雷 磊
內容提要：隨著信息技術的發展，藏品智慧保護已成為智慧博物館建設的重要內容。本文在對智慧保護現有學術成果進行梳理的基礎上，結合博物館藏品保護實踐經驗和工作需求，進一步豐富和完善博物館藏品智慧保護的涵義，探討藏品智慧保護的業務流程，提出藏品智慧保護的具體措施，初步構建藏品智慧保護業務體系，并分析和總結藏品智慧保護體系的功能和意義。
信息技術的突飛猛進對社會發展產生深遠影響，智慧化改變著人們的生活方式和工作方式。在文博領域，智慧化建設是博物館適應時代需求發展的必然選擇。2018年初，中國國家博物館啟動“智慧國博”項目，旨在全力構建“透徹感知、泛在互聯、智慧融合、自主學習、迭代提升”的管理運營服務體系[1]。2019年6月，中國國家博物館與華為公司簽署戰略合作協議，共同打造“智慧國博”。2020年1月20日，國家文物局公布最新修訂的《博物館定級評估標準》，提出了一級博物館在信息化建設方面的要求：信息化基礎設施（包括網絡接入、網絡安全、終端和配套設施等）建設完備，適應智慧博物館建設等基本要求；有一套適用于智慧保護、智慧管理、智慧服務的業務系統，能夠通過信息化手段支撐博物館的業務流程[2]。可見，智慧博物館是博物館事業的發展方向，而智慧保護是智慧博物館建設的重要內容。
本文以博物館藏品的智慧保護為主要研究內容，在借鑒已有成果基礎上，結合博物館工作實踐，進一步豐富和完善博物館藏品智慧保護涵義，探討藏品智慧保護的業務流程，提出藏品智慧保護的具體措施，初步構建具有可行性和前瞻性的藏品智慧保護業務體系的設想。
一、智慧保護的研究現狀和涵義
1. 智慧保護研究現狀
智慧保護是在智慧博物館體系建設過程中提出的。2013年10月，在第三屆文物保護領域物聯網應用與發展研討會暨聯盟理事會全體會議上，羅靜首次提出智慧保護的概念，認為智慧博物館“其智慧應表現在三個方面，即保護、管理、服務:更透徹感知的文物智慧保護—從‘內’到‘外’精準監測文物狀態，提高文物預防性保護的深度和力度”[3]。2014年，宋新潮對智慧博物館的體系和發展模式進行了探討，并對智慧保護進行了較為詳細的論述[4]。2014年羅靜在第四屆文物保護領域物聯網發展與應用技術研討會上，更進一步從智慧服務、智慧保護、智慧管理三個方面闡述了智慧博物館基本發展模式[5]。
此后，智慧保護的說法逐漸引起博物館學界關注，相關文章陸續出現，代表性的成果有《關于智慧博物館體系建設的思考》[6]《文物·傳承·智慧化—基于智慧博物館背景下的文物管理保護工作研究》[7]《數字化建設下博物館館藏文物的智慧保護探析》[8]《中國國家博物館智慧國博建設的思考》[9]等。這些成果從研究內容、對象、數據挖掘、系統、風險及保護范圍等方面涉及到了智慧保護的內容?？傮w上看，目前關于智慧保護的研究：在智慧保護的內容構成方面，側重于藏品的預防性保護；在關注對象方面，側重于藏品本體和藏品環境的監測，注重藏品環境、藏品本體數據的獲??；關注藏品可能的風險，提出需要風險管理理論指導，應建立文物環境實時監測智能系統和館藏文物診斷、分析、處理、評價體系等。
根據藏品保護工作實踐和科學理論分析，上述內容并不能涵蓋智慧保護的全部，具有一定局限，還應關注以下幾方面內容。
（1）智慧保護的內容，不僅要注重藏品的預防性保護，還要注重藏品的搶救性保護。
文物保護工作的方針是“預防為主，搶救第一”，預防性保護和搶救性保護都是文物保護的重要組成部分。預防性保護側重于對藏品風險源的監測和規避，使藏品存在于健康和安全的環境中；而搶救性保護則是對已經產生病害的藏品，采用化學的、物理的手段，通過不同的技術、方法和材料的介入進行處理，使其恢復到相對健康和穩定的狀態，從而達到藏品延年益壽的目的。從病害類型的角度來講，預防性保護對活動病害和可誘發病害有較好的控制作用；而一些穩定的病害，如破碎、缺失等，還要通過搶救性保護來處理。
