使用3D扫描技术来研究我们的过去 – 对一个古生物学家的采访

29/10/2014

在古生物学的领域中什么事突破性的发现和新的挑战呢?怎样才能使一个发现彻底改变我们人类的看法呢?3D扫描技术是如何帮助研究人员开展工作的?为了找到这些问题的答案,Artec首席执行官阿尔乔姆·尤金先生将会和著名的古生物学家路易斯·基利先生进行一次交流。路易斯在肯尼亚Turkana湖盆地区域发掘事前动物和人类的化石,并使用ArtecEvaSpider扫描仪进行了扫描

Q: 首先我很高兴能认识您!

A: 我也很高兴能认识您,因为使用这些3D科技对化石扫描是一件很有趣的事情。

Q: 谢谢您. 您的家族三代都致力于人类学的研究:您的祖父母,您的父亲还有您自己。是什么让您的家族酷爱这个行业并世代相传的呢?

A: 我的祖父母在1930年开始在坦桑尼亚的奥杜维研究化石。那时候没有人会相信他们能找到人类起源的证据。但是他们最终在非洲的版图上找到了OH5的头骨。从此我的父亲和他的弟弟也和祖父母一起开始学习研究化石。当我的父母开始在Turkana 工作时,我们也开始跟随他们一起在现场学习很多相关的专业知识。小孩子都很喜欢在地面上找东西,他们很擅长这一工作,因为他们比成年人更接近地面。

Q: 您什么时候有了自己的第一个重大发现呢?

A: 大约在我7岁的时候我找到了一块1700万年前类人猿的牙齿, 但我不知道这是类人猿的。我只是把它捡了起来问其他人这看上去像块牙齿,还不错吧?” 其他人都问我, “啊,你在哪里找到的?”

Q: 您认为科学领域中最重要的发现是什么?

A: 我认为最令人兴奋的发现之一就是在坦桑尼亚发现了350万年前的人类足迹化石。在很长一段时间内,这是人类双足行走的最早证据。这是一块25米长的化石,被覆盖在凝固的火山灰中。还有一些重要发现,比如在Turkana湖西侧发现的Turkana 男孩的完整骨架,化石有160万年的历史。很明显他当时陷入了沼泽,这就是为什么他的头骨会如此完整,并没有被其他的动物所破坏。很多时候我们发现的化石都是碎片状的。

Q: 那您是如何判断这些碎片是属于同一个物种的呢?

A:好的,举例来说,如果有很多不同的脚骨碎片,他们的纹理、颜色都相同的话,就说明他们出自人体同一个区域,只是有一定的几率。我们不能100%确定这些碎片都是来自于同一个人,除非我们在同一个地质层面发现了这些碎片。我们可以根据火山灰的位置来计算这些化石距今实际的年份。这一点非常重要,我们会严格遵守地质学的理论。

Q: 在古生物学的领域中有什么新挑战吗?有什么开放性的问题吗?

A: 我认为遗传学迄今为止的进步是十分有趣的。我们真的可以期待并详细了解20万年前这些分散在非洲以及世界各地的原始人的基因排序。

Q: 是啊,遗传学确实很令人兴奋,并带给了我们很多知识。但是有什么古生物学的遗留问题吗?

A: 化石,我们需要找到更多的样本,以便填补空白并了解现在已知的物种。比如说原始人,人类的祖先有很多不同种类的化石,我们只找到了1%。我们收集了更多的猪类、马类、大象、老鼠之类的化石,以及和人类祖先相关的很多信息。

Q: 这些化石有助于我们了解古人类吗?

A: 当然,他们都是息息相关的。如果你知道羚羊曾经生活在这个区域,那就说明古人类也曾在这个区域生活过。

Q: 那这些乌龟、大象、鳄鱼化石的价值又是什么呢?

A: 这些都是保存最好、最完整的比如那个鳄鱼的骨架,这是我们所知道的唯一一个完整的鳄鱼骨架。

Q: 这个特殊的鳄鱼是唯一一个? 看上去像Crocodile Lucy?

A: 这个是 crocodile Lucy,除此之外我们还有其他的Lucy碎片,也属于这个物种。但是最完整的Lucy被留在了现场,因为它实在是太大了不方便移动。但是随着时间的推移,它也被逐渐腐蚀破坏。这就是我们为什么一定要得到它的3D扫描图像。如果我们没有它的副本或记录,过几年之后就无法进行研究了。同样的情况还有一只大象的化石,这是最完整大象的化石,也被留在了发掘现场。还有乌龟,我们找不出第二个像它一样的了。

Q: 但是这些被发现的化石为什么会被遗弃了几十年呢?

A: 这些化石是我们在上世界70年代末发现的,我们把它们带回了Nairobi, 所有的化石都会被带往那里。我们无法完整地将化石带往那里。它们只能被留在现场,也就变成了现场展品,只能带着人去现场参观。但是它们无法像在博物馆中受到精心的照料,随着时间的推移,现场的保护建筑也无法阻挡风沙对化石的侵蚀。所以我们非常希望能够得到化石的记录或数字拷贝。

Q: 因为没有妥善保存,所以导致了大量信息的丢失?

A: 是的.

Q: 那有没有把他们移动到别的地方的计划呢?

