科普|如何让文化遗产在数字化技术下“永生”
一边是从北魏就开凿的石窟，一边是计算机集群。古老与现代，就这样结合在一起。高精度的数字化采集，已经可以还原出洞窟现在的样子。高新技术，或许可以为古老文物施展一场关于时间的魔法。
“从某个角度来说，世界上的文物都会消失。文物工作者会尽量延缓这一进程，延长文物的寿命。”山西大同云冈研究院数字化部门负责人宁波接受采访时说。
数字化，成为文物的一种永生方式。不只体现在线上展览、远程旅游、虚拟现实，还有数字化复原和重建等。
简单理解，数字化保护，是用数字技术把文物所有的信息记录下来，对数据进行解构、分析和重组，然后对其开展深层次利用。
好几个文物数字化保护项目在今年亮相。云冈研究院党委书记张焯坦言，他们希望文物保护能被更多的民众关注关心，能“出圈”。
数据采集，为文物保护提供更多可能
提到文物数字化，游客更加熟悉的是“云游”。在网站、小程序上就能游览景区，足不出户就能欣赏景点；甚至可以远程对文物进行360度“把玩”。
但它还有更大的作用。
云冈石窟和腾讯合作的公益项目是数字化修复云冈石窟的第16窟。
第16窟有很多造像流失海外。英国的大都会博物馆和法国吉美博物馆，都收藏有来自云冈石窟的弥勒造像。
如果能把这些海外数据利用起来，石窟就能成为更完整的石窟。
其实，在此之前，龙门石窟和敦煌也都有类似的尝试，将流失海外的文物进行数字化回归。
“我们16窟也想找到这些数据。以后，利用增强现实（AR），游客就能看到石窟的空白处原本有什么。”宁波说。
云冈从2003年开始数字化的尝试，到现在基本完成了石窟总量1/3的数据采集。现在，已经有了3D打印出的云冈第3窟、第18窟和第12窟。第3窟的复制文物，为世界上首例达到还原级别水平的大型复制文物；3D打印的第12窟则是可拆卸的，能够进行巡展。
张焯说，这些年对云冈的数字化尝试，为文物考古提供了很多便利。比如，在考古研究方面，数字化可以帮助整理出更成体系化的数据。鼠标一点，就能知道洞窟的佛像数量、看到建筑的框架性结构。而在保护方面，利用这些数据资料，就能标出每个洞窟的病害，可以针对性地研究修复和解决问题的办法。而且，万一出现极端情况，这些数据还能帮助复原文物。
敦煌则从20世纪90年代初开始做文物数字化技术研发。敦煌研究院院长苏伯民说，他们已经逐步形成了一整套针对洞窟采集和塑像采集的技术。这些年，在政府部门和社会各界的支持下，敦煌已经完成了250多个洞窟壁画图像摄影的采集。
采集只是第一步。采集完成后，还需要做大量工作，对整窟的壁画进行拼接和处理。
“经过这些年的努力，我们已经基本把最精美的、价值最高的洞窟数据都采集完成了。现在有一部分洞窟还在进行图像的处理。如果在经费充裕的情况下，再有5年时间就能够把莫高窟所有的洞窟全部采集完成。”苏伯民透露。
理想很丰满，但阻碍条件仍不少
虽然有成绩，但让人头疼的地方还有很多。
人才、技术、资金、设备，都是数字化的难点。
宁波以云冈第6窟为例，向科技日报记者详细分析了这个洞窟的数字化难度。
第6窟为中心柱窟，整个洞窟高15米左右，中心塔柱有两层。来到云冈第6窟，你在被震撼的同时，也能更直观地感受到对其进行数字化的难度。
“它整个洞窟是满雕，全是高浮雕造像。它和第5窟是双窟，窟外有清代修建的木质阁楼。”宁波说。一个造像就是一个人，洞里面有好几千人，密密麻麻，叠在一起。“有的地方窄小，现有的数字化设备进不去，采集不了，还需要开发专门设备。”
而且，洞窟体量也太大。他们推测，如果把第6窟“摊开”，大概面积有400多平方米。根据此前的经验，中型洞窟第13窟采集的数据量达到了15TB。第6窟相当于3.5到4.5个15TB。“洞窟是完整的整体，我们采集是分块的。那么怎么把这些分块数据整合起来，让大家用起来，也是很大的难题。”宁波说。
苏伯民也有同感。
他告诉科技日报记者，对敦煌的数字化保护，主要是针对洞窟壁画。但要进行全方位无死角高精度的摄影采集，有很多限制条件。壁画本身就高低起伏不平，如果把它当作平面采集，就会出现形变、色彩失真等问题。数据校准、色彩校正、曲面不平和死角数据采集，都是采集中的难题。
和云冈石窟一样，采集完了，要拼。
“小到几平方米，大到几百平方米整幅壁画的采集，我们目前的手段还是采用一帧一帧的图片采集，采集完以后还要进行整幅图像拼接。我们现在的拼接效率还是比较低。”苏伯民说，他们还需要更精准、更方便的软件工具。而数据的安全存储、调用，数字版权保护等，也都有待解决。
下一站——把数据用起来
宁波说，如果把数字化保护类比于新闻采写的采编过程，那么云冈包括全国的文物数字化，其实暂时只是做到了第一个层次——“采”。
“接下来，'编’和'播’是未来工作的核心。”宁波说。
苏伯民也想着，如果壁画都有了高清的数字化资料，研究者就不必搭着梯子和脚手架进洞窟艰难地开展辨认和研究了。信息技术发展到一定程度，通过人工智能的辅助，可以快速完成对壁画上文字的识读，图像风格的比较，甚至可以用机器学习的办法，对图像内容进行解读。
“科学意义上的文物复原，数字化是最后的一个手段。”苏伯民说，敦煌的壁画中，有的褪色了，有的脱落了，对它们复原，首先得对资料原有的信息进行科学确认，知道有哪些原始材料和制作工艺。“比如有一些壁画褪色了，原来究竟什么颜色？敦煌历经了10个朝代，每个时代绘画使用的风格和材料包括技艺都有一些差别。”苏伯民说，现在可以采用高光谱、多光谱技术，把一些肉眼完全看不清楚的壁画重现出来，再根据分析结果，推断出它原有的材料和色彩，然后根据考古图像解读等方面的研究成果，对缺失的部分进行一个符合逻辑的、学理上的推断。有了这些成果以后，再用数字化的手段对文物的色彩、形状、线条进行复原。“当然，中间还有很多需要细想的地方，还有多方面的技术问题需要解决。”
云冈正在建设超算中心。这可以有效解决石窟三维数字资源的安全存储、高效计算和广泛应用问题。
一边是从北魏就开凿的石窟，一边是计算机集群。古老与现代，就这样结合在一起。
张焯说，高精度的数字化采集已经可以还原出洞窟现在的样子。但是，如何还原到北魏、辽金时期石窟的样子？如何呈现当年石窟的辉煌，让时光倒流？也许，机器学习、人工智能，能够帮助解决这些问题。高新技术，可以为古老文物施展一场关于时间的魔法。