相关链接：5300 年前的人开口说话：科学家模拟木乃伊声音 中国科普博览，我们科学家有话说 「中国科普博览」是一个被知乎认证的「机构帐号」，文末有对这位新朋友的介绍：） 出品：科普中国 制作：蜥游纪团队 监制：中国科学院计算机网络信息中心 - 看过电影《木乃伊归来》的小伙伴们一定对影片中木乃伊复活的场景印象深刻，如果这样的事情真的发生在现实生活中，你信吗？尽管这听起来很恐怖，但科学家利用现代科学技术，真的让 5300 年前的木乃伊“复活”开口说！话！了！！！w(ﾟДﾟ)w 首先，让我们来插播一条新闻： 早在 2016 年 3 月 3 日美国有线电视新闻网就报道，意大利科学家正试图让沉睡 5300 年的木乃伊“冰人”奥兹打破沉默，重现声音。研究员阿万齐尼(Francesco Avanzini)在采访中说到“我们至少能在一年之内赋予奥兹声音，至少能够造出最接近他的声音。” 没想到仅过了半年的时间，就在前几天英国《每日邮报》报道，意大利科学家利用 CT 断层扫描技术，在不破坏身体的情况下，重建了奥兹的声带、喉咙和口腔，再利用电脑科技模拟，搜集相关咽喉组织密度和声带张力等数据，让奥兹发出母音。奥兹开口说话了，第一句是“A. E. I. O. U”，还带着意大利口音╰(￣▽￣)╭。 图 1. 沉默了 5300 多年的木乃伊开口说话了（图片引自《每日邮报》） - 主角“冰人”奥兹 奥兹是于 1991 年在意大利阿尔卑斯山的冰川中被发现的，当时他的身体绝大部分处于冰冻之中，但皮肤上的汗孔仍然清晰可见。奥兹是迄今为止发现的最古老的、保存最完整的人类木乃伊，连古埃及拉美西斯大帝的木乃伊都比他年轻好几百年。与埃及木乃伊不同，奥兹是在自然条件下被冰雪冻结形成的。目前被保存在意大利小城的木乃伊博物馆。 图 2. 奥兹的全身照（图片引自《每日邮报》） 科学家已经研究奥兹将近 25 年了，最终重现了奥兹当年的样子。DNA 报告和其他分析数据显示：他应该有棕色的眼睛，1.6 米高，50 公斤重，可能有黑色的及肩长发，并且有胡须。奥兹的健康状况不容乐观，不过在他的年龄段，这样糟糕的健康状况并不罕见。他有心血管疾病病史，可能还有溃疡，科学家在他的肠道中发现了寄生虫。2008 年意大利 Camerino 大学的研究组对冰人 DNA 分析表明，他不属于任何已知的现代人种。 奥兹冰人的意义在于它出现在冰雪中，并且牵涉到一桩 5300 年前的谋杀谜案，因而在十大木乃伊排行榜中占据第二名（´∀`）ｂ。 图 3. 科学家根据生物学信息合成的奥兹的复原图（图片引自《每日邮报》） - 如何开口说话？ 让奥兹重现声音的关键是电子计算机 X 射线断层扫描技术(electronic computer X-ray tomography technique, CT)。根据人体不同组织对 X 射线的吸收率和透过率的不同，应用灵敏度极高的 CT 扫描仪对人体进行扫描测量，然后将测量所获取的数据输入计算机。计算机对数据进行处理后，便可呈现人体被检查部位的断面或立体图像，发现体内任何部位的细小病变。利用 CT 断层扫描技术，可以获取奥兹的声带、喉咙和口腔等结构的重要数据，这也是让奥兹发声的第一步。 图 4. 现代电子计算机 X 射线断层扫描仪（图片引自维基百科） 图 5. CT 断层扫描效果下的人体图（图片引自维基百科） 图 6. 电子计算机 X 射线断层扫描下的木乃伊效果图（图片引自《每日邮报》） CT 断层扫描技术不仅在现代医学领域发挥着重要作用，同时也被广泛应用于动物的形态分类研究。利用精细 CT 断层扫描技术我们甚至可以非常清楚地看到青蛙的骨骼结构。 图 7. CT 断层扫描效果下蛙类的骨骼（图片引自文献 Scherz et al. 2016. SALAMANDRA 52(2): 91-106） 第二步是采用电脑模拟技术，利用断层扫描的数据模拟奥兹的声带、喉咙和口腔等发声结构。并在此基础上搜集相关咽喉组织密度和声带张力等数据，让奥兹发声。这里面运用了结构声学的一些技术，简单说来就是：每种事物本身的发声特征是由其固定的结构特征决定的，通过模拟具体的结构信息，我们便能得到该事物的发声信息。例如，当我们的舌头在口腔中处于不同位置、嘴巴呈不同形状时，可以发出不同的音节。 图 8. 奥兹的声带、喉咙和嘴巴等发声结构的模拟图（图片引自《每日邮报》） 研究团队的咽喉科专家菲斯特斯(Rolando Füstös)表示，现在还无法完整重现奥兹原音，只能算是相当接近，因为目前仍无法掌握部分重要资料，不过依然算是研究的一个里程碑。另一名学者艾万齐尼(Francesco Avanzini)表示，“我们当然不知道奥兹 5000 年前到底说了什么，但我们应该能重现他发元音的音色，我希望还能模拟出辅音。” - 科学意义 距今已有 5300 多年历史的木乃伊“冰人”奥兹 (Ötzi)，是欧洲发现最古老，保存最完整的人类木乃伊，具有重要的研究价值。“冰人”奥兹的发现为科学家们研究青铜器时代生活在中欧的人类提供了丰富的信息。在过去的 25 年中，他一直是人们窥探早期人类历史的窗户，他就像一个巨大的信息宝库，里面揭示了 5300 年前的高山生活是怎样的。举个大家都比较熟悉的例子来说明：《侏罗纪公园》里面恐龙复活的关键是琥珀里那只吸了恐龙血液的蚊子。一只小小的蚊子复活了侏罗纪时期地球上的霸主，尽管这只是科幻电影里的桥段，但是利用现代科学技术我们可以从“冰人”奥兹身上挖掘越来越多的宝贵信息，让科幻变成现实。 “冰人”奥兹的成功发声不仅仅是现代科学技术的一次完美杰作，而且为我们留下了更多的想象空间。5300 多年前的奥兹都“开口说话”了，你觉得还有什么是不可能的？ “科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。 本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。 「知乎机构帐号」是机构用户专用的知乎帐号，与知乎社区内原有的个人帐号独立并行，其使用者为有正规资质的组织机构，包括但不限于科研院所、公益组织、政府机关、媒体、企业等。这不仅是知乎对机构的「身份认证」，更是涵盖了内容流通机制、帐号规范等全套帐号体系。和个人帐号一样，机构帐号开通不需要任何费用，同时也受社区规范的监督管理，并要遵守相关协议。目前机构帐号入驻采用邀请制。您可以通过 什么是「知乎机构帐号」 来了解更多机构帐号信息。 阅读原文
