自然科学博物馆标本藏品智慧化管理实践与思考——以国家海洋博物馆为例

李世杰 黄克力 奚 宇 曹 然

进入21世纪以来，随着信息革命进程不断加快，互联网、大数据、云计算、物联网、人工智能等新技术深刻演变，产业数字化、智能化转型不断加速，极大改变了产业发展模式和人民生活方式。人民群众对于精神文化的需求也随着社会经济发展而日益增长，博物馆作为保护和传承人类文明的重要场所，跟随时代发展浪潮是必然要求。2012年11月，国家文物局围绕“智慧博物馆”的应用与发展召开主题研讨会，标志着国内对于智慧博物馆的研究与探索正式启动，自此，建设智慧博物馆成为博物馆学界广泛关注的研究话题[1]。智慧博物馆是在传统博物馆、博物馆信息化、数字博物馆充分发展基础上形成的、以信息网络技术最新成果为支撑的博物馆新业态[2]。2021年5月，九部委印发《关于推进博物馆改革发展的指导意见》，其中提到要“大力发展智慧博物馆，以业务需求为核心、以现代科学技术为支撑，逐步实现智慧服务、智慧保护、智慧管理。”在国家政策的大力支持下，博物馆行业智慧化进程持续加速。自然科学博物馆在博物馆中具有独特地位，代表国家保护、研究、收藏、展示、阐释自然物和人类发展过程中具有历史、科学和艺术价值的自然遗产，在展示自然资源和进行科学研究与文化交流方面发挥着重要作用[3]。标本是自然遗产的记录形式之一，是过去和现在动植物信息的主要载体[4]。自然科学博物馆作为标本收藏和展示的主要机构[5]，承担着科普、教育、研究、服务等社会责任[6]。在行业智慧化背景之下，自然科学博物馆的标本藏品管理转型升级迎来了新的机遇。

一、 国家海洋博物馆标本藏品管理回顾与难点分析

(一)国家海洋博物馆标本藏品管理回顾

国家海洋博物馆是集收藏、展示、研究、教育于一体的，我国唯一的国家级、综合性海洋博物馆，是经国务院同意，国家发展和改革委员会正式批复的国家重大项目，由自然资源部与天津市人民政府共建共管，在自然资源部、国家文物局的指导下，面向海内外征集了大量海洋人文藏品与自然类藏品，其中包括动物标本、植物标本、远古化石、陶瓷器、古籍文献等三十多个门类，共计五万余件/套。2019年5月1日，国家海洋博物馆正式向公众开放试运行，彼时，库房尚处在初期建设阶段，以传统的手工标签方法进行藏品业务管理，虽然已具备藏品管理的库房基础，但一部分库房缺少摆放藏品的柜架、囊匣，部分标本藏品没有得到有序管理。国家海洋博物馆面向公众开放初期，藏品数量有限，绝大部分精品标本都在展厅展出，因此藏品管理是否到位，也成为影响观众参观体验的重要因素。在试运行期间，如何在满足观众观赏展出藏品需求的同时，建立符合规范并能够长期为博物馆藏品管理提供支撑的信息化系统，是国家海洋博物馆面临的严苛挑战。

(二)国家海洋博物馆标本藏品管理难点

1. 标本信息庞杂，管理规范不明确

国家海洋博物馆藏品数量巨大，藏品种类、规格不尽相同，面对如此繁多的藏品，特别是标本藏品，如果没有明确、统一的标准进行管理，将致使信息不完整、不规范，难以长久保持对藏品信息的有效统计、管理和利用，甚至可能造成标本藏品管理混乱。在我国，自然标本作为博物馆藏品中重要的一类，需要严格遵循相关管理制度，但目前统一的自然类藏品信息登记著录标准尚未出台，所使用的相关标准大部分是历史藏品分类、管理标准，针对自然类藏品的相关标准制定工作还处在探索阶段。

