在史密森尼学会一间巨大的工作室里，一个成像专家团队正在激光扫描一顶小巧的手工雕刻雪松帽。它是由一块实木制成，至今已有 140 多年的历史，描绘了一只长着大铜眼的熊。几个小时后，专家们将与不列颠哥伦比亚省海达民族的成员举行视频会议，讨论他们在共同目标上取得的进展：创建一个数字三维模型，模型对象是氏族徽章帽，这对海达人来说是一件具有重要文化意义的物品。
该项目是史密森尼国家自然历史博物馆（NMNH）与北美原住民群体之间一系列类似合作的最新项目。国家自然历史博物馆遣返办公室的部落联络员埃里克·霍林格说，这些群体越来越多地转向 3D 技术来记录甚至复制他们的文化物品。“我们要明确表示，这不是为了代替遣返，”霍林格说，遣返是指法律规定的将符合条件的原件和原住民遗骸从博物馆归还。“相反，这项工作的目标是通过创建用于保存和教育的数字模型，以及在无法使用原件时可以展示甚至用于仪式的实物复制品，来帮助保护脆弱物品的遗产。”
这些合作始于 2007 年，当时斯托克布里奇-蒙西莫希干印第安人乐队、特拉华民族和特拉华印第安部落要求国家自然历史博物馆 3D 打印一份 17 世纪锡制烟斗的复制品，博物馆正准备遣返该烟斗。由于文化习俗要求重新埋葬原始烟斗（一种葬礼物品），部落官员要求提供三份复制品，用于教育人们了解烟斗的历史和遣返。霍林格与史密森尼学会数字化项目办公室（DPO）合作，使用二氧化硅 3D 打印了烟斗复制品。虽然国家自然历史博物馆多年来一直使用 3D 技术复制其他物品（例如动物化石），但霍林格说，这是他第一次意识到部落当局愿意复制文化敏感物品。
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回到马里兰州史密森尼博物馆支持中心的工作室，工作人员花费了数十个小时来捕获和处理信息，以创建海达熊帽的 3D 模型。史密森尼博物馆保护研究所的成像科学家 E. 基茨·韦伯使用一种称为摄影测量的技术，从每个可能的角度拍摄了该物体 1,415 张重叠的照片。这些图像被输入到软件中，该软件匹配了照片中数以万计的像素，以建立图片之间的共同点。然后，该软件使用这些点创建了帽子表面的地图，以 770 万个连接多边形组成的网格可视化。
摄影测量非常适合捕捉哑光材料（如木材）的高分辨率细节和颜色。但是为了创建模型中代表闪亮表面的部分，例如熊的超大铜眼，该团队使用了激光线扫描仪。一旦 3D 模型完成，海达民族将保存这些文件以确保安全，并用于教导年轻的雕刻师。“对这件作品的研究为了解我们祖先的创新和思维过程提供了宝贵的见解，”海达世袭酋长兼雕刻师古贾瓦说。海达成员无需长途跋涉即可做到这一点，“这就是技术的魔力”。
缅因大学跨学科博士生安娜·马丁正在绘制复制品，包括再现木材的纹理和人种学磨损模式。图片来源：杜安·希梅尔/缅因大学
虽然海达人只与国家自然历史博物馆合作制作了帽子的数字模型，但其他群体也委托史密森尼学会的工作人员制作实物复制品，例如锡制烟斗的复制品。国家自然历史博物馆的工作人员使用包括尼龙和玻璃粉、二氧化硅、石膏粉以及在一个著名的案例中，带有其他天然材料的木材在内的各种材料制作了嘎嘎作响的玩具、乐器、仪式用的杖和投矛器的实物复制品。
2012 年，阿拉斯加特林吉特和海达印第安部落中央委员会的一位文化专家在国家自然历史博物馆的架子上认出了一顶严重损坏的氏族徽章帽，其形状为杜父鱼。杜父鱼帽，特林吉特语称 Wéix’ s’áaxw，自 19 世纪 80 年代以来就一直在博物馆里。它严重破损，无法再用于仪式。帽子所属的特林吉特 Kiks.ádi 氏族要求国家自然历史博物馆重新制作该物品，以便他们可以拥有一个版本用于仪式用途。在接下来的七年中，霍林格协调了史密森尼学会的多个部门，尽可能按照特林吉特传统，一丝不苟地复制了这件错综复杂的手工雕刻作品。
