件折疊和展開表示的技術(shù)。這種新技術(shù)使得在信件內(nèi)部結(jié)構(gòu)得以保留的同時，歷史學(xué)家仍然能夠了解到信件收寄雙方的一些信息。」

這項虛擬展開技術(shù)被用來揭示了 1697 年 7 月 31 日一封信的內(nèi)容。信件內(nèi)容包括：Jacques Sennacques 向他的堂兄請求 Daniel Le Pers 死亡通知的核證副本，其中他的堂兄是海牙的法國商人 Pierre Le Pers。這封信來自歐洲的布里耶納收藏（Brienne Collection），其中包含三百年前未送達(dá)的信件，為該研究提供了研究密封信件的機會。

研究者之一 David van der Linden 說：「布里耶納收藏（Brienne Collection）是一個獨特的時空膠囊。它保存了那個時代數(shù)千人對生活的寶貴見解，它們來自各個階層，其中包括流浪音樂家、外交官、宗教難民。作為歷史學(xué)家，我們經(jīng)常探索過去的生活，但是閱讀一個未曾送達(dá)的親密故事，這的確是非比尋常的。」

開拓新領(lǐng)域

在《自然 · 通訊》的文章中，該團(tuán)隊還首次揭示了「鎖信」技術(shù)的系統(tǒng)化。在研究了 25 萬份歷史信件之后，他們設(shè)計了一個類別與格式的圖表，為信件樣例分配了安全性得分。理解這些與歷史信件有關(guān)的安全技術(shù)意味著未來我們能夠以完整保護(hù)材料細(xì)節(jié)的方式來保存檔案館藏。

Daniel Starza Smith 解釋道：「有些時候，保護(hù)過去的內(nèi)容和查看它們互相抵觸，我們可以簡單地把這些信件拆開，但是我們沒有。最終采取的辦法是花時間研究信件的隱蔽性、秘密性和難以獲得的特質(zhì)，即使不打開信件也能獲取很多信息。」

該研究小組希望能夠為各個學(xué)科的研究者和學(xué)生提供可用的鎖信樣例集合。虛擬展開算法可能具有廣泛的應(yīng)用。因為這種技術(shù)可以處理平坦、彎曲和折疊型材料，因此可以用于多種歷史文本，包括信件、卷軸、書籍等。

研究者之一萊頓大學(xué)早期現(xiàn)代英文文學(xué)的讀者 Nadine Akkerman 表示：「這項研究更重要的意義是它展示了跨學(xué)科研究如何真正打破界限，以研究人文學(xué)科和科學(xué)學(xué)科無法獨自理解的內(nèi)容。」這種計算工具有望加快鎖信領(lǐng)域的研究，并揭示更多歷史信息。