2. 标本管理业务多样，流程繁复

藏品管理是博物馆的核心职能，由于国家海洋博物馆馆藏的特殊性，藏品种类范围涉及历史人文类藏品，也包括大量的化石、标本等自然生态藏品，种类繁多、体量大小不一，如果仅依靠传统的管理手段，很难保证管理的准确和高效。传统藏品管理业务流程，包括征集、接收、登记、分类、库管、定名、鉴选、编目、建档、注销、统计、备案，业务流程繁复，涉及单据众多，需要博物馆内多部门协同进行。藏品管理中各项业务开展的成功与否，很大程度上取决于藏品管理的规范性与科学性。在国家海洋博物馆藏品管理工作中，自然类藏品的分类管理规则尤为重要，需要兼顾生物领域标本、化石等的分类方式和博物馆有关藏品管理各部门间的分工协作规则。同时，自然类藏品研究、展览、鉴定、修复等业务造成的信息变更，整理归档压力更大。

3. 标本藏品排架复杂，提用不便

国家海洋博物馆由于标本藏品数量较多，而且藏品形态各异，藏品排架较为复杂，尽管已经手工录入了藏品的库房排架信息，但在提用和盘点时，还是会因藏品及其记录信息难为一体而给相关工作带来不便。同时，在传统的藏品库房管理工作流程中，藏品及人员出入库记录依靠纸质记录，在大量藏品的盘点、提用工作中效率较低，藏品展出回库后盘点核对不方便不及时，也可能出现纰漏，不利于保障藏品流转信息准确性。

4. 有机物标本藏品环境敏感，保管工作压力大

自然标本藏品，尤其是那些主要由有机物质构成的标本，如动物、植物、以及含有有机成分的地质和矿物标本等，由于其内在的物理化学性质，对环境因素的变化极度敏感。另外，博物馆还需要考虑到一些标本的物理稳定性、化学稳定性以及生物稳定性等问题，需要特殊的储存条件和防护措施。种种因素都使得博物馆在标本藏品保管工作中需要面对更大挑战和压力。

二、 国家海洋博物馆的智慧化标本藏品管理实践

面对这些挑战，国家海洋博物馆经过深入的调研和论证，认识到引进现代科技手段，特别是计算机、物联网、射频识别、传感器等融合技术，是解决传统藏品管理问题的有效途径。通过建设藏品管理系统，可以实现藏品信息的数字化和标准化，提升信息处理的准确性和效率；利用物联网技术实现藏品的实时定位和状态监控，增强藏品的安全保障。

因此，国家海洋博物馆决定启动藏品管理系统的建设工作。这一系统深度融合了多项先进科技，旨在构建一个全面、智能、高效的藏品管理体系。智慧化藏品管理系统以逐个解决传统标本藏品管理痛难点为建设思路，研发了涵盖征集管理、藏品账目管理、藏品业务管理、库房管理和数据统计分析等多个功能模块的系统，满足了博物馆藏品管理的多元化需求。

(一)国家海洋博物馆的智慧化标本藏品管理实践思路

1. 构建统一标准助力藏品数字信息规范管理

为解决标本信息庞杂，管理规范不明确的问题，国家海洋博物馆非常重视标本藏品信息数字化过程中的数据质量与标准规范。从藏品征集环节开始梳理信息，参照《WWT+0017—2013+馆藏文物登录规范》《WWT+0018-2008馆藏文物出入库规范》《WWT+0020-2008文物藏品档案规范》等编写制定有关自然类藏品的信息登录规范、出入库规范、藏品档案规范和保存环境规范，采用模板化的管理方式将所有相关信息转换为数字信息录入系统。通过精确和模糊检索功能，为后续的管理与利用提供基础支撑。此外，系统内所有的藏品信息变更都会被记录在系统日志内，确保数据变更全程留痕，保障了藏品信息的安全性和规范性。

