科技賦能文物保護“創新有道”

作為人類智慧結晶和歷史進步的標志，每一件文物都承載著歷史、藝術、科學、社會、文化等多重價值。因此，對文物的保存與保護就顯得尤為重要。

2025年3月，新修訂的《中華人民共和國文物保護法》（以下簡稱“《文物保護法》”）開始施行，標志著我國文物保護進人依法治理的新階段。這部時隔20年后再次修訂的法規，不僅凸顯了與時俱進推動文物數字化、有效利用等新理念、新措施，也為創新利用科技手段進行文化保護提出了新課題。

近年來，各地文物保護單位利用技術創新，已從文物的保存、鑒別、展示、監測預警等多個環節，對珍貴文物的預防性保護做了大量有益探索。

數字物紋精準鑒別文物身份

隨著各地文物的流通、借調成為常態，文物身份的安全性也越來越受到重視。

為快速鑒別文物身份，天津大學智能與計算學部教授馮偉領銜的“館藏文物數字指紋提取鑒別與身份智能管理關鍵技術”，通過高精度數字化掃描和智能圖像處理，提取文物微觀表面形貌物理隨機性特征，構建出一個可以代表文物身份的數字“指紋”，顯著提高了文物身份鑒別的準確性和可靠性。

在機器臂操縱下，顯微探頭相機圍繞一件文物自動定位、精準對焦及信息采集；電腦屏幕就會實時展示相機捕獲的細致畫面。畫面從文物全貌逐漸定位為微觀局域，一個發絲般大小的點位經過上百倍放大，最終清晰地呈現在屏幕上。通過該技術，馮偉團隊已為湖南博物院的400件文物建立了數字紋樣。

構建“數字物紋”的技術難點，是實現從宏觀到微觀連續尺度的自主原位比對。以青銅器為例，這一技術需要精準采集特定點位作為“物紋”信息，且在后續進行身份鑒別時，要能準確找到當初采集“物紋”的精確位置，并對“物紋”圖像信息進行自動比對鑒別。

由于采集點位達到10微米級，環境光線的細微變化或點位定位的微小誤差，都可能對采集到的“物紋”圖像信息造成影響。為此，馮偉團隊研發了基于立體視覺和人工智能的原位技術，實現對文物在三維空間內從宏觀到微觀的六自由度自主定位和比對，并實現光照條件的自動還原，以及手眼物坐標系的快速統一。“我們的原型系統能在幾分鐘內自動判斷一件文物的真實身份，而且所提取的數字物紋在機理上保證了難以物理偽造的特性。”馮偉說。

馮偉認為，保護文物如同保護人體健康，要防范文物“生病”、延緩文物“劣化”。因此，必須能夠精準感知到文物病害的變化，從而對有病害但狀態穩定的文物實施監控、保存；對病害不斷演變劣化的文物采取措施進行干預。

馮偉團隊提出視覺原位比對思路：每次監測，先想辦法把相機視角精準地定位到文物同一局部區域，再對局部區域不同采集時刻的圖像進行比對，從而發現文物的細微變化。

此外，以往文物進出庫管理主要靠人工標記，近年來被廣泛應用的電子標簽，也仍然存在高仿贗品“以假換真”的隱患。為確保“它就是它”，馮偉團隊從總體設計、技術突破、裝備研發、示范驗證四個維度進行科研攻關，計劃將文物“數字物紋”技術打造成一個全場景、全周期、全安全級別的館藏文物身份保護與管理解決方案，并建立起相應的裝備體系和標準規范。

目前，馮偉團隊已研發出長時間跨度下成像條件的復現技術、大空間跨度上多臺視覺設備的時空坐標統一技術，以及基于上述兩項技術形成相應的監測系統和裝備，并對故宮博物院文華殿十余處彩畫文物進行持續劣化監測，為彩畫狀態評估、室內空調系統評估提供了科學客觀的參考依據。

斷層掃描提供古建防震預警

作為文物大省，山西現有全國重點文物保護單位531處，其中古建筑421處，重點文物保護單位及重點保護古建筑數量均居全國第一。

其中，藏有三尊明代貼金菩薩塑像的太原崇善寺大悲殿，是我國保存最完整的明代早期建筑之一。山西文物部門在勘察測繪中發現，大悲殿地基存在不均勻沉降。為一探究竟，研究人員在大悲殿及周邊區域布設了由52臺節點地震儀組成的短周期密集臺陣、5條地質雷達測線和兩條多功能電法測線，通過探測穿過地下的電磁波、噪聲面波、電阻率等參數變化特征，查明下方地層是否存在空洞、裂縫等問題，從而分析出大悲殿不規則沉降的“病因”。

探測發現，相較于周圍現代設施，大悲殿地基防水性較為薄弱，地下水可能集中從崇善寺下面穿過。為避免大悲殿繼續下沉，山西省震災風險防治中心根據探測數據，開展了地震作用下的結構響應和損傷機制研究。2025年2月，隨著太原地鐵一號線的開通，山西省震災風險防治中心還計劃增設環境振動監測設施，監測分析地鐵運行的振動對大悲殿結構可能產生的影響。

此外，為實時記錄云岡石窟周邊振動情況，山西省地震局在云岡石窟周邊布設了五套短周期地震計，用于給地下做計算機斷層掃描，一旦監測發現保護區內振動速度超標，設備會自動發出警報。自2024年5月布設以來，共監測到840多個ML0.1級到ML2.5級振動事件，全部位于石窟保護安全線之外。

