用科技保護文物，讓文物生命更久遠！
時間是文物最大的敵人，絡(luò)繹不絕的到訪者也會不斷改變儲藏環(huán)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。
“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(xué)生命學(xué)院簽訂協(xié)議，希望能夠利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)給不可復(fù)制的珍貴文物以更好的保護。
日前，中辦國辦印發(fā)《關(guān)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(chǎn)保護傳承有了制度保障。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。
1、花精油——讓紙本絹本古字畫保存更久遠
最近，天津大學(xué)生命學(xué)院教授黃金海帶著學(xué)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(zhì)品、木制品上的真菌有抑制作用，而真菌就是導(dǎo)致古字畫和木質(zhì)文物上產(chǎn)生霉斑的罪魁禍首。黃金海介紹：“學(xué)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。”
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(zhì)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(zhuǎn)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。”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(fù)技術(shù)，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(lǐng)略到古代藝術(shù)作品散發(fā)的不朽魅力。
天津市可移動文物的監(jiān)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(jiān)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(jiān)測到。如果周圍環(huán)境因素不利于文物的保護，我們就馬上通知有關(guān)部門處理。”他期待天津大學(xué)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(shù)。
2、數(shù)字技術(shù)展示古建筑三維結(jié)構(gòu)
始建于1056年，工匠耗時140年，用10萬塊木構(gòu)件像搭積木一樣，建了一座相當(dāng)于20層樓高的木塔——這就是位于山西省朔州市應(yīng)縣的佛宮寺釋迦塔，俗稱應(yīng)縣木塔。山西應(yīng)縣木塔被業(yè)內(nèi)稱為斗拱博物館。對它的修復(fù)，一直是個難題。
沒用一鐵一釘，這座塔的3000噸木構(gòu)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(yè)技術(shù)學(xué)院與南開大學(xué)的專家，準備用三維數(shù)字模型技術(shù)揭開這個難解之謎。
天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑設(shè)計教研室主任周恩博介紹：“應(yīng)縣木塔的修復(fù)工作很早就有高校參與。太原理工大學(xué)、清華大學(xué)、南開大學(xué)都有參與，但是作為高職院校，我們有我們的優(yōu)勢。我們的學(xué)生有較強的技術(shù)應(yīng)用能力，通過信息技術(shù)手段建立的數(shù)字化文獻使項目研究更具參考價值。”
幾乎所有到過應(yīng)縣木塔的學(xué)者都想搞清楚它的結(jié)構(gòu)。1933年，建筑學(xué)家梁思成曾給應(yīng)縣木塔做過測繪，之后若干學(xué)者也都想解開這個謎團，但最終都沒有結(jié)果。周恩博解釋道：“我國的傳統(tǒng)建筑是沒有圖紙的，應(yīng)縣木塔全部是榫卯結(jié)構(gòu)，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(fù)原。正因如此，應(yīng)縣木塔的整體結(jié)構(gòu)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(wù)愈加緊迫了。”
用三維數(shù)字模型還原應(yīng)縣木塔。天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院的師生們不懼煩瑣，精心建構(gòu)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(fù)原。”
3、人工智能使沉睡的文物活起來
因為缺乏預(yù)防保護技術(shù)，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(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的損害。當(dāng)人們呼吁進行“搶救性保護”時，往往為時已晚。而“預(yù)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(shù)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(xué)文化遺產(chǎn)保護與傳承信息技術(shù)研究中心以孫濟洲、張加萬、馮偉三位教授領(lǐng)銜的團隊歷時10年，用人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)，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(xué)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(fù)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(fù)雜環(huán)境的關(guān)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(fēng)險源關(guān)聯(lián)模型”為核心的預(yù)防性保護技術(shù)。同樣的技術(shù)已經(jīng)在敦煌研究院、頤和園、拉卜楞寺等遺產(chǎn)地開始應(yīng)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，對壁畫和彩塑文物持續(xù)不斷地監(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(shù)，獲得科學(xué)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(jié)果被文物保護領(lǐng)域權(quán)威專家認為是該領(lǐng)域的實質(zhì)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。”
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(shù)守護著古老的文明。張加萬希望有更多的自然科學(xué)研究者加入其中，將現(xiàn)代科技融入文物博物館領(lǐng)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”。
