用科技讓文物“活”起來

陳建強　劉茜

走進博物館，人們就踏入了連接過去與現(xiàn)在的時光隧道，一絲興奮和一絲迷茫交替。興奮的是，能真切地與眾多歷史片段交流，那遺存下來的，無論是巧奪天工的馬超龍雀，還是厚重莊嚴的后母戊大鼎，一件件精美的文物，都能激發(fā)我們太多的民族自豪感;感到迷茫和擔憂的是，有眾多的文物———青銅器、鐵器、陶器、紙張、紡織品，在大自然的日侵月蝕和各種人為破壞下，處于十分脆弱的狀態(tài)。

如何讓文物延年益壽，完整地留給后人，是一份沉甸甸的歷史責任。

統(tǒng)計顯示，我國現(xiàn)有不可移動文物76.7萬處、國有可移動文物1.08億件/套，合理利用合理保護并非易事，依靠科技是捷徑。

花精油讓紙本絹本古字畫保存更久遠

“不能再安于把文物鎖在鐵皮柜里了?！碧旖虿┪镳^館長陳卓最近與天津大學生命學院簽訂協(xié)議，希望能夠利用現(xiàn)代科學技術更好地保護不可復制的珍貴文物。

最近，天津大學生命學院教授黃金海帶著學生忙著從各類花中提取精油。不過，他提取精油的目的不是美容香薰，而是保護文物。

在做實驗的過程中，一次偶然的機會，黃金海發(fā)現(xiàn)丁香花精油對儲存時間較長的紙質品、木制品上的真菌有抑制作用，而真菌就是導致古字畫和木質文物上產(chǎn)生霉斑的罪魁禍首。黃金海介紹：“學生們已經(jīng)從天津博物館館藏的文物中取下真菌辨別種族，目前發(fā)現(xiàn)了6種不同的真菌，我們正在分析，什么科屬的丁香花精油對什么種類的真菌有更好的抑制作用，用多大的量可以抑制多久，這些都還在研究中。目前來看，我們把丁香花精油滴在紙片上，與文物放在一起，讓其慢慢揮發(fā)，可以有效抑制真菌。這樣的方法，氣味芬芳，對文物也沒有絲毫破壞?！?/p>

作為北宋畫家范寬傳世不多的精品之一，《雪景寒林圖》這軸聲名赫赫的絹本水墨畫如今正靜靜地保存在天津博物館中?！疤旖虿┪镳^是中國最早‘公辦民助性質的博物館，大部分文物來自民間收藏者的捐贈。這些文物，尤其是一些紙本絹本字畫和絲織物因為年頭久遠，加上被不斷轉手、環(huán)境變化大的原因，比那些常年塵封在同一環(huán)境的文物保護起來更為困難?！弊岅愖扛械叫牢康氖牵辛它S金海團隊的花精油保護與修復技術，范寬的《雪景寒林圖》可以保存得更長久，更多的后人也能領略到古代藝術作品散發(fā)的不朽魅力。

數(shù)字技術展示古建筑三維結構

始建于1056年，工匠耗時140年，用10萬塊木構件像搭積木一樣，建了一座相當于20層樓高的木塔——這就是位于山西省朔州市應縣的佛宮寺釋迦塔，俗稱應縣木塔。山西應縣木塔被業(yè)內(nèi)稱為斗拱博物館。對它的修復，一直是個難題。

沒用一鐵一釘，這座塔的3000噸木構件究竟怎樣互相咬合渾然一體，即使千年間遭地震雷劈、槍擊炮轟仍屹立不倒？幾乎所有到過應縣木塔的學者都想搞清楚它的結構。1933年，建筑學家梁思成曾給應縣木塔做過測繪，之后若干學者也都想解開這個謎團，但最終都沒有結果。天津電子信息職業(yè)技術學院建筑設計教研室主任周恩博解釋道：“我國的傳統(tǒng)建筑是沒有圖紙的，應縣木塔全部是榫卯結構，想了解它就得拆了它，可是沒人有把握拆了木塔還能夠再復原。正因如此，應縣木塔的整體結構從來沒有大修過，只能是在細微處修修補補，隨著時間推移，現(xiàn)今木塔開始傾斜，修葺任務愈加緊迫了。”

天津電子信息職業(yè)技術學院與南開大學的專家，準備用三維數(shù)字模型技術揭開這個難解之謎。天津電子信息職業(yè)技術學院的師生們不懼繁瑣，精心建構三維數(shù)字圖像模型，并嘗試著用木料做出實體模型，再詳細比對、調(diào)整，周恩博說：“這種方法對木塔沒有任何傷害，而且還提高了效率，現(xiàn)在已經(jīng)完成了木塔的首層樓復原?！?/p>

人工智能使沉睡的文物活起來

因為缺乏預防保護技術，即便是敦煌壁畫、山西懸空寺等極其寶貴的文物被施以非常嚴格的保護措施，依舊會出現(xiàn)不可逆轉的損害。當人們呼吁進行“搶救性保護”時，往往為時已晚。而“預防性保護”的理念在文物界早就有人提出，但一直苦于找不到合適的辦法。 人工智能是21世紀先進技術成果之一，它改變的不僅是未來，也給文物的研究與保護帶來福音。

天津大學文化遺產(chǎn)保護與傳承信息技術研究中心以孫濟洲、張加萬、馮偉三位教授領銜的團隊歷時10年，用人工智能等現(xiàn)代信息技術，致力于讓沉睡的文物“活”起來、傳下去。這群每天與計算機打交道的科學家，如今加入了人類文化遺產(chǎn)守護者之列。

“以前主要依賴實驗室模擬研究，但現(xiàn)實環(huán)境的情況更復雜。”張加萬說，此前由于缺乏檢測手段和數(shù)據(jù)，一直找不到文物與復雜環(huán)境的關聯(lián)性。為了突破文物保護工作的瓶頸，這個團隊研發(fā)出以“文物本體與風險源關聯(lián)模型”為核心的預防性保護技術。同樣的技術已經(jīng)在敦煌研究院、頤和園、拉卜楞寺等遺產(chǎn)地開始應用。

張加萬團隊與敦煌研究院合作，選取了11個洞窟、47個監(jiān)測點，對壁畫和彩塑文物進行持續(xù)不斷的監(jiān)測。他們充分考慮敦煌文物易出現(xiàn)的典型病害、洞窟分布等因素，通過微變監(jiān)測、圖像分析等人工智能技術，獲得科學的參考數(shù)據(jù)。

經(jīng)過對敦煌莫高窟2014年至2016年部分壁畫監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析后，馮偉首次發(fā)現(xiàn)了一年周期內(nèi)的0.1毫米級壁畫本體細微變化。這一結果被權威專家認為是文物保護領域的實質性突破。

“通過比對前后變化，才知道壁畫是怎么壞的。”張加萬說，“以前只監(jiān)測環(huán)境，沒有監(jiān)測文物本體，忽略了文物與環(huán)境的相互作用，現(xiàn)在終于解惑了?！?/p>

如今，這支20多人、平均年齡30歲的團隊正馬不停蹄地奔走在全國各地，用現(xiàn)代信息技術守護著古老的文明。張加萬希望有更多的自然科學研究者加入其中，將現(xiàn)代科技融入文物博物館領域，“讓收藏在博物館里的文物、陳列在廣闊大地上的遺產(chǎn)、書寫在古籍里的文字都活起來”。