在史密森尼學會一間巨大的工作室裡，一個成像專家團隊正在雷射掃描一頂小巧的手工雕刻雪松帽。它是由一塊實木製成，至今已有 140 多年的歷史，描繪了一隻長著大銅眼的熊。幾個小時後，專家們將與不列顛哥倫比亞省海達民族的成員舉行視訊會議，討論他們在共同目標上取得的進展：建立一個數字三維模型，模型物件是氏族徽章帽，這對海達人來說是一件具有重要文化意義的物品。
該專案是史密森尼國家自然歷史博物館（NMNH）與北美原住民群體之間一系列類似合作的最新專案。國家自然歷史博物館遣返辦公室的部落聯絡員埃裡克·霍林格說，這些群體越來越多地轉向 3D 技術來記錄甚至複製他們的文化物品。“我們要明確表示，這不是為了代替遣返，”霍林格說，遣返是指法律規定的將符合條件的原件和原住民遺骸從博物館歸還。“相反，這項工作的目標是透過建立用於儲存和教育的數字模型，以及在無法使用原件時可以展示甚至用於儀式的實物複製品，來幫助保護脆弱物品的遺產。”
這些合作始於 2007 年，當時斯托克布里奇-蒙西莫希幹印第安人樂隊、特拉華民族和特拉華印第安部落要求國家自然歷史博物館 3D 列印一份 17 世紀錫制菸斗的複製品，博物館正準備遣返該菸斗。由於文化習俗要求重新埋葬原始菸斗（一種葬禮物品），部落官員要求提供三份複製品，用於教育人們瞭解菸斗的歷史和遣返。霍林格與史密森尼學會數字化專案辦公室（DPO）合作，使用二氧化矽 3D 列印了菸斗複製品。雖然國家自然歷史博物館多年來一直使用 3D 技術複製其他物品（例如動物化石），但霍林格說，這是他第一次意識到部落當局願意複製文化敏感物品。
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回到馬里蘭州史密森尼博物館支援中心的工作室，工作人員花費了數十個小時來捕獲和處理資訊，以建立海達熊帽的 3D 模型。史密森尼博物館保護研究所的成像科學家 E. 基茨·韋伯使用一種稱為攝影測量的技術，從每個可能的角度拍攝了該物體 1,415 張重疊的照片。這些影像被輸入到軟體中，該軟體匹配了照片中數以萬計的畫素，以建立圖片之間的共同點。然後，該軟體使用這些點建立了帽子表面的地圖，以 770 萬個連線多邊形組成的網格視覺化。
攝影測量非常適合捕捉啞光材料（如木材）的高解析度細節和顏色。但是為了建立模型中代表閃亮表面的部分，例如熊的超大銅眼，該團隊使用了雷射線掃描器。一旦 3D 模型完成，海達民族將儲存這些檔案以確保安全，並用於教導年輕的雕刻師。“對這件作品的研究為了解我們祖先的創新和思維過程提供了寶貴的見解，”海達世襲酋長兼雕刻師古賈瓦說。海達成員無需長途跋涉即可做到這一點，“這就是技術的魔力”。
緬因大學跨學科博士生安娜·馬丁正在繪製複製品，包括再現木材的紋理和人種學磨損模式。圖片來源：杜安·希梅爾/緬因大學
雖然海達人只與國家自然歷史博物館合作製作了帽子的數字模型，但其他群體也委託史密森尼學會的工作人員製作實物複製品，例如錫制菸斗的複製品。國家自然歷史博物館的工作人員使用包括尼龍和玻璃粉、二氧化矽、石膏粉以及在一個著名的案例中，帶有其他天然材料的木材在內的各種材料製作了嘎嘎作響的玩具、樂器、儀式用的杖和投矛器的實物複製品。
2012 年，阿拉斯加特林吉特和海達印第安部落中央委員會的一位文化專家在國家自然歷史博物館的架子上認出了一頂嚴重損壞的氏族徽章帽，其形狀為杜父魚。杜父魚帽，特林吉特語稱 Wéix’ s’áaxw，自 19 世紀 80 年代以來就一直在博物館裡。它嚴重破損，無法再用於儀式。帽子所屬的特林吉特 Kiks.ádi 氏族要求國家自然歷史博物館重新制作該物品，以便他們可以擁有一個版本用於儀式用途。在接下來的七年中，霍林格協調了史密森尼學會的多個部門，儘可能按照特林吉特傳統，一絲不苟地複製了這件錯綜複雜的手工雕刻作品。
