用科技让文物“活”起来

陈建强　刘茜

走进博物馆，人们就踏入了连接过去与现在的时光隧道，一丝兴奋和一丝迷茫交替。兴奋的是，能真切地与众多历史片段交流，那遗存下来的，无论是巧夺天工的马超龙雀，还是厚重庄严的后母戊大鼎，一件件精美的文物，都能激发我们太多的民族自豪感;感到迷茫和担忧的是，有众多的文物———青铜器、铁器、陶器、纸张、纺织品，在大自然的日侵月蚀和各种人为破坏下，处于十分脆弱的状态。

如何让文物延年益寿，完整地留给后人，是一份沉甸甸的历史责任。

统计显示，我国现有不可移动文物76.7万处、国有可移动文物1.08亿件/套，合理利用合理保护并非易事，依靠科技是捷径。

花精油让纸本绢本古字画保存更久远

“不能再安于把文物锁在铁皮柜里了。”天津博物馆馆长陈卓最近与天津大学生命学院签订协议，希望能够利用现代科学技术更好地保护不可复制的珍贵文物。

最近，天津大学生命学院教授黄金海带着学生忙着从各类花中提取精油。不过，他提取精油的目的不是美容香薰，而是保护文物。

在做实验的过程中，一次偶然的机会，黄金海发现丁香花精油对储存时间较长的纸质品、木制品上的真菌有抑制作用，而真菌就是导致古字画和木质文物上产生霉斑的罪魁祸首。黄金海介绍：“学生们已经从天津博物馆馆藏的文物中取下真菌辨别种族，目前发现了6种不同的真菌，我们正在分析，什么科属的丁香花精油对什么种类的真菌有更好的抑制作用，用多大的量可以抑制多久，这些都还在研究中。目前来看，我们把丁香花精油滴在纸片上，与文物放在一起，让其慢慢挥发，可以有效抑制真菌。这样的方法，气味芬芳，对文物也没有丝毫破坏。”

作为北宋画家范宽传世不多的精品之一，《雪景寒林图》这轴声名赫赫的绢本水墨画如今正静静地保存在天津博物馆中。“天津博物馆是中国最早‘公办民助性质的博物馆，大部分文物来自民间收藏者的捐赠。这些文物，尤其是一些纸本绢本字画和丝织物因为年头久远，加上被不断转手、环境变化大的原因，比那些常年尘封在同一环境的文物保护起来更为困难。”让陈卓感到欣慰的是，有了黄金海团队的花精油保护与修复技术，范宽的《雪景寒林图》可以保存得更长久，更多的后人也能领略到古代艺术作品散发的不朽魅力。

数字技术展示古建筑三维结构

始建于1056年，工匠耗时140年，用10万块木构件像搭积木一样，建了一座相当于20层楼高的木塔——这就是位于山西省朔州市应县的佛宫寺释迦塔，俗称应县木塔。山西应县木塔被业内称为斗拱博物馆。对它的修复，一直是个难题。

没用一铁一钉，这座塔的3000吨木構件究竟怎样互相咬合浑然一体，即使千年间遭地震雷劈、枪击炮轰仍屹立不倒？几乎所有到过应县木塔的学者都想搞清楚它的结构。1933年，建筑学家梁思成曾给应县木塔做过测绘，之后若干学者也都想解开这个谜团，但最终都没有结果。天津电子信息职业技术学院建筑设计教研室主任周恩博解释道：“我国的传统建筑是没有图纸的，应县木塔全部是榫卯结构，想了解它就得拆了它，可是没人有把握拆了木塔还能够再复原。正因如此，应县木塔的整体结构从来没有大修过，只能是在细微处修修补补，随着时间推移，现今木塔开始倾斜，修葺任务愈加紧迫了。”

天津电子信息职业技术学院与南开大学的专家，准备用三维数字模型技术揭开这个难解之谜。天津电子信息职业技术学院的师生们不惧繁琐，精心建构三维数字图像模型，并尝试着用木料做出实体模型，再详细比对、调整，周恩博说：“这种方法对木塔没有任何伤害，而且还提高了效率，现在已经完成了木塔的首层楼复原。”

人工智能使沉睡的文物活起来

因为缺乏预防保护技术，即便是敦煌壁画、山西悬空寺等极其宝贵的文物被施以非常严格的保护措施，依旧会出现不可逆转的损害。当人们呼吁进行“抢救性保护”时，往往为时已晚。而“预防性保护”的理念在文物界早就有人提出，但一直苦于找不到合适的办法。 人工智能是21世纪先进技术成果之一，它改变的不仅是未来，也给文物的研究与保护带来福音。

天津大学文化遗产保护与传承信息技术研究中心以孙济洲、张加万、冯伟三位教授领衔的团队历时10年，用人工智能等现代信息技术，致力于让沉睡的文物“活”起来、传下去。这群每天与计算机打交道的科学家，如今加入了人类文化遗产守护者之列。

“以前主要依赖实验室模拟研究，但现实环境的情况更复杂。”张加万说，此前由于缺乏检测手段和数据，一直找不到文物与复杂环境的关联性。为了突破文物保护工作的瓶颈，这个团队研发出以“文物本体与风险源关联模型”为核心的预防性保护技术。同样的技术已经在敦煌研究院、颐和园、拉卜楞寺等遗产地开始应用。

张加万团队与敦煌研究院合作，选取了11个洞窟、47个监测点，对壁画和彩塑文物进行持续不断的监测。他们充分考虑敦煌文物易出现的典型病害、洞窟分布等因素，通过微变监测、图像分析等人工智能技术，获得科学的参考数据。

经过对敦煌莫高窟2014年至2016年部分壁画监测和数据分析后，冯伟首次发现了一年周期内的0.1毫米级壁画本体细微变化。这一结果被权威专家认为是文物保护领域的实质性突破。

“通过比对前后变化，才知道壁画是怎么坏的。”张加万说，“以前只监测环境，没有监测文物本体，忽略了文物与环境的相互作用，现在终于解惑了。”

如今，这支20多人、平均年龄30岁的团队正马不停蹄地奔走在全国各地，用现代信息技术守护着古老的文明。张加万希望有更多的自然科学研究者加入其中，将现代科技融入文物博物馆领域，“让收藏在博物馆里的文物、陈列在广阔大地上的遗产、书写在古籍里的文字都活起来”。