博物馆数字化的可持续发展

三十年来，中国博物馆的数字化实践了传统博物馆学的历史研究、艺术研究、保护研究、环境考古和科技考古等方面，建设了囊括数据采集、网络平台、文献信息管理和博物馆现场监控等主要的基础系统，探索了文化遗产数字化的基本规律，数字化技术缓解文化遗产利用与保护矛盾，具备了数字化良性循环的条件。

中国博物馆数字化也出现了与其他领域信息化进程中同样的问题：大规模数据的管理与利用难题、按照工程项目各别数字化所产生的“孤岛”现象、业务范围数字化覆盖率不高。这类问题的出现是工业化时代走向全面信息化时代的必然现象。

如何拓展前阶段各别项目的相互关联和集成，把中国博物馆的数字化提升到一个可持续发展的综合、有机、全面传承文化遗产的新形态？

博物馆数字化的需求定位

数字化技术的突飞猛进，完全渗透到了人类生产与生活的各个方面，成为当代社会新的生产方式和生活方式。所谓的信息化时代，就是无论工业、商业、农业、人际关系都转移到数字化平台上。文化遗产领域也毫不例外。中国博物馆每个工作人员都希望以数字化作为一切业务、行政活动最基本、最常用的工具，以便极大地提高工作效率。

由于数字媒体技术近十年的长足进步、世界图书馆数字化体系的迅速成熟。博物馆数字化为了摆脱早期那种艰难的自我探索的困境，更多地参照了世界图书馆数字化和数字新媒体的成功模式。学习、仿效是必需的。但分析图书馆与博物馆在数字化方面的共性和区别尤为必要。

文化遗产本质上是一种特殊的信息载体。它的特殊，就在于它的信息是一种原生态的自然积淀，具有天然性和广泛性。因此，文化遗产的利用并不是文化遗产本身的物质实体的使用或观赏，更不是文化遗产自身原有功能的重复。古往今来一切观众和专家对文化遗产的利用，本质上是对文化遗产信息的利用，是对文化遗产所蕴涵的各个学科、各个层次信息的发掘和交流。例如对文化遗产所负载的历史信息、美学信息、民俗信息、制造工艺信息的研究。因此，博物馆担负的是对文化遗产实体内在蕴含历史信息的发现挖掘与间接利用。

从信息学的角度，图书馆的技术应用主要是文字处理和数据存储管理。而博物馆更需要的是从形象思维出发的知识提取和组织。图书馆的文化传承，是传承前人已有的认识和观点。博物馆的文化传承更应当是保留人类的历史轨迹，让别人、让全人类、让子孙后代进行持续的各自研究。这就是博物馆与图书馆在数字化道路上的差异。博物馆数字化应当立足文化考古的理念，将文化遗产所有的内涵信息尽可能全面、深入挖掘转换成为有序的数据组织存储，以使得今后的人可以如同研究文化遗产实体一样地进行研究、分析。

由此可见，博物馆数字化不仅要满足当代博物馆保管、研究、陈列业务的需求，还应该实现人文与科技的跨界，为可能展开、甚至尚难预测的大文化视野的文化遗产研究传承留有充分的空间。从宣传、弘扬我们已经研究理解的已有信息，走向让所有希望了解、借鉴、利用文化遗产的一切公众能够自行提取所关注的数据。而且，这些数据必须是真实、科学、客观的。博物馆数字化必须保证数据在时间、空间、方法、技术、工具各方面的定量化，保证重复验证和计算回溯。

基于上述分析与认识，博物馆数字化是以整个中国博物馆所有业务需求出发，面向文化遗产保护传承的长远发展；以文化遗产的全面、完整的数字资源为基础，以数字化设备为日常工具，更加快速、有效、深入、经济地行使实体文化遗产的保护、研究、展示、传承等职能。随着博物馆数字化建设的展开，博物馆必然会根据数字化的规律实现梳理优化，逐步转型成为一种信息化时代文化遗产保护单位的新业态。

文化遗产数据特性

文化遗产是特殊的信息载体，自然积淀了从构想、产生、流传、使用、保存等过程中原料材质、制造工艺、美学艺术、民俗生态、交易流通、环境自然等信息。文化遗产是蕴含了历史、地理、美学、宗教、民俗、材料、工艺等诸多学科信息的历史文化宝库。博物馆数字化的数字结构显然应该延续博物馆文物编目著录传统，包含定物、定位、定质、定量的特征参数。