（2）將藏品的預防性保護上升到風險管理的高度應成為共識。
預防性保護的核心是預見風險。在藏品病害數據與環境數據充分把握的基礎上，預見影響藏品安全健康的風險，判斷風險類型，計算風險指數等，這些都要在風險管理理論指導下進行，因此將藏品的預防性保護上升到風險管理的高度應成為共識。
（3）應建立全流程多場景式一體化的智慧保護。
許多藏品在博物館內的工作流程是征集保管、出展評估、藏品運輸、陳列展示、展覽監測、展后狀態反饋、保護修復等，藏品所在的場景包括庫房、運輸途中、展廳、保護修復工作間等。目前藏品保護在各個環節和場景中的工作相對獨立，高效協同性欠缺，業務工作聯系不緊密，數據缺乏共享，尚未形成藏品在保管、展覽、保護修復的全流程多場景式一體化高效率的智慧保護。
（4）明確智慧保護的具體措施。
智慧保護是在智慧博物館體系建設的過程中產生的，并處于不斷發展和完善中。在藏品的智慧保護中，有關藏品本體的監測、數據如何挖掘和分析、如何建立適用于可移動文物的風險模型、如何劃分風險類型以及判斷風險指數、采用何種算法等等，目前研究均沒有給出具體的實施措施。
2. 藏品智慧保護的涵義
在現有的基礎上，如何將現實的藏品保護工作納入到智慧保護的范圍內，充實智慧保護內容，完善智慧保護理論，同時根據博物館藏品的數量、特點和實際工作需求，指導風險管理、保護修復、綜合研究的具體工作，有效提升藏品保護專業水平，不斷增強病害風險識別能力和處理能力，形成通過信息化手段支撐的智慧保護業務體系，這些都是智慧保護的范圍和內容。
鑒于此，應進一步將預防性保護和搶救性保護結合起來。一方面，將預防性保護上升到風險管理級別，構建以藏品為中心的保管、展覽、運輸的全流程、多場景的藏品健康風險管理體系，打破各個環節和流程的壁壘，將散落的、封存的數據充分利用好。另一方面，建立藏品保護修復系統，保證殘損劣化藏品的及時修復，轉化修復成果，為藏品自身材質、修復保護材料的裂化機理和規律研究提供充分的科學依據，從而促進藏品保護修復材料、方法、技術的更新。最終，兩方面相互支持和補充，取得“1+1>2”的效果。
因此，著眼于智慧博物館建設的體系要求、藏品保護的實踐經驗及發展前瞻性，博物館藏品的智慧保護應是：以通訊技術和網絡信息技術為主導，以物聯網技術和計算機技術為支撐，基于智能感應技術和無損檢測技術，對藏品病害信息、環境信息、自身材質和保護修復材料信息所形成的數據不斷記錄和更新，形成以藏品基本數據、病害數據、環境數據、保護修復數據為核心的元數據集成，進而建立與之相關的知識圖譜；借助人工智能技術，通過系統自我學習的方式，預見藏品風險，判斷風險類型，評估風險指數，給出防控措施并完成風險防控，為藏品保存、展覽以及搶救性修復提供數據支撐，使病害圖立體可視化，智能優選修復方案，預判修復效果，形成集預防性保護、搶救行保護與綜合研究相互補充、支撐的高效保護模式。
二、藏品智慧保護流程
依據對智慧保護涵義的理解，以信息化手段為支撐，在相關基礎設施、軟件和硬件的支持下，現有藏品保護業務隨之改變。藏品智慧保護的業務流程如圖1。
圖 1 藏品智慧保護業務流程
藏品保護工作業務由預防性保護、搶救性保護、綜合研究三部分構成。
預防性保護針對在庫房、展廳中的藏品，通過智能環境監測系統和藏品本體病害評估，得到藏品在庫房或展廳中的環境數據和病害數據，由藏品風險評估系統，對應不同展廳、庫房以及從庫房到展廳的動態環境中與藏品相關的風險因素，判斷風險類型，計算風險等級，給出風險應對建議措施（圖2）。藏品評估數據根據多次評估工作形態不斷更新和記錄，形成藏品病害數據庫，以此建立藏品病害元數據集成和相關知識圖譜，以人工智能和不同算法的方式，對數據進行縱向或橫向的結構化抽取。
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圖 2 藏品預防性保護業務流程
