“虚拟展开” –科学家没有打开就阅读了300年的密封历史信

密封字母DB-1538的计算机生成的展开动画。在我们的论文中，我们描述了如何使用“虚拟展开”来读取来自17世纪欧洲的密封信包的内容，而无需实际打开它们。

随着跨学科研究团队使用计算工具来检查“锁定”字母的内容，历史不断发展。

一个国际学者团队已使用自动计算平化算法阅读了近代早期欧洲的一封未开封的信件，但并未破坏其印章或以任何方式对其造成损害。该团队包括麻省理工学院图书馆和计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的研究人员以及麻省理工学院的学生和校友，在2021年3月2日的《自然通讯》上发表了他们的发现，其标题为“通过自动虚拟展开密封文档来解锁历史”。通过X射线显微断层摄影术成像。

这些信件的发件人使用“信锁”关闭了信箱，这是折叠和固定平纸成为自己的信封的历史过程。麻省理工学院图书馆的托马斯·彼得森（Thomas F. Peterson）音乐学院的珍娜·丹布罗吉欧（Jana Dambrogio）与伦敦国王学院早期现代英语文学讲师丹尼尔·史塔莎·史密斯（Daniel Starza Smith）和“解锁历史”研究团队共同开发了字母锁定技术。由于这些文件的折痕，缝隙和缝隙本身就是对历史学家和保护者的宝贵证据，因此能够在不对它们造成不可挽回损害的情况下检查这些信件的内容是研究历史文献的一项重大进步。

Dambrogio解释说：“几个世纪以来，在各个文化，边界和社会阶层中，字母锁定都是日常活动。”“它在保密系统的历史中起着不可或缺的作用，因为古代世界的物理通信安全技术与现代数字密码学之间缺少联系。这项研究将我们带入了一封锁定信件的核心。”

使用计算工具，一个研究小组实际上能够展开一封未开封的1697年信件。

这项突破性技术是保存人员，历史学家，工程师，影像专家和其他学者之间进行国际和跨学科合作的结果。麻省理工学院电气工程与计算机科学系（EECS）的常驻艺术家，研究团队的成员马丁·德梅恩（Martin Demaine）表示：“协作的力量在于，我们可以结合不同的兴趣和工具来解决更大的问题。”

使得虚拟展开成为可能的算法是由Amanda Ghassaei SM '17和Holly Jackson开发的，Holly Jackson是电机工程和计算机科学专业的本科生，也是麻省理工学院的本科生研究机会计划（UROP）的参与者，他们都在位研究中心和原子。虚拟展开代码可在GitHub上公开获得。

Ghassaei说：“当我们拿回对信包的第一次扫描时，我们立即被上钩了。”“封信是非常有趣的对象，这些示例特别有趣，因为要特别注意将其关闭。”

揭露的秘密

伦敦玛丽皇后大学X射线显微照相设备经理戴维·米尔斯（David Mills）说：“我们拥有X射线的历史。”米尔斯与玛丽皇后（Queen Mary）3D X射线成像教授格雷厄姆·戴维斯（Graham Davis）一起使用了专门设计用于牙科的机器，以扫描17世纪未打开的“锁定”字母。这导致了由高对比度时间延迟积分X射线显微断层照相术产生的高分辨率体积扫描。

“谁会想到设计用来看牙齿的扫描仪会带我们走这么远？”戴维斯说。

然后将计算扁平化算法应用于字母扫描。以前，使用一两折的卷轴，书籍和文档已成功完成了此操作。但是，“锁定”字母的复杂折叠结构带来了独特的技术挑战。

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说明：研究人员能够阅读雅克·塞纳克克斯给他的堂兄皮埃尔·勒·佩斯（Pierre Le Pers）的一封信的内容，皮埃尔·勒·佩斯是海牙的一名法国商人。

麻省理工学院计算机科学教授，计算折纸。“我们不确定是否有可能。”

该团队的方法利用了完整的3D几何分析，不需要关于信包中的折痕或字母的数量或类型的任何先验信息。虚拟展开会在折叠状态和扁平状态下生成字母的2D和3D重构，以及字母的书写表面和折痕图案的图像。