A: 我觉得鳄鱼的化石必须要转移, 这也是我为什么想要得到高质量扫描图像的原因。通过图像我们可以获取一个3D复制品。这样我们就可以把它转移到室内,并恢复该样品, 并把它带到我们的TBI营地。在那里它的安全可以得到保证,可以得到清洗、正常维护并进行研究。显然我们需要得到一个副本,然后博物馆也会要得到副本的。

Q: 好的. 我还想问一个关于 TBI的问题 [Turkana盆地研究所]. 这个团队是怎么成立的? 我也想了解一下 African Fossils. African Fossils是怎样帮助业界同行进行研究的?

A: 让我们从 TBI开始吧. 我们以前在Turkana湖工作的时候,要从Nairobi 坐船 a 3.5天才能到达,并且还要运送大量的补给。需要在北面建立一个地上的基地。所以我们不断努力,通过私人募集资金,并通过总部设在纽约的Stony Brook Foundation 来帮助我们进行募捐,最终建成了基地。一旦TBI建成,也就意味着化石可以不用被运离Turkana, 它们会被存放在那里,作为国家收藏品的一部分。但是在北部寻找人员照看化石,并进行研究显然要容易很多。我们有两个区域站点,一个在西,一个在东。现在人们可以使用这些设施,无论是研究气候变化,还是研究昆虫、鱼类或化石。African Fossils 是我的建议,我们觉得需要为公众进行更多的教育,让人们产生对人类起源的兴趣。现在我们拥有了数字手段,可以分享这些化石的3D图像和模型。这很有意思,可以旋转模型从不同角度观看,并且可以下载进行打印。我觉得我们现在还有一个机会,如果我们现在开始不仅仅扫描偏远站点的化石并将它们数字化,而是让世界各个地方的人们都能看到这个化石模型,看到更多的细节。于是我开始使用欧特克和摄影测量技术来制作人类祖先塑像的原始3D模型,然后将它们上传到网站上。在这个虚拟的工作室里,人们可以查看模型并且讨论,让人有身临其境的感觉。我想让人们可以随意选择模型查看,甚至可以看到内部的细节。

Q: 这真是太棒了. 我从来没有见过相应的任何资源。对于那些不能成为考古学家的普通人来讲,这些知识的价值是什么呢?

A: 如果你不停地思考我们的过去、我们来自何方我相信没有比观看化石更能满足你好奇心的方法了。如果你把它放到一个时间轴上,你会发现我们的过去是多么的接近。如果人不去思考自己的过去,他就不会思考自己的未来,也不会知道自己要去往何处,也不会知道我们作为一个物种是多么的脆弱。这就是它的重要性。

Q: 我完全同意。您只是接触了我们的技术和相应的应用程序?

A: 想要在电脑上拥有一个化石的复制品,并且能够查看细节我们一直没有成功。 能够捕获很多的细节,这对我们来说是重大的突破。如果我们在荒野上发掘新的化石,我们就可以通过3D扫描仪每天几个小时进行扫描,逐步获得其完整的数据。你还可以记录下整个的过程。.

Q: 您的意思是说一边进行现场发掘,一边扫描发掘现场的地貌和地层,并将它们制作成精确的3D图像,这样的话您就可以更详细地研究这个区域,是吗?

A: 是的,完全正确. 你可以从现场获取信息,并将大量的细节带回到实验室,或者发送到别的国家的同行那里。很多化石被保存在不同的地方,有些地方很偏远,尤其是TBI研究所。到达那里并不是一件很容易的事情。但是数字格式的记录,无论身在何处都可以进行查阅。理想情况下,我们希望每一个标本都能有自己的扫描档案。我们之前所使用的扫描仪需要和摄影测量一起由于有太多细节需要捕获,我们无法保证精确度。贵公司的Artec手持扫描仪捕获速度非常快,精确度很高,通过它我们可以完成几年前不可能完成的任务。一旦你拥有了3D数字模型,你就可以进行外形比较,也可以做牙齿比对,可以做很多之前无法进行的研究。

Q: 如果您有这些东西的3D模型,就可以进行虚拟拼接并模拟运动。

A: 是的.

Q: 他肯定会对您有所帮助的. 我们赠送您两台扫描仪. Denis应该带着Spider扫描仪来了.

A: 现在我们拥有 SpiderEva

Q: 我很高兴扫描仪最终发挥了作用, 我们最开始都表示怀疑。因为我们最初认为扫描仪无法在这么炎热的气候里进行工作,它适宜的工作温度范围不应超过30度。但是在肯尼亚的气温要远远高于这个数值,我很高兴它们最终发挥了自己的作用。

A:是的,他们工作正常。这也是因为你们没有一直进行扫描,扫描结束后就停机,让扫描仪得以休息。

Q: 是的,他的扫描速度非常快,不出十分钟您就可以获得大量的信息。

A: 现在我们有了两种扫描仪,我们可以选择扫描物体的细节,还是扫描庞大的物体,然后再扫描细节。

Q: 我希望EvaSpider扫描仪可以在工作中帮助那些考古学家和古生物学家,我们还可以建立大型的化石数据库并进行比较研究。

A: 是的. 当我们在TBI使用你们的扫描仪时,很多同事都对扫描仪产生了浓厚的兴趣。大家都想为自己的工作组购买一台扫描仪。目前Timothy已经返回Nairobi的博物馆,我们会在那里继续扫描工作。他会在博物馆里每天都使用扫描仪工作的。

Q: 那太好了,感谢您百忙中接受采访。

A: 也非常感谢你.

联系我们