特林吉特氏族以成对关系结合在一起，习俗规定，当制作氏族徽章物品时，这项工作应由其对立氏族的成员完成。为了保持这一传统，一个来自对立氏族的代表团前往华盛顿特区，启动了杜父鱼帽的激光和 CT 扫描以及摄影测量。一旦 3D 建模完成，这些文件就被编程到一台计算机控制的铣床上，该铣床类似于带锯和车床的结合体。通过一系列工序，越来越小的铣刀头从从阿拉斯加运来的一块桤木上铣削掉一层层木材。新的杜父鱼帽缓慢而精细地出现。根据习俗，操作机器的史密森尼学会专家需要是相应氏族的成员——因此该团体正式接纳了铣床操作员克里斯·霍尔施万德。“我们找到了一种合作方式，达成某种解决方案，”特林吉特长老兼 Kiks.ádi 领导人雷·威尔逊 Sr. 说。即使是复制品，“我相信这顶帽子想要回家。”
史密森尼学会的工作人员于 2019 年将完成的复制品带到阿拉斯加。在阿拉斯加几个原住民国家会议上举行的一次激动人心的仪式上，复制的杜父鱼帽由其两个关联氏族共同奉献，并以仪式注入了灵魂。特林吉特 Dakl’aweidí 氏族的氏族领袖埃德韦尔·约翰 Jr. 说，正是在这个时候，这样的物品“活了过来”，他参与了博物馆的另一个复制项目。他解释说，复制品通常不体现灵魂。但霍林格说，由于 Kiks.ádi 氏族打算让这顶帽子完全取代原件，因此其情况是独一无二的。据霍林格所知，这是第一次使用数字技术复制的美洲原住民物品被正式转变为神圣物品。
特林吉特人允许受损的原始杜父鱼帽留在国家自然历史博物馆，尽管该团体有权根据联邦立法要求归还。美国原住民物品从史密森尼学会藏品中的遣返受 1989 年《美国印第安人国家博物馆法案》管辖。该法律是联邦层面首部授权归还符合条件的美洲原住民物品和人类遗骸的法律。一项类似的法律，《美国原住民坟墓保护和遣返法案》涵盖其他联邦实体和任何接受联邦资助的组织，于次年颁布。
“这些项目是我参与过的最令人欣慰的项目之一，”史密森尼学会数字化项目办公室 3D 项目负责人文斯·罗西说，他曾参与杜父鱼帽的项目。“我有机会 3D 扫描了巴拉克·奥巴马，并记录了阿波罗 11 号指令舱。”
但是，为数字出版创建航天器的 3D 模型与数字化文化敏感且有时是秘密的物品有很大不同。与大多数新兴且快速发展的技术一样，原住民文化资源的数字化引发了强烈的道德和伦理问题。博物馆拥有数百万件原住民文物和人类遗骸，其中许多是以不道德的方式获得的，如果不是非法获得的。霍林格和约翰是一个由国家科学基金会资助的工作组的成员，该工作组致力于审查原住民遗产 3D 文档中的伦理问题。霍林格说，国家自然历史博物馆的所有 3D 复制项目都是由部落官员发起的，博物馆能够遵守原住民群体对最终产品设置的限制——例如控制谁可以访问模型文件或实物复制品。约翰之前要求国家自然历史博物馆扫描并复制一顶特林吉特虎鲸氏族帽子，并允许史密森尼学会在线发布 3D 模型。但他也要求保护数字文件，“因为我们当然不希望任何人获取[计划]，下载并制作自己的氏族帽子——然后在市场上、eBay 或其他地方出售，”约翰说。
考虑到这些风险，霍林格说，未来合作的可能性令人鼓舞。科曼奇国家博物馆和文化中心独立于国家自然历史博物馆为其网站创建了多个物品的 3D 模型。该中心尚未与霍林格的团队合作，但其主任坎迪·泰勒表示，她看到了记录目前在其他史密森尼博物馆中的科曼奇珠饰作品的巨大潜力。她说，这些物品的数字 3D 目录将帮助艺术家和长老保护艺术。
其他部落正在将 3D 技术用于各种应用。卡多民族的根据地是现在的俄克拉荷马州，但其祖先范围横跨德克萨斯州东部、路易斯安那州和阿肯色州，他们扫描了自己的陶器样本，以便可以用来帮助识别未来的考古发现。今年，一群阿拉斯加原住民组织合作成立了 Naaxein 教学伙伴关系，这是一个培训高中生使用 3D 成像技术进行纺织品记录的机构。在美国东北部，缅因大学的哈德逊博物馆正在与学生和研究人员合作复制另一顶特林吉特氏族徽章帽，然后再从博物馆的藏品中遣返。
“这一切都教会了我停止对[原住民]社区愿意和不愿意接受什么做出假设，”霍林格在谈到国家自然历史博物馆过去不愿建议复制文化物品时说，“并确保最重要的是我们进行这些对话，以探索他们希望看到完成什么。”
特林吉特长老威尔逊说，即使在完成杜父鱼帽项目的七年努力中遇到了许多挫折，“我喜欢[这次合作]的是，这是两个实体共同努力完成对双方都有利的事情。这可以成为许多人学习的教训：如果你共同努力，就可以解决问题。”