搶救性保護針對預防性保護中評估為需要及時修復的藏品。依據評估系統提供的基本數據和病害數據，通過對藏品的進一步有損或無損的監測分析所得的病害數據，由病害可視動態系統生成藏品部位與病害的全面可視化圖形，并建立藏品修復檔案。之后，導入藏品仿真虛擬修復系統，虛擬修復系統統籌藏品修復的技術流程、方法、材料、工具和設備，結合歷史修復方案數據（材料、工具、技術路線），智能評價不同技術路線、材料和工具的介入后可能出現的后果和風險，以此優選出最符合藏品病害本身的修復方案。在實施修復過程中，對修復過程的所有數據以文字、圖片、視頻等方式實時記錄形成藏品修復病歷數據。最終，藏品病害數據、方案數據以及修復動態記錄數據，集中反饋到已形成元數據和知識圖譜的藏品數據集成中，通過人工智能和不同的算法，對以后類似病害藏品的保護修復，智能匹配和推薦修復方案，形成業務循環；同時，對已修復的藏品為庫房和展廳以及出展提供數據支撐（圖3）。
圖 3 藏品搶救性保護業務流程圖
智慧保護系統的形成，為藏品征集、保存、展覽提供科學的數據支撐，實現藏品的精細化管理；為藏品的保護修復提供病害依據，預先判斷藏品可能出現的病害和風險，優選修復方案，評價修復效果；為藏品在不同場景中的病害規律的研究提供支持，引領研究方向。
與傳統的藏品保護相比較，智慧保護使藏品業務流程形成良好的循環，更加注重數據的累積和有效利用，從而形成集預防、保護修復、研究于一體的業務體系。
三、智慧保護的具體措施
1. 建立業務數據
數據是智慧保護的基礎與核心。智慧保護的數據主要包括藏品基本數據、病害數據、藏品所處環境數據、保護修復數據等幾方面，后續增加的還有藏品出展周期、出展頻率、修復時長、修復材料老化時間等間接獲取數據。
（1）數據類型
A、基本數據
藏品的基本信息，包括藏品名稱、材質、年代、級別、來源（征集或考古發掘）、質量、尺寸、存放位置（展廳/庫房）、修復史、原始照片、3D掃描圖等。
B、病害數據
藏品病害記錄以國家文物局印發的《可移動文物病害評估技術規程》為標準。其涉及金屬類、竹木漆器類、石質類、絲織品類、館藏壁畫類、瓷器類、紙質類、油畫類、文獻類文物。病害數據通常以面積、長度、厚度、寬度、高度等為描述單位（表1）。
表 1 不同材質藏品病害分類
C、環境數據
環境數據包括展廳、庫房、保護修復工作室、展柜微環境等環境數據。主要指標分為溫度、濕度、光照、紫外線、顆粒物、震動、甲醛、二氧化碳、有機揮發物總量、臭氧濃度、甲酸乙酸等有機酸濃度。
D、保護修復數據
保護修復數據來自藏品的修復保護電子檔案，包括保護修復方案中所使用的材料、工具、設備、試劑、用量、技術流程、修復日志、人員記錄等表格，另外還有檢測圖像、視頻等資料，包括藏品保護修復數據庫。
（2）數據獲取方式
目前數據獲取方式主要靠智能傳感器監測記錄和人工輸入方式相結合；以后逐漸轉變為儀器互聯；隨著人工智能的發展，最終實現計算機自動監測記錄。
A、無損檢測
無損檢測是指對藏品本身檢測的數據。利用工業CT檢測儀對藏品拍攝的平面影像以及該影像的解讀，采用工業X光探傷儀對藏品的三維立體成像的解讀，使用便攜式X熒光能譜儀對藏品表面檢測數據的記錄和解讀，利用超聲波探傷儀對藏品內部結構探傷數據的解讀。這些檢測方法依靠的是對藏品常用的探傷儀器。此外，有待進一步研發的技術是對藏品表面的無損檢測技術，通過藏品淺表圖片生成，對藏品病害進行標注后經過計算機學習，最終形成自動識別病害記錄數據（破損面積、裂縫長度等）。
B、環境監測
環境監測數據主要來源于機器分析、無線傳感器監測、便攜式監測，其中無線傳感器監測是通過無線傳感器對環境連續監測，將數據傳送到與之配套的軟件平臺并進行分析，與環境控制系統形成智能聯動。
C、病害評估
