花精油、数字技术：用科技更好地呵护文物

天津大学文化遗产保护与传承信息技术研究中心的研究人员利用自己的微变监测系统对莫高窟内的疾病进行了微变监测。天津绘图大学

时间是文物的最大敌人。络绎不绝的游客会不断改变存储环境的湿度和温度，对安全性提出更高的要求。如何在吸引游客和保护藏品之间找到平衡，成为每一个文物工作者必须面对的问题。

日前，*国务院办公厅发布了《关于加强文物保护利用改革的若干意见》，为文物保护利用和文化遗产保护传承提供了制度保障。据统计，我国共有不可移动文物76.7万件，国有可移动文物1.08亿件/套。合理利用和合理保护并不容易。依靠科技是一条捷径。

"我们再也不能满足于把文物锁在金属橱柜里了。"天津博物馆馆长陈卓最近与天津大学生命学院签署了一项协议，希望利用现代科学技术更好地保护无法复制的珍贵文物。

1、花精油——让纸丝绸长期保存古代书画

最近，天津大学生命学院的黄金海教授正忙着给学生们从各种花卉中提取精油。然而，他提取精油的目的不是美容和芳香疗法，而是保护文物。

在实验过程中，黄金海偶然发现丁香精油对长期存放的纸和木制品上的真菌有抑制作用，真菌是造成古代书画和木制文物霉斑的主要元凶。黄金海说:“学生们已经从天津博物馆收集的文物中清除了真菌，以识别种族。目前，已经发现了六种不同的真菌。我们正在分析哪些科和属的丁香精油对哪些种类的真菌有更好的抑制作用，以及它们能被抑制多少和多长时间，所有这些仍在研究中。目前，我们把丁香精油滴在纸上，与文物放在一起，让它慢慢挥发，可以有效抑制真菌。这种方法气味芳香，不会对文物造成任何损害。”

作为范宽传世的为数不多的传世佳作之一，著名的“雪景与冷林”轴上的丝绸水墨画现已被静静地保存在天津博物馆。天津博物馆是中国最早的具有“公共救助为民”性质的博物馆。今年恰逢百年庆典。天津建成才600年，出土文物不多，但天津博物馆的展品相当齐全，大部分来自民间收藏家的捐赠。这些文物，特别是一些纸基和丝基书画和丝织品，比那些常年保存在同一环境中的文物更难保护，因为它们年代久远，不断更替，环境变化很大。”令陈卓欣慰的是，有了黄金海团队的花卉精油保护和修复技术，范宽的《雪景图》和《寒林图》肯定可以保存更长时间，更多的后人也可以领略到古代艺术作品的不朽魅力。

天津可移动文物监测中心建在天津博物馆。陈卓说:“我们是天津所有博物馆的文物监控总部。我们可以每天监控温度、湿度和橱柜中有害气体的存在。如果周围环境不利于文物保护，我们将立即通知有关部门进行处理。”他希望天津大学的科技人员在文物保护方面能带来更多的新思想和新技术。

2.数字技术展示古建筑的三维结构

这位工匠建于1056年，用了140年的时间用10万块像积木一样的木制构件建造了一座20层的木塔——这就是山西省朔州市应县的佛殿释迦牟尼塔，俗称应县木塔。山西应县木塔被业内称为斗拱博物馆。修理它一直是个难题。

如果没有一个铁和一个钉子，这座塔的3000吨重的木质构件究竟是如何相互咬合并成为一个整体的，即使它们被地震和炮火袭击了几千年？天津电子信息技术研究所和南开大学的专家们正准备用三维数字模型技术来解开这个谜团。

天津电子信息技术学院建筑设计教学与研究部主任周说:“长久以来，大学一直参与修复应县的木塔。太原理工大学、清华大学和南开大学都参与其中，但作为高职院校，我们有自己的优势。我们的学生有很强的技术应用能力，通过信息技术建立的数字文档使项目研究更有价值。”

几乎所有去过应县木塔的学者都想知道它的结构。1933年，建筑师梁思成完成了应县木塔的测绘。此后，几位学者也试图解开这个谜，但最终都失败了。周解释说:“我们国家没有传统建筑的图纸。应县木塔都是榫卯结构。要理解它，你必须拆除它，但没人能确定拆除木塔后，它们能被修复。因此，应县木塔的整体结构从未进行过大修，只能进行小修。随着时间的推移，木塔开始倾斜，修复工作变得更加紧迫。”

用三维数字模型还原应县木塔。天津电子信息学院的老师和学生不怕鸡毛蒜皮的小事。他们仔细构建了一个三维数字图像模型，并试图用木头制作一个实体模型。经过详细的比较和调整，周对说:“这种方法不会对木塔造成任何损坏，而且还提高了效率。现在，木塔第一层的修复工作已经完成。”

3.人工智能让沉睡的文物活起来

由于缺乏预防和保护技术，即使敦煌壁画和山西孔宣寺等极其珍贵的文物受到非常严格的保护措施，不可逆转的破坏仍会发生。当人们呼吁“救援保护”时，往往为时已晚。文物领域早就提出了“预防性保护”的概念，但一直很难找到合适的方法。人工智能是21世纪最先进的技术成果。它不仅改变了未来，也给文物的研究和保护带来了好消息。

天津大学文化遗产保护与传承信息技术研究中心，由孙继洲、张、、冯伟等教授领导，用了10年时间，运用人工智能等现代信息技术，使沉睡的文物“活”起来并得以传承。这些每天与计算机打交道的科学家现在是人类文化遗产的守护者。

"我们过去主要依靠实验室模拟，但实际环境更复杂."张表示，由于缺乏检测手段和数据，文物与复杂环境的相关性至今未被发现。为了突破文物保护的“瓶颈”，团队开发了以“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、拉卜楞寺和其他遗址得到应用。

张的团队与敦煌研究院合作，选择了11个洞穴和47个监测点，对壁画和彩塑文物进行连续监测。他们充分考虑了敦煌文物的典型病害和洞穴分布，通过微变化监测和图像分析等人工智能技术获得了科学的参考数据。

通过对敦煌莫高窟2014-2016年部分壁画的监测和数据分析，冯伟首次发现了一年周期内0.1毫米壁画的细微变化。这一结果被文物保护领域的权威专家认为是这一领域的重大突破。

"只有比较前后的变化，我们才能知道壁画有多糟糕。"张对说，“过去只监测环境，不监测文物本身。文物和环境之间的相互作用被忽视了。现在困惑终于解决了。”

今天，这支平均年龄为30岁的20多人的队伍正在全国各地奔跑，利用现代信息技术来保护古代文明。张希望更多的自然科学研究者加入到文物博物馆的研究中来，把现代科学技术融入到文物博物馆的研究中去，“使博物馆收藏的文物、展示在辽阔土地上的文物、古籍中的文字都能够活下来”。

(记者陈建强·刘茜)