霍莉·杰克逊（Holly Jackson）说：“这项工作最酷的技术贡献是一种同时探索字母的折叠和展平表示的技术。”“我们的新技术使保管人能够保留信件的内部工程，同时仍使历史学家能够深入了解寄信人和收信人的生活。”

这种虚拟展开技术被用来揭示1697年7月31日的一封信的内容。它包含雅克·塞纳科克斯（Jacques Sennacques）向他的堂兄皮埃尔·勒·佩斯（Pierre Le Pers）的请求，后者是海牙的一名法国商人，要求提供一份丹尼尔·勒·佩斯的死亡证明的核证副本。这封信来自欧洲邮政局长的行李箱布丁（Brienne Collection），其中保存了300年之久的未送达邮件，这为研究人员提供了难得的机会来研究密封的带锁信件。

拉德布德大学奈梅亨分校近代早期的助理教授戴维·范德·林登（David van der Linden）说：“行李箱是一个独特的时空胶囊。”“它保留了对社会各阶层数千人的生活的宝贵见解，其中包括流动的音乐家，外交官和宗教难民。作为历史学家，我们定期探索过去的人们的生活，但是读一个从未见过的亲密故事，甚至从未见过它的接受者，这的确是非同寻常的。”

开拓新领域

在《自然通讯》的文章中，该团队还首次揭示了字母锁定技术的系统化。在研究了25万个历史字母之后，他们设计了一个类别和格式图表，为字母示例分配了安全评分。了解这些历史通信的安全技术意味着可以以保护小的但重要的材料细节（例如狭缝，锁和折痕）的方式保护档案馆藏。

“有时候过去无法接受审查，”丹尼尔·斯塔扎·史密斯（Daniel Starza Smith）解释说。“我们可以简单地将这些字母切开，但是我们花时间研究它们的隐蔽性，秘密性和难以获得的特质。我们了解到，即使不开封信件，它们也能展现更多。”

该研究小组希望为各种学科的学者和学生提供书信锁定示例的研究集合。虚拟展开算法也可能具有广泛的应用：由于它可以处理平坦，弯曲和锐利折叠的材料，因此可以用于多种类型的历史文本，包括字母，卷轴和书籍。

莱顿大学（Leiden University）早期现代英语文学的读者纳丁·阿克曼（Nadine Akkerman）说：“我们所取得的成就不仅仅是打开无法打开的内容，然后阅读不可读的内容。”“我们已经展示了真正的跨学科工作如何打破界限，以调查人文学科或科学界都无法希望独自理解的内容。”

计算工具有望加快对字母锁定的研究，并揭示新的历史证据。乌得勒支大学音乐学副教授Rebekah Ahrendt补充说，得益于这项研究，“我们现在可以想象新的情感历史，将人类和非人类，有形的和数字的身体和过去联系在一起。”

有关此研究的更多信息，请阅读《欧洲文艺复兴时期未公开信的秘密》-揭开其印章或损坏它。

研究团队包括麻省理工学院图书馆的Jana Dambrogio，Thomas F. Peterson保护人； Adobe Research研究工程师Amanda Ghassaei；伦敦国王学院早期现代英语文学讲师Daniel Starza Smith；麻省理工学院的本科生Holly Jackson； EECS教授Erik Demaine； CSAIL和Angelika的机器人工程师Martin Demaine和EECS的驻场艺术家Barton Weller；伦敦玛丽皇后大学牙科研究所的格雷厄姆·戴维斯（Graham Davis）和戴维·米尔斯（David Mills）；乌得勒支大学音乐学副教授丽贝卡·阿伦德（Rebekah Ahrendt）；纳丁·阿克曼（Nadine Akkerman），莱顿大学（Leiden University）早期现代英语文学的读者；奈梅亨的拉德布德大学（Radboud University Nijmegen）的近代史助理教授大卫范德林登（David van der Linden）。

这项研究得到了Seaver基金会，Delmas基金会，英国科学院和Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek的部分资助。

参考：Jana Dambrogio，Amanda Ghassaei，Daniel Starza Smith，Holly Jackson，Martin L. Demaine，Graham Davis，David Mills，Rebekah Ahrendt，Nadine Akkerman，David van撰写的“通过X射线显微照相术成像的密封文档的自动虚拟展开解锁历史” der Linden和Erik D.Demaine，2021年3月2日，自然通讯。DOI：
10.1038 / s41467-021-21326-w