并且，布設在云岡石窟周邊的地震計結合山西數字測震臺網，可以實時記錄石窟周邊振動情況，了解施工、爆破和超標振動的時空分布特征，提升云岡石窟及周邊環境振動監測預警能力，為科學圈定文物區易損范圍提供依據。此外，長期持續振動，可能導致壁畫和雕塑的振動疲勞損傷；通過地震預警信息，文物部門可以提前做預防性保護，減少文物受損風險。

精確調控構建文保生態系統

恒溫恒濕，是人們對文物保護的固有印象。實際上，從博物館綠色低碳技術的應用到藏品庫房恒溫恒濕、空氣循環、安全消防綜合系統，乃至文物展柜的選擇，是一個從宏觀到微觀、由全局到個體，層層遞進、環環相扣的生態系統。

為兼顧文物保護與參觀者舒適度，博物館會在開館閉館期間考慮到文物局部微環境控制、復合空調系統不同組合運行、空調機組變頻調節等多重因素。而不同質地文物對于溫度、濕度以及光照條件有著不同的需求，博物館會根據其自身材質，利用空氣循環和恒溫恒濕設備提供合適的保存環境。

以海南省博物館為例，該館藏品庫房配備有恒溫恒濕、空氣循環、安消防系統，根據文物質地及來源，將藏品分類保存在金屬、陶瓷、石質、紙質、紡織、竹木藤、家具等不同庫房，并對有機質藏品定期進行熏蒸消毒和除霉殺蟲。

博物館會根據不同文物的保護要求實施環境監測，隨時進行數據調節。從這個角度來說，庫房、文物展柜都是濃縮版的生態系統。例如，過大的空氣濕度會使金屬類文物生銹，存放海南省博物館開館初期“鎮館之寶”越王元北古錯金銘文青銅復合劍的金屬文物庫房，溫度需控制在20＼～24攝氏度，相對濕度控制在 40%～50% 0

展柜不僅能保護文物免受外界環境侵害，也能為觀眾提供良好的觀賞體驗。文物展柜制造商信達展覽在考慮防潮防塵防蟲、溫度濕度控制的同時，還考慮了防紫外線、防盜報警等因素，通過配備智能濕溫度控制系統，根據需求自動調節，確保文物處于最佳保存狀態；通過采用高透光率、低紫外線輻射玻璃，保護文物免受紫外線侵害；通過配備防盜報警系統預防異常情況的發生。

“展柜制作需要對細節的極致追求和對技術的深刻理解。”信達展覽相關負責人介紹，對于易受潮的紙質文物，他們會選擇具有良好防潮性能的木材或復合材料；對于需要展示光澤的金屬文物，會使用高透光率的玻璃。而展柜的密封性能直接影響到文物安全，為避免文物因環境變化而受損，信達展覽會采用真空密封、惰性氣體填充等技術，確保展柜內的環境穩定。

為精確調控微環境的相對濕度，成都金沙遺址博物館對溫度濕度要求較高的文物，在展柜內安裝了“免補水凈化調濕機”，在不需要補水的情況下實現濕度升降，從而避免了因積水導致的電器短路、材料腐蝕、細菌滋生等情況。

為防范突發情況對文物造成損害，金沙遺址博物館還為國家一級文物太陽神鳥金箔等文物所用的展柜安裝了隔震臺。隔震臺按照防震要求，既有全系統防震，又有針對不同文物的個性化防震設計。防震裝置具有水平面內各方向上的隔震能力，且無扭轉振動；配置的阻尼部件，則能保證地震期間文物各方向位移降到最小，從而最大程度保護文物安全。

脫酸技術讓古籍文獻煥發新生

對于紙質文物來說，隨著時間的流逝，會不可避免地發黃、脆化、老化。酸，被認為是紙張的“殺手”和“天敵”，也是紙質文物保護的世界性難題。

紙張的主要成分和強度來源纖維素，在酸性條件下易發生水解，促使紙張老化。機器造紙出現后，紙張在加工的過程中加入酸性物質，更易產生酸化。大量紙質檔案文獻因此破損，急需脫酸保護。目前，位于江蘇南京的中國第二歷史檔案館，館藏民國檔案達258萬卷，但由于民國檔案紙張質量不佳、年代久遠，紙張酸化比例較高；北京市檔案館館藏檔案達270萬余卷冊，通過測試部分發黃、發脆檔案的pH值發現，也已經出現酸化問題。

中國人民大學信息資源管理學院教授張美芳介紹，目前，我國已經有大量的科研機構、高校、企業行動起來，利用脫酸技術，加入搶救古籍和歷史文獻的行列。脫酸技術，是利用酸堿中和反應，使用堿性脫酸劑中和酸化紙張中的酸，常用的手段有浸泡、噴涂等。近年來，隨著新技術、新工藝迅速發展，獲得脫酸技術、設備、產品相關的專利已達110多項。

得益于對脫酸等技術的運用，一些檔案館、博物館中的紙質文獻資料得以保護和修復：2015年，中國第二歷史檔案館集中完成檔案紙張脫酸1.6萬張，六年后的跟蹤監測顯示，pH值7以上紙張維持率超過 94% ，此后技術人員又嘗試將脫酸液稀釋在漿糊中，在修裱的同時完成脫酸；2022年，北京市檔案館脫酸檔案6萬頁，2023年脫酸10萬頁，并針對脫酸檔案開展持續性長效性脫酸效果評估，擴大檔案破損情況調查范圍。同時，在脫酸實踐中嘗試降低脫酸成本，探索研究新型脫酸方法。

隨著文物保護手段的不斷進步，從展館綠色低碳技術應用，到藏品庫生態系統的構建，乃至對數字技術、地震監測、文獻脫酸等新技術的運用，科技賦能不僅是文物保護的重要手段，也已成為文化傳承的重要一環。