用科技更好地呵護文物

光明日報記者 陳建強 劉茜

時間是文物最大的敵人，絡繹不絕的到訪者也會不斷改變儲藏環境的濕度、溫度，更給安保提出更高的要求，如何在吸引參觀者和保護好藏品中找平衡點，成為每個文物工作者的必答題。

日前，中辦國辦印發《關于加強文物保護利用改革的若干意見》，使文物保護利用和文化遺產保護傳承有了制度保障。統計顯示，我國現有不可移動文物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。

天津大學文化遺產保護與傳承信息技術研究中心科研人員用自己研發的微變監測系統在莫高窟開展病害微變監測。天津大學供圖

“不能再安于把文物鎖在鐵皮柜里了。”天津博物館館長陳卓最近與天津大學生命學院簽訂協議，希望能夠利用現代科學技術給不可復制的珍貴文物以更好的保護。

1、花精油——讓紙本絹本古字畫保存更久遠

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，黃金海發現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生霉斑的罪魁禍首。黃金海介紹：“學生們已經從天津博物館館藏的文物中取下真菌辨別種族，目前發現了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，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。”

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。“天津博物館是中國最早‘公辦民助’性質的博物館，今年恰逢百年華誕。天津建市不過600年，本地出土的文物并不多，但天津博物館中展品種類卻很齊全，其中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、環境變化大的原因，比那些常年塵封在同一環境的文物保護起來更為困難。”讓陳卓感到欣慰的是，有了黃金海團隊的花精油保護與修復技術，范寬的《雪景寒林圖》肯定可以保存得更長久，更多的后人也能領略到古代藝術作品散發的不朽魅力。

天津市可移動文物的監測中心就建在天津博物館。陳卓介紹：“整個天津市各個館的文物監測，我們這里是總部。每天柜子里頭溫度高低、濕度幾何、是否存在有害氣體，我們都能監測到。如果周圍環境因素不利于文物的保護，我們就馬上通知有關部門處理。”他期待天津大學的科技人員能夠在文物保護方面帶來更多的新思路、新技術。

2、數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。山西應縣木塔被業內稱為斗拱博物館。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？天津電子信息職業技術學院與南開大學的專家，準備用三維數字模型技術揭開這個難解之謎。

天津電子信息職業技術學院建筑設計教研室主任周恩博介紹：“應縣木塔的修復工作很早就有高校參與。太原理工大學、清華大學、南開大學都有參與，但是作為高職院校，我們有我們的優勢。我們的學生有較強的技術應用能力，通過信息技術手段建立的數字化文獻使項目研究更具參考價值。”

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。周恩博解釋道：“我國的傳統建筑是沒有圖紙的，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，現今木塔開始傾斜，修葺任務愈加緊迫了。”

用三維數字模型還原應縣木塔。天津電子信息職業技術學院的師生們不懼煩瑣，精心建構三維數字圖像模型，并嘗試著用木料做出實體模型，再詳細比對、調整，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，現在已經完成了木塔的首層樓復原。”

3、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、山西懸空寺等這些極其寶貴的文物被施以非常嚴格的保護措施，依舊會出現不可逆轉的損害。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世紀最先進的技術成果，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守護者之列。

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

張加萬團隊與敦煌研究院合作，選取了11個洞窟、47個監測點，對壁畫和彩塑文物持續不斷地監測。他們充分考慮敦煌文物易出現的典型病害、洞窟分布等因素，通過微變監測、圖像分析等人工智能技術，獲得科學的參考數據。

經過對敦煌莫高窟2014年至2016年部分壁畫監測和數據分析后，馮偉首次發現了一年周期內的0.1毫米級壁畫本體細微變化。這一結果被文物保護領域權威專家認為是該領域的實質性突破。

“通過比對前后變化，才知道壁畫是怎么壞的。”張加萬說，“以前只監測環境，沒有監測文物本體，忽略了文物與環境的相互作用，現在終于解惑了。”

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、書寫在古籍里的文字都活起來”。