科学家的魔法：不用拆开信封，就能读到信的内容

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1697年，法国里尔的一位法令从业者给他居住在荷兰的表亲写了一封信，要求对方供给一位支属的灭亡证实，能够是用来敲定遗产相关事项。他将这封信折叠并密封起来，然后寄到海牙，这样即使没有信封，信也不会散开。出于各种缘由，这封信从未到达收信人手中，而且一向密封至今。但是一支由历史学家与科学家组成的团队读到了其中的内容，这还得感激高分辨率的成像技术以及一种“虚拟展开”算法。
这项“扫描-展开”技术可以有各类百般的用处，比如读取懦弱到没法触碰的历史器物上的笔墨，大概是对日本纸艺的陈腐工序停止逆向工程，不外其背后的研讨职员却醉心于利用这项技术来研讨“纸锁”。这项研讨被刊登在《自然-通讯》（Nature Communications）上。在信封被大范围生产之前的时代里，“纸锁”技术利用普遍，它将信纸折叠、打裥、切割、密封，使其自己成为保密容器。大约二十年前，“纸锁”捉住了麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）图书馆治理员、研讨员Jana Dambrogio的爱好，她也是这篇论文的配合作者。



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Dambrogio在很多历史文献中发现了细小但明显是报酬的切割与褶皱痕迹，并猜到了其意图。“它看起来像是锁，用于保密的料想自但是然地发生了，也就是说这些痕迹是故意弄上去的。”她说，“我那时的反应是，‘我的老天爷，我们得让人们熟悉到不能破坏这些痕迹，由于这些细小的裂缝、孔洞和折痕是这类传统保密习惯的证据，而人们对其研讨甚少。’”
曩昔的七年里，她与伦敦国王学院的现代早期英语文学讲师、论文的另一位配合作者Daniel Starza Smith合作，一路探讨这一题目。这两位研讨者和他们的团队归类了跨越60种建造“纸锁”的方式。“1850年之前没有类似现代胶水信封的工具出现。”Smith说。那时纸张是高贵的商品，不会被浪费来做成零丁的信封。“所以假如想要寄一封信，你需要利用纸锁技术，这封信得自己酿成信封或其他邮寄载体。”
一些纸锁只是把信纸整在一路。其他一些在翻开时会将信纸撕裂，这样就能暗示先前能否有人想要窃看函件内容。很多历史人物遗留下来的函件中的褶皱或裂缝都警示了纸锁的存在，这当中既包括英国女王伊丽莎白一世与她的特务头头Francis Walsingham、意大利交际官兼作家Niccolò Machiavelli、英国墨客John Donne等人，也有没什么名望的普通里尔人Joe（或按法国人的说法普通人Jacques），尔后者的函件是这一新研讨关注的焦点。研讨团队想让这封文艺复兴时代的函件仍然连结密封状态，以避免破坏一些关键特征，好让他们据此重建这封信的折叠形式。举例来说，打褶（一种常用于纸锁中的对纸张停止邃密处置的手段）“就像打喷嚏一样”，Dambrogio诠释说，“一瞬间就消失了”。
为了在不翻开函件的情况下阅读到其中内容，Dambrogio和Smith结合了MIT的计较机科学家。“第一步是对该函件停止实在的高分辨率扫描。”论文的配合作者、自力研讨员Amanda Ghassaei说道。在伦敦玛丽皇后大学成像尝试室的帮助下，研讨团队利用了一项名为X射线显微断层摄影的技术，Ghassaei将这一技术类比为医学上的CT扫描，但成像成果要邃密很多。
“扫描成果使人欣喜。”她说，“你可以看见一层一层的信纸。”等到扫描图像揭露了信函的内部折叠方式后，Ghassaei和论文的另一位配合作者、MIT的本科生Holly Jackson一路编写了“翻开”这封信的算法代码——固然是在不拆封的情况下。“我们开辟了虚拟地展开这些扫描数据的法式。”Ghassaei说，“所以我们现实上是在弄大白若何从开初这类折叠后的外形，展开到这类平面结构。”
然后经过将墨迹映照到虚拟“展开”的信纸上，算法可以重构这封函件的内容。在对里尔的函件停止处置后，成果不外是那些老一套的家务事。但同时，算法也精准地展现出300年前是若何折叠信纸的。“我们不但能看到函件内容的图像，也能获得信纸的褶皱特征。”Ghassaei说，“你能认出信纸的折叠偏向，哪些折痕比力深而哪些比力浅。因此我们在多少上获得了相当棒的关于这封折好的函件的分析成果。”