诸多的实物信息，按照数据处理阶段可以分为一次数据、二次数据和三次数据。一次数据：通过物理、化学传感技术和数字化技术直接仿效人类感官所获得的数据（感觉层面），例如采集得到的测量数据、音频、数字照片、数字视频等。二次数据：应用软件和算法对一次数据进行综合、分析获得的概念数据（知识层面）。例如，主题、对象、关系等。二次数据的获得，既可能源于对单独一个一次数据的剖析，也可能是多个一次数据拼接、归纳的产物。三次数据：在知识层对一次数据、二次数据的汇总、比较、辩论所得到的相关数据。例如，对某篇论文的评价，对某项观点的质疑等。

博物馆数字化所有的一次数据、二次数据和三次数据，从逻辑上可以归纳为四层结构：时空层、本体层、环境层和背景层。

时空层是一切文化遗产的天然属性数据。博物馆数字化的时空数据不仅是习惯上文化遗产产生那一刻静态的时间和地点，更是能够容纳文化遗产整个生存周期和变化过程的动态的时间-空间坐标系。

本体层是文化遗产的基本属性数据。主要是传统著录的文化遗产本体的形态——名称、形制、颜色、尺寸、图形图像等人类视觉感受的数据，以及相应的深层次的材质——材料、成分、产地、来源，工艺——技法、工具，和保护加工——方法、材料、实验、处理过程、效果等数据。这层次的数据，在相互关系方面存在着延伸、嵌套等关联。

环境层是与文化遗产的产生、流传、保存相关的数据。譬如暴雨、沙尘、洪水等自然的地理、气象记录，人为的流通交易，安全、消防治安事件和观众观赏密度等。

背景层则是历来与文化遗产实体相关的出土、非出土的古籍文献，出版与未正式出版的资料、著录、杂志、论文、佛经、文学作品、书画等等旁证数据。

文化遗产的四层数据，包含了由表及里、由外到内的多重关系，数据之间既有同层关联、也有深层嵌套引申。文化遗产数据之间的关联性、多元并发性、动态性决定了博物馆文化遗产数据资源是一个典型的非关系型的大数据数据库。

文化遗产博大精深源远流长，非二三代人的认识与能力所能穷尽的。博物馆数字化必须要考虑到后人的所想、所求。博物馆数字化要让后来人如同研究实体一样进行文化遗产持续的各自研究。因此，博物馆数字化的数据结构设计中还应当为今后所可能发现、增添的数据类型预留相当的可扩展性。

博物馆数字化应当是一个可持续的生命力系统。技术发展、认识进步、需求增长是必然的。保证博物馆数字化的生命力和可持续发展，关键在于技术体系上必须考虑到应用需求的不断提升、技术设备的更新换代和工作人员的新陈代谢。

信息化时代文化遗产的保护将不再局限在文化遗产实体资源和文献资源，数据资源同样也是文化遗产资源保护的主要内容。保证数据资源的延续可用性，保证系统的可维护性、可扩展性和可替换性，是博物馆数字化建设时不可或缺的两个技术支撑点。

博物馆数字化技术体系

根据上述需求分析，借鉴物联网技术，可持续的大数据博物馆数字化的技术体系设定为数据集合层、云平台层、泛在应用层和基础研发层四层结构。

01

数据集合层

信息时代数据为王。数据是博物馆数字化的基础。从大数据、大文化视野出发，博物馆数字化的数据资源集合以多媒体采集存储库（也要接纳光盘、网络邻居等离线数据）和文化遗产数据库两个基础数据库为主体，再结合办公数据库、智能化监控系统的实时报表数据和保护修复库三个专门业务数据库，经过提炼、综合、补充后构成一个面向全部应用的博物馆数字化主体资源库——综合后台数据库，以及对外发布的网站数据库和现场发播数据库（含会议、展示、出版的数据）。

为了保证数据资源的可持续、可回溯，明确不同阶段数字化资源的关系，保障数据处理效果，同时要制订建立一系列的数据采集操作的标准和规范。

▲博物馆数字化数据资源集合逻辑结构

02

云平台层

博物馆数字化离不开信息技术软硬件设备设施。博物馆数字化信息基础设施必须保障两大功能：一是实现博物馆数字化设定的需求目标，二是兼容现有已经建立的设备资源。为了最大限度地实现博物馆原有异构的信息管理、实时监控子系统的集成和融合（包括泛全国、全球范围的系统集成），以云计算技术为基础的分布式异构技术体系是最可行的、最合理的方案，也符合今后相当长时期的技术进步趋势。