特林吉特氏族以成對關係結合在一起，習俗規定，當製作氏族徽章物品時，這項工作應由其對立氏族的成員完成。為了保持這一傳統，一個來自對立氏族的代表團前往華盛頓特區，啟動了杜父魚帽的雷射和 CT 掃描以及攝影測量。一旦 3D 建模完成，這些檔案就被程式設計到一臺計算機控制的銑床上，該銑床類似於帶鋸和車床的結合體。透過一系列工序，越來越小的銑刀頭從從阿拉斯加運來的一塊榿木上銑削掉一層層木材。新的杜父魚帽緩慢而精細地出現。根據習俗，操作機器的史密森尼學會專家需要是相應氏族的成員——因此該團體正式接納了銑床操作員克里斯·霍爾施萬德。“我們找到了一種合作方式，達成某種解決方案，”特林吉特長老兼 Kiks.ádi 領導人雷·威爾遜 Sr. 說。即使是複製品，“我相信這頂帽子想要回家。”
史密森尼學會的工作人員於 2019 年將完成的複製品帶到阿拉斯加。在阿拉斯加幾個原住民國家會議上舉行的一次激動人心的儀式上，複製的杜父魚帽由其兩個關聯氏族共同奉獻，並以儀式注入了靈魂。特林吉特 Dakl’aweidí 氏族的氏族領袖埃德韋爾·約翰 Jr. 說，正是在這個時候，這樣的物品“活了過來”，他參與了博物館的另一個複製專案。他解釋說，複製品通常不體現靈魂。但霍林格說，由於 Kiks.ádi 氏族打算讓這頂帽子完全取代原件，因此其情況是獨一無二的。據霍林格所知，這是第一次使用數字技術複製的美洲原住民物品被正式轉變為神聖物品。
特林吉特人允許受損的原始杜父魚帽留在國家自然歷史博物館，儘管該團體有權根據聯邦立法要求歸還。美國原住民物品從史密森尼學會藏品中的遣返受 1989 年《美國印第安人國家博物館法案》管轄。該法律是聯邦層面首部授權歸還符合條件的美洲原住民物品和人類遺骸的法律。一項類似的法律，《美國原住民墳墓保護和遣返法案》涵蓋其他聯邦實體和任何接受聯邦資助的組織，於次年頒佈。
“這些專案是我參與過的最令人欣慰的專案之一，”史密森尼學會數字化專案辦公室 3D 專案負責人文斯·羅西說，他曾參與杜父魚帽的專案。“我有機會 3D 掃描了巴拉克·奧巴馬，並記錄了阿波羅 11 號指令艙。”
但是，為數字出版建立航天器的 3D 模型與數字化文化敏感且有時是秘密的物品有很大不同。與大多數新興且快速發展的技術一樣，原住民文化資源的數字化引發了強烈的道德和倫理問題。博物館擁有數百萬件原住民文物和人類遺骸，其中許多是以不道德的方式獲得的，如果不是非法獲得的。霍林格和約翰是一個由國家科學基金會資助的工作組的成員，該工作組致力於審查原住民遺產 3D 文件中的倫理問題。霍林格說，國家自然歷史博物館的所有 3D 複製專案都是由部落官員發起的，博物館能夠遵守原住民群體對最終產品設定的限制——例如控制誰可以訪問模型檔案或實物複製品。約翰之前要求國家自然歷史博物館掃描並複製一頂特林吉特虎鯨氏族帽子，並允許史密森尼學會線上釋出 3D 模型。但他也要求保護數字檔案，“因為我們當然不希望任何人獲取[計劃]，下載並製作自己的氏族帽子——然後在市場上、eBay 或其他地方出售，”約翰說。
考慮到這些風險，霍林格說，未來合作的可能性令人鼓舞。科曼奇國家博物館和文化中心獨立於國家自然歷史博物館為其網站建立了多個物品的 3D 模型。該中心尚未與霍林格的團隊合作，但其主任坎迪·泰勒表示，她看到了記錄目前在其他史密森尼博物館中的科曼奇珠飾作品的巨大潛力。她說，這些物品的數字 3D 目錄將幫助藝術家和長老保護藝術。
其他部落正在將 3D 技術用於各種應用。卡多民族的根據地是現在的俄克拉荷馬州，但其祖先範圍橫跨德克薩斯州東部、路易斯安那州和阿肯色州，他們掃描了自己的陶器樣本，以便可以用來幫助識別未來的考古發現。今年，一群阿拉斯加原住民組織合作成立了 Naaxein 教學夥伴關係，這是一個培訓高中生使用 3D 成像技術進行紡織品記錄的機構。在美國東北部，緬因大學的哈德遜博物館正在與學生和研究人員合作複製另一頂特林吉特氏族徽章帽，然後再從博物館的藏品中遣返。
“這一切都教會了我停止對[原住民]社群願意和不願意接受什麼做出假設，”霍林格在談到國家自然歷史博物館過去不願建議複製文化物品時說，“並確保最重要的是我們進行這些對話，以探索他們希望看到完成什麼。”
特林吉特長老威爾遜說，即使在完成杜父魚帽專案的七年努力中遇到了許多挫折，“我喜歡[這次合作]的是，這是兩個實體共同努力完成對雙方都有利的事情。這可以成為許多人學習的教訓：如果你共同努力，就可以解決問題。”