2. 完善协同工作流程打破部门数据壁垒

针对标本管理业务多样，涉及多部门协同配合，流程较为繁复的问题，国家海洋博物馆的藏品管理系统通过集成各类业务模块，将征集、鉴定、入库、出库、修复、展示等各个环节的管理工作整合在一个统一的平台上，简化了工作流程，减少了部门间的沟通障碍，提高了工作效率。此外系统支持权限管理和工作流引擎，可以根据不同部门和人员的角色和职责，设定相应的操作权限和审批流程。在这种环境下，各部门可以及时地协同配合，统一在系统上完成各自的业务任务，保证工作的规范性和透明度。

3. 利用RFID技术实现藏品精细化管理

为应对标本藏品排架复杂，查询、提用不便的工作困扰，国家海洋博物馆为本馆的标本藏品设计定制多种类型的专用超高频RFID标签，并根据标本藏品的不同类型及特点选择合适的安装方式。工作人员可以利用手持机或盘点车非接触扫描读取RFID标签内录入的藏品信息数据，实现藏品当前位置、历史位置变更信息的快速查询与记录，满足用户科学排架、快速提用、高效盘点的业务需求(见图1)。国家海洋博物馆使用的RFID标签符合GB/T 29768标准，工作在UHF频段，保障了优异的无线读取距离，并配合专门研发的多向极化天线可移动藏品盘点设备，成功解决大型库房和超大超高展陈空间藏品远距离盘点的行业难题。

4. 环境监测数据提供科学决策分析

国家海洋博物馆深刻了解到有机标本藏品的特性以及预防性保护的必要性，在智慧库房建设之初就选择了有代表性的监测位置，部署低功耗无线MESH自组网智慧物联网传感器，对环境数据进行实时采集监控、定时检测，并将数

据统一集成至藏品管理系统内，通过长时间数据汇聚—存储—建模—分析，为自然标本藏品环境调控及保护决策提供依据。

(二)国家海洋博物馆的智慧化标本藏品管理实践成果

国家海洋博物馆智慧化藏品管理系统的落地应用是其标本藏品管理工作探索实践的重要成果，系统集多个功能模块于一体，实现了标本藏品管理工作方式的全面升级，其主要功能包括以下几个方面。

1. 藏品征集管理功能

无论是文物藏品，还是自然标本藏品，都要通过征集业务来建立完善收藏体系。征集过程中涵盖多个环节，需要征集人员、鉴定专家、财务人员、库房保管人员等不同部门工作人员间的协同配合。同时，在征集过程中还会涉及拟征集物清单、征集合同、接收清单、原始资料等多种单据，资料凭单管理也是藏品征集管理中的重要一环。以征集单为例，在智慧化系统中可以通过征集单将拟征集藏品、藏品线索和相关附件进行管理，根据征集进程更新藏品征集状态，便于对征集工作的整体把控。通过单据自动生成以及各部门权限配置，实现协同管理，以审核设置规范业务流程。同时，国家海洋博物馆作为新建博物馆，通过对网络上所需征集的相关文物舆情监测、馆藏类型缺项管理等主动征集手段，配合线上发布征集信息的被动征集手段，有效扩充了馆内藏品种类和数量。借助聚焦网络爬虫(Focused Crawler)技术，设置要关注采集的文物拍卖网站、文物交流论坛等相关网站链接，基于增强学习的爬行策略，由智慧化系统自动采集及更新相应文物征集线索数据，再对数据进行清洗分析，生成主动征集线索。由工作人员对征集线索价值进行判断，创建征集线索并进行线上审核，持续跟踪征集线索直至寻找到藏品并开展下一步工作。

2. 藏品鉴定管理功能

藏品鉴定是藏品科学管理的前提和基础。通过鉴定，才可得到科学、全面的研究信息，因此，每一次藏品鉴定的结果都应该进行全面细致的记录。自然类藏品鉴定结果包含学名、产地、完残、鉴定意见、评估价格、鉴定日期、鉴定人员等多项纪录信息。在智慧藏品管理系统中，能够对一个藏品增加多条鉴定记录，并对鉴定流程、鉴定专家进行管理。

