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科研人员用自己研发的微变监测系统在莫高窟开展病害微变监测。天津大学供图
时间是文物最大的敌人，络绎不绝的到访者也会不断改变储藏环境的湿度、温度，更给安保提出更高的要求，如何在吸引参观者和保护好藏品中找平衡点，成为每个文物工作者的必答题。
日前，中办国办印发《关于加强文物保护利用改革的若干意见》，使文物保护利用和文化遗产保护传承有了制度保障。统计显示，我国现有不可移动文物76.7万处、国有可移动文物1.08亿件/套，合理利用合理保护并非易事，依靠科技是捷径。
“不能再安于把文物锁在铁皮柜里了。”天津博物馆馆长陈卓最近与天津大学生命学院签订协议，希望能够利用现代科学技术给不可复制的珍贵文物以更好的保护。
1、花精油——让纸本绢本古字画保存更久远
最近，天津大学生命学院教授黄金海带着学生忙着从各类花中提取精油。不过，他提取精油的目的不是美容香薰，而是保护文物。
在做实验的过程中，一次偶然的机会，黄金海发现丁香花精油对储存时间较长的纸质品、木制品上的真菌有抑制作用，而真菌就是导致古字画和木质文物上产生霉斑的罪魁祸首。黄金海介绍：“学生们已经从天津博物馆馆藏的文物中取下真菌辨别种族，目前发现了6种不同的真菌，我们正在分析，什么科属的丁香花精油对什么种类的真菌有更好的抑制作用，用多大的量可以抑制多久，这些都还在研究中。目前来看，我们把丁香花精油滴在纸片上，与文物放在一起，让其慢慢挥发，可以有效抑制真菌。这样的方法，气味芬芳，对文物也没有丝毫破坏。”
作为北宋画家范宽传世不多的精品之一，《雪景寒林图》这轴声名赫赫的绢本水墨画如今正静静地保存在天津博物馆中。“天津博物馆是中国最早‘公办民助’性质的博物馆，今年恰逢百年华诞。天津建市不过600年，本地出土的文物并不多，但天津博物馆中展品种类却很齐全，其中大部分文物来自民间收藏者的捐赠。这些文物，尤其是一些纸本绢本字画和丝织物因为年头久远，加上被不断转手、环境变化大的原因，比那些常年尘封在同一环境的文物保护起来更为困难。”让陈卓感到欣慰的是，有了黄金海团队的花精油保护与修复技术，范宽的《雪景寒林图》肯定可以保存得更长久，更多的后人也能领略到古代艺术作品散发的不朽魅力。
天津市可移动文物的监测中心就建在天津博物馆。陈卓介绍：“整个天津市各个馆的文物监测，我们这里是总部。每天柜子里头温度高低、湿度几何、是否存在有害气体，我们都能监测到。如果周围环境因素不利于文物的保护，我们就马上通知有关部门处理。”他期待天津大学的科技人员能够在文物保护方面带来更多的新思路、新技术。
2、数字技术展示古建筑三维结构
始建于1056年，工匠耗时140年，用10万块木构件像搭积木一样，建了一座相当于20层楼高的木塔——这就是位于山西省朔州市应县的佛宫寺释迦塔，俗称应县木塔。山西应县木塔被业内称为斗拱博物馆。对它的修复，一直是个难题。
没用一铁一钉，这座塔的3000吨木构件究竟怎样互相咬合浑然一体，即使千年间遭地震雷劈、枪击炮轰仍屹立不倒？天津子信息职业技术学院与南开大学的专家，准备用三维数字模型技术揭开这个难解之谜。
天津子信息职业技术学院建筑设计教研室主任周恩博介绍：“应县木塔的修复工作很早就有高校参与。太原理工大学、清华大学、南开大学都有参与，但是作为高职院校，我们有我们的优势。我们的学生有较强的技术应用能力，通过信息技术手段建立的数字化文献使项目研究更具参考价值。”
几乎所有到过应县木塔的学者都想搞清楚它的结构。1933年，建筑学家梁思成曾给应县木塔做过测绘，之后若干学者也都想解开这个谜团，但最终都没有结果。周恩博解释道：“我国的传统建筑是没有图纸的，应县木塔全部是榫卯结构，想了解它就得拆了它，可是没人有把握拆了木塔还能够再复原。正因如此，应县木塔的整体结构从来没有大修过，只能是在细微处修修补补，随着时间推移，现今木塔开始倾斜，修葺任务愈加紧迫了。”
用三维数字模型还原应县木塔。天津子信息职业技术学院的师生们不惧烦琐，精心建构三维数字图像模型，并尝试着用木料做出实体模型，再详细比对、调整，周恩博说：“这种方法对木塔没有任何伤害，而且还提高了效率，现在已经完成了木塔的首层楼复原。”
3、人工智能使沉睡的文物活起来
因为缺乏预防保护技术，即便是敦煌壁画、山西悬空寺等这些极其宝贵的文物被施以非常严格的保护措施，依旧会出现不可逆转的损害。当人们呼吁进行“抢救性保护”时，往往为时已晚。而“预防性保护”的理念在文物界早就有人提出，但一直苦于找不到合适的办法。 人工智能是21世纪最先进的技术成果，它改变的不仅是未来，也给文物的研究与保护带来福音。
天津大学文化遗产保护与传承信息技术研究中心以孙济洲、张加万、冯伟三位教授领衔的团队历时10年，用人工智能等现代信息技术，致力于让沉睡的文物“活”起来、传下去。这群每天与计算机打交道的科学家，如今加入了人类文化遗产守护者之列。
“以前主要依赖实验室模拟研究，但现实环境的情况更复杂。”张加万说，此前由于缺乏检测手段和数据，一直找不到文物与复杂环境的关联性。为了突破文物保护工作的“瓶颈”，这个团队研发出以“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、拉卜楞寺等遗产地开始应用。
张加万团队与敦煌研究院合作，选取了11个洞窟、47个监测点，对壁画和彩塑文物持续不断地监测。他们充分考虑敦煌文物易出现的典型病害、洞窟分布等因素，通过微变监测、图像分析等人工智能技术，获得科学的参考数据。
经过对敦煌莫高窟2014年至2016年部分壁画监测和数据分析后，冯伟首次发现了一年周期内的0.1毫米级壁画本体细微变化。这一结果被文物保护领域权威专家认为是该领域的实质性突破。
“通过比对前后变化，才知道壁画是怎么坏的。”张加万说，“以前只监测环境，没有监测文物本体，忽略了文物与环境的相互作用，现在终于解惑了。”