病害評估包括動態評估和定期巡檢。動態評估是藏品由庫房運輸到展廳的出展評估，定期巡檢是針對某一庫房或基本常設展覽的藏品進行定期的檢查評估。評估方式分為主觀評估和智能評估兩種。主觀評估主要為評估人員的人為評估。自2019年開始，中國國家博物館成為首家實施藏品出展評估的博物館，評估人員對即將進行展覽的藏品病害進行主觀評估（圖4），判斷是否有展覽的風險，并向策展人提供相關意見。一年來，國家博物館舉辦展覽60多個，文保院評估不同材質文物多達8000余件，積累了大量的文物病害評估數據。這些數據將成為計算機病害評估學習的充實數據，并隨著計算機病害評估識別水平的不斷提高，最終將成長為計算機對藏品的智能評估。
圖 4 館藏某陶器病害出展評估
D、歷史記錄
歷史記錄是指除了以上幾種數據外的有關藏品的數據，例如一件藏品的出展頻率和周期、藏品考古和征集等數據。
E、樣品分析
樣品分析是指對文物保護修復過程中進行的取樣分析數據，一般采用ASS（原子吸收光譜分析）、XRF（X射線熒光分析）、XRD（X射線衍射分析）、IR（紅外吸收光譜分析）、EPA（電子顯微微區分析）、ESCA（電子能譜分析）、SEM（電子顯微鏡）、碳十四、熱釋光、激光微區分析等。
2. 制定不同材質藏品的病害元數據標準
數據有兩種，一種是實際數據，一種是元數據。元數據是描述數據的數據，類似于一個電子式目錄。它的優點在于使信息描述和分類實現結構化，為計算機識別歷史數據、查找資源、位置存儲以及文件記錄等功能的實現提供支持，是大數據分析和處理的基礎，屬于數據管理的范疇。
藏品業務數據的建立，將各種有關藏品保護修復的數據整合到一起，通過元數據管理，用來進行風險管理、建模預測，從而數據不再是簡單的匯總和統計分析的利用模式，而是走向深度挖掘和高效利用。但前提是要有元數據標準，標準中一般包括元數據核心元素（如材質、藏品名稱、文物識別號等）和元素修飾詞（如金屬類兵器藏品部位描述有：緣、內、上、穿、闌、鋒、援、刃、胡、翼、脊、骹、從、身、格、莖、首、箍、前鋒、后鋒、本、關、鋌等）。所以應起草陶質、瓷質、金屬質（金、銀、銅、鐵、錫、鉛）、玉質、石質、玻璃質、絲織品類、竹木漆類、牙雕等不同材質的病害元數據標準。標準的起草應依據相關規范性文件，由國家文物局提出并通過。
3. 建立知識圖譜和區塊鏈技術的應用
知識圖譜是基于不同的元數據模型，“旨在描述客觀世界的概念、實體、事件及其間的關系”[10]。其實質是用三元組的數據結構對實體和關系建模以實現知識的結構化。與傳統數據分析技術相比較，知識圖譜在風險管理和處理數據之間的關系上更為直觀高效，在海量數據分析和決策上顯示出強大的能力，因此符合博物館藏品智慧保護的需求。劉紹南[11]等認為：“知識圖譜在文物資源保護與研究方面有三方面優勢：（1）能夠深度挖掘文物實體間的內在聯系；（2）優良的可擴展性；（3）推理檢索的便利性。”
知識圖譜的構建是對數據（非結構化數據、半結構化數據）通過一定的技術手段進行知識抽?。▽嶓w抽取、關系抽取、屬性抽?。?、知識融合（實體對齊、屬性值填充）、知識加工（本體構建）等流程，可以從藏品保護信息中獲取知識，并在不斷更迭的信息中再獲取新的信息和產生新的知識，變的愈加智能。
區塊鏈技術因其分布式記錄、透明性和開放性的特點，能有效解決“物聯網設備數量的激增和中心化的管理架構給物聯網的發展帶來的嚴峻的挑戰”[12]。其為智慧保護的內部研究和外部開放合作提供了技術保障。
4. 搭建系統和建立體系
智慧保護體系由不同的系統和子系統構成。預防性保護由藏品風險管理系統為主，子系統包括藏品風險評估系統和病害自動識別等系統。病害自動識別系統能夠搭載于大型或小型設備，現場以掃描或拍照的形式，對藏品病害類型進行標記，對病害長度、面積等進行計算。搶救性保護以藏品保護修復系統為主，子系統包括病害可視動態系統、藏品虛擬修復系統、修復動態記錄系統等。仿真虛擬技術應用領域前景廣闊，典型的案例集中在軍事作戰和醫學智能化外科手術領域，以教學培訓、演練、考試、專業評價為目的。仿真系統應用于藏品保護修復，能有效減少藏品的不當修復，利于專業人員技術培訓、修復案例演練和修復效果評價，如圖5。