云计算技术具有对各类子系统、各类终端设备的广泛接纳性。云计算技术能够灵活地随时拼装扩展各类软硬件工具设备。云计算技术更可以根据用户的要求构筑跨界、跨地域的数据集成加工体系，把原来的单一、专业化加工系统扩大成为随需可控的虚拟加工流水线。博物馆数字化设立一个“云中心”。在云中心管理调度下先后拼装、统辖若干个分别开发建立的模块化功能子云。根据不同的用户、不同的终端、不同的处理要求实时组织不同的数据加工流水线，对综合后台数据库完成相应的应用任务。

以云计算技术为基础的分布式异构技术体系，保证了博物馆数字化的分阶段、滚动式建设模式，也保证了博物馆数字化持续更新发展的可能。

03

泛在应用层

以云计算技术为基础的博物馆数字化分布式异构技术体系通过各个服务云实现各类应用和管理。这些服务云包括了应用服务云、数据服务云、认证服务云、终端服务云和专业服务云等。

应用服务云由业务应用子云和办公应用子云两部分组成，涵盖了中国博物馆所有业务、行政部门的全部应用。应用服务云的功能包括应用软件库、虚拟流水线组织、专业工具调用管理和“一致性”引擎。“一致性”引擎保证数据与实体的一致性，一方面是保证数据记录与物质实体之间的实时动态对应，另一方面保证整个系统在广泛的相关处理中都能够保持一致的处理痕迹和处理结果。

数据服务云具有数据分析、数据预处理、数据格式化以及数据存储管理等模块。数据服务云针对不同时期的数据采集技术和设备建立不同的数据预处理模块，把所有数据都整理成为统一、规范的数据格式和数据结构，保障数据的规范性、保护历来数据资源的可持续利用。

为了确保网络安全与网络管理，系统设立一个认证服务云。认证服务云在博物馆数字化的用户入口统一进行各类用户的认证授权、系统安全管理和数据安全管理。

考虑到用户终端设备的多样性和发展性，为了保证博物馆数字化的应用效果，设计用户终端服务云。终端服务云根据不同技术阶段的终端技术特性组合相应的处理模块，负责每个用户终端、网络的负载技术特性分析，对其需要的数据处理结果进行相对应的数据适应性导出处理和传输推送管理。

根据文化遗产研究传承的需要、根据中国博物馆的业务分工和人员组织，博物馆数字化建立一系列相应的日常工具型的专业应用模块，组成系统的专业服务云。专业服务云中既有初步具备的数字化考古图形测绘、环境数字化监测、以及数字展示播放制作等应用，也包括即将组织开发集成的图像知识提取、文献资料后处理等人工智能应用系统。专用服务云还承担专业应用系统的组装、调度和安全管理。

04

基础研发层

博物馆数字化的持续发展动力有赖于从应用需求出发的不断的技术进步。随着博物馆数字化建设的展开，文化遗产数字化势必对数字化技术提出许多新需求和新问题。现有的数字化技术成果远不能满足文化遗产全面数字化的个性需求。中国博物馆需要探索研究更多、更新的超越人类感官的新媒体技术，把光谱、激光、电磁、遥感等技术从实验室引入日常数据采集，模仿人类形象思维的数据处理能力发展机器视觉、机器触觉等等，作为对博物馆数字化的技术支撑和扩展。可见，博物馆数字化建设将促使中国博物馆从信息化应用者提升为数字技术研发者，为信息技术的发展作出独特的贡献 。

博物馆需要广泛借助社会力量，组建机器视觉、人工智能等专业力量与博物馆应用研究人员相结合的图像识别标引、数据全息采集、中国文字处理等若干基础实验室。这些不同专业学科、时间长短不一的国家实验室或博士后工作站可以研发生产博物馆亟需要、也可供社会其它领域应用的数字化软硬件产品。

▲博物馆数字化技术体系拓扑图

如前所述，博物馆数字化是中国博物馆工作模式和组织形态的提升与转型。博物馆数字化建设将是一个有始无终的过程，具有工程内容繁杂，工程周期漫长，工程投入庞大的基本特点。因此前期科学、细致、全面的规划设计十分重要，特别需要在顶层总体规划的基础上进行合理、严谨、可执行的工程化设计，把博物馆数字化分解成为每个阶段可实施、可延续，有成效、出成果的分步实施任务。

作者：祝敬国（高级工程师，历任上海博物馆信息中心主任、首都博物馆科技部主任、敦煌研究院数字化顾问、《国际“文物数值化”论坛》副主席国代表、中国建筑业协会智能建筑分会专家工作委员会主任；兼任过全国安全防范报警系统标准化技术委员会特聘专家、全国文物保护标准化技术委员会委员、国家建设部科技委智能建筑技术开发推广中心专家组成员、中国自动化学会智能建筑与楼宇自动化专业委员会委员等）