不用拆封就能讀信？MIT透視技術登上Nature子刊

機器之心報道

參與：蛋醬、小舟

來自 MIT CSAIL 等機構的研究者，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 世紀三十年代的古老信件。這項研究已於近日正式發表在頂級期刊《自然 - 通訊》上。

在電子郵件、即時通訊軟件等工具出現之前，人們通常使用紙質信件交流。這些手寫的信紙一般會經過精心折疊，用蠟封住，並加以防盜措施，此類技術被稱爲「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。它在保密系統的發展史中佔據重要的一席，因爲古代社會的物理通訊安全技術與現代社會的數字密碼學之間原理大爲不同，這項研究將揭示被保密信件本身的秘密。」

這項突破性的技術是文物修復人員、歷史學家、工程師、影像學家和其他學者進行國際和跨學科合作的結果。MIT 圖書館的文物修復人員 Thomas F. Peterson 表示，這些信件本身的摺痕、縫隙都是歷史學和文物保護方面的寶貴資料，因此如何在不對信件造成不可挽回的損害的情況下，實現查看信件裡的內容，是歷史文獻研究方面的重大進展。

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

Amanda Ghassaei 現在是一名獨立研究者、工程師、設計師，2017 年在 MIT 媒體實驗室獲碩士學位，並在 Adobe 擔任過研究工程師等職位。Holly Jackson 是 MIT 電氣工程和計算機科學專業的學生和 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 曾經制作過一款線上摺紙模擬器，可模擬任何摺痕圖案在 3D 模式下的摺疊方式。

模擬器地址：https://origamisimulator.org/

也正是基於此前的研究經歷和個人愛好，當 Ghassaei 第一次看到這些摺疊信件的時候，他立即產生了興趣。

算法

倫敦瑪麗女王大學的 David Mills 與同一高校的 3D X 光成像領域的 Graham Davis 教授一起使用了專門用於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？」

然後他們將計算展平算法應用於信件掃描。一折或兩折的卷軸、書籍和文件的閱讀並不困難，且早已解決，但鎖信複雜的摺疊結構帶來了非比尋常的挑戰。

MIT 計算機科學教授 Erik Demaine 表示：「儘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。」團隊利用了完整 3D 幾何分析方法，無需信件摺痕、詞彙數量等任何信息。這種「虛擬展開」的算法能將處於摺疊狀態和展平狀態的信件進行 2D 和 3D 重構，包括信件的書寫面和摺痕圖案。

虛擬展開過程。

Holly Jackson 說：「該研究最大的貢獻是一種同時探索信件摺疊和展開表示的技術。這種新技術使得在信件內部結構得以保留的同時，歷史學家仍然能夠了解到信件收寄雙方的一些信息。」

這項虛擬展開技術被用來揭示了 1697 年 7 月 31 日一封信的內容。信件內容包括：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的信件，爲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千人對生活的寶貴見解，他們來自各個階層，其中包括流浪音樂家、外交官、宗教難民。作爲歷史學家，我們經常探索過去的生活，但是閱讀一個未曾送達的親密故事，這的確是非比尋常的。」

開拓新領域

在《自然 · 通訊》的文章中，該團隊還首次揭示了「鎖信」技術的系統化。在研究了 25 萬份歷史信件之後，他們設計了一個類別與格式的圖表，爲信件樣例分配了安全性得分。理解這些與歷史信件有關的安全技術意味着未來我們能夠以完整保護材料細節的方式來保存檔案館藏。

Daniel Starza Smith 解釋道：「有些時候，保護過去的內容和查看它們互相牴觸，我們可以簡單地把這些信件拆開，但是我們沒有。最終採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，即使不打開信件也能獲取很多信息。」

該研究小組希望能夠爲各個學科的研究者和學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用。因爲這種技術可以處理平坦、彎曲和摺疊型材料，因此可以用於多種歷史文本，包括信件、卷軸、書籍等。

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

參考內容：

https://news.mit.edu/2021/researchers-virtually-open-sealed-historic-letters-0302