圖 5 藏品智慧保護系統框架圖
5. 完善藏品風險理論和各系統內在邏輯
根據藏品材質和結構的異同，完善符合藏品特點的風險理論和風險指數計算邏輯。判斷藏品風險類型，確定風險等級，是風險管理的重要內容。藏品的風險類型主要有本體風險、環境風險、人為風險、災害風險四類。本體風險是指與藏品的材質和結構相關的病害以及藏品自身帶有的病害，分為穩定病害、活動病害和可誘發病害。環境風險是藏品在保存、展陳、修復環境中的溫濕度、光照、震動、空氣質量、生物危害等。人為風險有非法破壞（如盜竊）和不當修復、不當搬運和運輸等。災害風險是指突發氣象災害（地震等）。風險類型還應考慮時間軸上藏品的風險，如展覽周期和頻率，年度藏品光照總量超標等潛在風險。風險指數的確定需要邏輯推算和算法的介入，各系統內在邏輯另有文章介紹，不再贅述。
6. 數據利用和智慧保護體系的確立
相關數據深度且有效利用，是智慧保護的重要環節。借助大數據分析工具，對數據進行分析處理，建立數字模型，進行數據挖掘，有利于機器深度學習，而人工智能的介入將提升對數據的處理和利用效率，能夠總結和發現未知的病害知識和病害規律。獲取和建立數據、制定元數據標準、建立知識圖譜、搭建系統、完善理論和確認邏輯與數據的深度且有效的利用，最終構成智慧保護體系。
四、結論
高效化、智能化是博物館藏品智慧保護的發展趨勢，面對機遇與挑戰，在博物館建設方面構建藏品智慧保護體系具有重要功能和意義。
1. 實現對博物館藏品的全方位保護
智慧保護實現了藏品在征集、展廳、庫房、修復工作間的多場景保護，實現了藏品保存、展陳、運輸等全流程保護。從病害發展的角度看，智慧保護貫徹“預防為主，搶救第一”的工作方針，防“病”于未然，防治結合，實現了藏品的全方位保護。
2. 實現與智慧管理、智慧服務的良性互動
智慧保護、智慧管理、智慧服務構成智慧博物館的基本發展模式。藏品資源管理屬于智慧管理的內容，展覽與體驗屬于智慧服務的內容。智慧保護對展覽和保管的藏品進行多場景、全流程式的保護，為展覽提供保障，為藏品的精細化管理提供數據支撐，形成藏品保護和展藏的良性循環，與智慧管理、智慧服務形成良性互動。
3. 實現藏品預防性保護、搶救性保護、綜合研究的高效協同發展
預防性保護、搶救性保護以及綜合研究是藏品保護的三大業務。預防性保護保護為藏品提供全流程多場景的保護，提高博物館藏品抵御風險的能力。搶救性修復為保護修復人員提供最優方案，為修復材料、修復工具、修復技術路線的改進提供科學依據，智慧化的病例和保護修復方案，能夠成為典型教案，在高效保護修復專業建設、文博修復人員業務培訓和修復能力提升方面有獨特的優勢，有利于人才隊伍業務水平提升。數據構成了智慧保護的核心，正是三大業務統一于數據的分析和利用，使文物保護在內部和協同上均實現了高效和統一。
智慧保護是智慧博物館發展的必要構成，是一級博物館評級建設的標準。智慧保護業務體系的建立涉及業務流程和業務系統，離不開信息化手段支撐，需要信息化基礎設施包括網絡接入、網絡安全、終端和配套設施等的建設以及相關軟件的開發和平臺載體的搭建，智慧保護體系在藏品數字資源安全保護方面值得思考，這將是智慧保護實現道路上的挑戰。
同時，隨著通訊技術和信息技術的迅猛發展，硬件軟件的不斷更新，人工智能、物聯網、移動互聯、大數據、云計算、深度學習、區塊鏈等技術更深的介入，智慧保護必然走向更加融合、高效、智能的發展模式，面對藏品不可再生的現實，在藏品材質抗衰變方面必然發揮更加積極的作用，為藏品研究、利用提供更加有效保障。
