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。
“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。
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。
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”。