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“人们是怎样折工具的，大概人们用什么样的方式密封函件直到投递而且启封，对此我们并没有会商几多。”未介入该项研讨的斯坦福大学历史学教授Paula Findlen说道。“也许应当研讨一下，这必定会让人们对若何看待分歧的折叠技术停止更深入的思考。”
Findlen暗示这项研讨也能够为除纸锁之外的其他研讨范畴供给帮助。举例来说，它可以改良历史学家们的技术手段，用来研讨出格懦弱的历史文献，比如由于沾水而卷起来并粘合在一路的那种。她将这项技术与其他技术做比力，包括利用X射线来检察经反复操纵的文献（称作重写本）中已经被磨损的原始文本，大概观察油画中覆盖在层层颜料之下的早期版本。这些技术“经过将传统研讨技术与新兴科学技术连系起来，为我们显现出了一段丰富的、多条理的工艺历史，而且供给了在迷雾中窥测真相的新方式。”Findlen说。



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Ghassaei和Jackson开辟的这一法式也许也能帮助进修与保存复杂得著名的日本折纸艺术的秘技，论文的配合作者、MIT计较机科学家Erik Demaine补充道。“有很多更陈腐的日本纸艺模子还历来没有图讲解明。它们的做法历来没有被记录。”他说，“这些工艺品总有损坏的风险，你能够不谨慎坐在上面，然后它们（包括关于若何建造它们的常识）就消失了。我感觉这项技术可以用来保存这些艺术品，而且重新建立起它们的建造方式，据此我们可以更好地了解历史上的日本纸艺大师是若何发挥身手的。”
他还暗示，除了保存陈腐身手，展开算法也可以帮助现代研讨者更轻松地记录设想开辟中的每一环节。正如Demaine指出的，“我们经常折叠一些工具来看看能否是能把纸扭成特定的外形。这项技术可以让我们在折叠状态下停止分析，而不势必它拆开，还要想法记着一路头是若何折成那样的。”
对Dambrogio和Smith来说，这个算法的首要代价还是它可以被用于扩大他们关于纸锁的研讨，以及随着时光流逝纸锁是若何演变的。举例来说，从里尔寄出的那封信是布里耶纳收藏（Brienne Collection）的一部分，该收藏集合包括了2600封未被投递的函件，最初由17世纪的邮递员收集并终极遗赠给一家荷兰博物馆。“一件关于布里耶纳邮箱的很是风趣的工作是，随着时候流逝，时髦发生了明显的变化，技术发生了明显的变化，函件在表面上也起头越来越接近于现代信封——它们获得了密封外壳，就是你想在商铺里买的那种信封，”Smith说，“你可以看到这么一个实在的故事，关于在曩昔100、200年里通讯技术是若何成长的。”
布里耶纳邮箱是“在时候长河中对人文特点的随机一瞥”。
Findlen说，“我们有一全部大箱子，里面装满了林林总总密封起来还未拆开的函件。这项技术绝对能让我们获得进一步的发现。”
撰文 | Sophie Bushwick
翻译 | 常灏杰
审校 | 曾小欢、李诗源
原文链接：https://www.scientificamerican.com/article/algorithm-virtually-unfolds-a-historical-letter-without-unsealing-it/




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