3. 藏品出入库管理功能

藏品入库是根据藏品分类结果，对藏品分别入库保管。藏品出库是出于陈列展览、研究、鉴定、修复或复制、拍摄、观摩借用等需求，将藏品从库房提取出库，是藏品发挥作用的重要方式。基于智慧化系统，能够直接填写藏品提用出库相关凭证，并在线上快速完成审批流程，出库藏品清单中，体现点交点收过程中藏品完残状态的具体信息以及藏品回库时间提醒，能够最大程度地规范藏品出入库点交点收流程，以及完成相关信息的记录。工作人员可在出库藏品清单中进行批量出库登记，变更藏品位置和在库状态。

4. 藏品业务管理功能

提高文物利用水平，更好地发挥文物作用，是新时代文物工作方针的要求，也是博物馆藏品保护与研究成果的体现。对藏品进行有效管理和灵活运用，是博物馆藏品从“保存或利用”转变成“保存并利用”的重要基础。在智慧化藏品管理系统中，对藏品的利用也是对藏品数字资源的利用。国家海洋博物馆具有体量丰富的数字资源，通过智慧化管理手段，对藏品图片信息、音频资料、视频文件、三维模型、相关新闻报道、活动照片、研究数据等资源进行统一管理，确保馆内获授权人员可以灵活检索，获取相关数据和记录，对于涉及到的全部藏品本体属性信息、位置信息和环境信息，能够作为藏品共享数字资源与馆内其他信息系统数据互通。在藏品管理方面，通过智慧化系统内的藏品数据，能够统计馆藏缺项，有针对性地进行藏品征集，记录藏品保存情况，合理安排藏品的展出、回库，同时也能够对库管人员的工作内容进行记录；在学术研究方面，系统支持基于元数据的藏品信息组合筛选、基于关键词关联的模糊检索，以及基于CNN网络深度学习算法的以图搜图功能，为学术研究提供有效支撑，发掘藏品背后的故事，辅助博物馆传播教育；在观众服务方面，藏品数字资源能够进行多样化展示、互动，统计观众感兴趣的藏品、优化展陈内容、讲解词，同时更好地普及藏品保护、修复知识，提高全民文保意识。借由藏品数字资源，不仅可以为藏品本身的修复提供支持，更能够改变观众服务模式；藏品不再只困于库房和展柜，而是可以多媒体形式出现在多种智能数字终端平台、展厅公共区域中，与观众近距离互动。国家海洋博物馆通过场馆内部署的多媒体交互导览屏及线上传播渠道，与观众共享标本藏品等数字资源利用成果，拓展藏品利用的形式与广度(见图2、图3)。

三、 自然科学博物馆智慧化藏品管理启示

国家海洋博物馆为解决传统藏品管理工作所面临的困境，在相关政策的引领下，紧跟智慧化发展的时代趋势，探索建立了一套功能完善、流程规范的智慧博物馆藏品管理系统。作为国家级的自然科学类博物馆，本系统的建设在藏品管理智慧化乃至智慧博物馆发展方面的探索具有一定的引领和借鉴意义。在对国家海洋博物馆标本藏品智慧化管理案例的研究中，能够归纳出自然科学类博物馆所面临的共性问题，也能为我国其他自然科学博物馆的藏品管理智慧化建设提供参考。

(一)构建标本藏品信息元数据规范

智慧博物馆建设的关键是数据资源，特别是藏品数据资源[7]。我国目前还没有针对自然类博物馆的统一藏品管理标准，在倡导行业共同积极推动标准化进程的同时，各大自然科学博物馆面对复杂的藏品体系，可以参考相关历史博物馆领域的标准规范制定经验，了解国内外知名自然科学博物馆的藏品管理经验，统筹兼顾馆内藏品特性等特殊情况，构建起适用于本馆的标本藏品元数据规范。

(二)完善标本藏品智慧协同管理流程

标本藏品管理的智慧化，是基于传统藏品管理业务工作流程与特性的智慧化。不同自然科学博物馆间藏品特性及管理方式不尽相同，不宜奉行“拿来主义”，需要对藏品管理流程进行全面梳理，在设计阶段对相关部门人员进行走访调查，理顺系统逻辑，确保信息采集全面，同时前瞻考虑到系统上线后的数据检索和查阅使用等实际体验，保障系统既能解决当下困难，又能满足未来长久应用，构建起高效、易于操作、可持续扩展升级的智慧化体系与系统。

图3 国家海洋博物馆藏品信息线下传播渠道示例

(三)打造标本藏品智慧保管模式

对于自然科学博物馆而言，标本藏品保存的质量，既在于其材料性质，又在于其经历的环境，无论是在库藏、陈列、鉴定、研究、还是修复等各个环节，都要维持一个相对稳定的环境条件，阻碍或延缓其老化损坏的过程，确保博物馆的环境应有益于文物保存。借助智慧化系统，优化藏品管理人员机械、重复性的环境数据手工记录流程，通过专业传感器实时监测环境数据，建立数学模型，以更科学、便捷的形式进行全局化的藏品保护。同时，将藏品信息、藏品管理业务关键流程信息、藏品库房环境信息等以可视化形式进行集中展示，揭示传统管理方法中，短时间内难以发现的潜在问题与业务关联，辅助藏品管理人员高效进行统筹管理(见图4)。

四、 总结与展望

标本藏品管理的最终目的是为了保护，以及对其承载和关联信息的研究与利用。智慧化技术手段是优化、解决传统标本藏品管理存在问题的重要工具，也是加深藏品利用广度与深度的必要手段。自然科学博物馆需要紧跟时代步伐，探索新兴技术与博物馆业务的结合点、创新点，更好地履行社会职能，作为自然科学普及和科学文化传承的重要阵地，传承国家自然科学文化基因，促进文明交流互鉴。展望未来，智慧系统中的藏品数据还有着更为广阔的应用空间。

图4 藏品智慧化管理数据展示示例

(一)以藏品数据助推传统策展智慧化转型

在传统策展中，主要通过人力对保存在各库房、各系统的馆藏文物、馆藏资料、研究数据等进行资源的筛选与重构，往往是协调先于数据。智慧化藏品管理系统中的数据，能够作为陈列展览转型发展的基底和核心，基于智慧化系统形成的藏品数据库，消除了不同业务部室间的数据壁垒，加深了藏品信息间的关联，实现数据先于协调，为更好的策展协作机制提供支撑，成为智慧策展系统、虚拟布展系统的数据基石。

(二)基于海量藏品数据构建专有知识图谱与大语言模型

美国博物馆联盟(AAM)曾预测，21世纪，人工智能的不断发展会推动博物馆大规模数据的高效管理[8]。人工智能技术将会为海量标本藏品数据利用带来无限可能，结合智慧化藏品管理系统，基于藏品、档案、研究文献等海量资源进行知识库构建，对标本藏品以相关的时间、事件、人物、考古挖掘、地理文化、学术研究等进行关联，以实体—关系—实体，或者是实体—属性—属性值的三元组作为基本表达方式，形成标本藏品、自然科学知识图谱。

以GPT-4为代表的大语言模型已经展现出了惊人的通用智能潜力，基于相关技术，一系列大语言模型相继诞生[9]。自然科学藏品知识图谱则能够为日趋成熟的中文大语言通用模型提供行业领域知识支撑，弥补通用大模型语料里自然科学领域知识不足的问题。对于博物馆而言，藏品蕴含着过去的历史，是了解认识过去的物证，如果在利用中未遵循历史事实，将对藏品利用造成不良影响[10]。因此，通过大语言模型的自然语义理解和指令遵循等能力辅助对知识图谱进行半自动化构建设计，能够增加知识的全面性和覆盖度，避免混合捏造，生成更为科学、合理的内容，为自然科学博物馆的知识服务严把学术质量关，为观众带来自由深度检索、自然科学知识问答等服务，将标本藏品资源利用水平提升至新的高度。