文化遗产是人类千年文明的见证，但它正受到自然侵蚀、旅游业和时间的威胁。大多数传统保护手段虽然基础，但难以应对这些规模之大、复杂程度之高的新挑战。数字技术 —— 如人工智能（AI）、3D 扫描、虚拟现实（VR）和区块链 —— 可以提供全新的解决方案。它们可以将文化资产进行全球范围内的分享、修复和永久保存。本文以莫高窟为例，探讨数字化如何保护和复兴文化遗产，展现国际社会合作如何产生积极影响。

通力合作，保护我们的遗产，是人类文化、教育、美学、精神和经济遗产的关键环节。正是这些造就了今天的我们。 —— 史蒂夫·贝里（Steve Berry）

本文详细介绍了科技在文化遗产中的作用。其通过广泛的分析展示各国目前如何运用新兴技术来保护和推广文化遗产，同时强调与此相关的挑战和机遇。文章对中国莫高窟进行案例研究，阐释一座文化遗址如何整合众多先进技术，揭示科技赋能保护手段的潜力和复杂性。最后，文章展望未来方向和合作模式，提出跨学科工作和AI驱动的应用也许能在推进遗产保护中发挥关键作用这一观点。

文化遗产

物质文化遗产 —— 如历史建筑、艺术作品、历史文物和考古遗址 —— 本身十分脆弱。联合国教科文组织（UNESCO）的研究显示，人类活动、交通设施、气候变化、甚至环境污染等14个主要因素正持续影响这些不可替代的宝藏。

古代壁画会剥落褪色，木制建筑会腐朽，而自然灾害甚至战争都能将曾经生机勃勃的地方变成废墟。比如，在叙利亚，无休止的战火摧毁了众多世界遗址，“其中包括阿勒颇古城和世界上最古老的城堡之一 —— 阿勒颇城堡。”

即使是在和平年代，危险也无处不在：2018年，巴西国家博物馆发生了一场毁灭性的火灾，2000万件馆藏文物中有92.5%被烧毁。尽管实际损失无法估量，但 Google 艺术与文化（Google Arts & Culture）平台努力与博物馆合作，利用技术手段以数字形式保留下了部分藏品。正如项目经理蔡斯·科夫努尔（Chance Coughenour）所说：“高分辨率摄影、摄影测量、3D 激光扫描和虚拟现实、增强现实等技术进步不仅催生了全新的艺术形式，也能帮助我们保护世界最珍贵的文化遗产……尽管图像并不能替代那些失去的文物，但它们给我们提供了一种纪念的方式。”

巴西国家博物馆内部环境

物理修复 、保存科学、环境控制和限制游客进入，这些传统的文物保护手段依然十分重要，但往往难以抵御这些强大的威胁。

在中国的莫高窟，文物保护人员会严密检测风蚀、湿度和游客影响等因素来保护古代壁画。然而，在扩大公众参观范围和传统文物保护之间取得平衡始终是一项挑战。由于多年的风蚀，洞窟脆弱的表面遭到了沙土流失和落石的破坏，这可能会给洞窟的可持续发展和游客安全构成潜在威胁。极端天气也使洞窟的湿度等级变得更加极端，导致壁画发生风化和剥落。

为了管控这些风险，有时主管单位不得不关闭洞窟或限制游客数量，这也暴露出他们仅仅依赖物理保护措施的局限。简单来说，无论是在现场还是档案馆，对文化资产的保护都是一场与时间的竞赛，而人类并不总是能取得胜利。

新兴数字技术为文化遗产保护带来新希望

在过去几十年中，3D 扫描、虚拟现实（VR），人工智能（AI）和区块链等工具为我们保护和共享文化记忆提供了多种方式。这些工具帮我们打造文化遗址和文物的准确数字拷贝和备份。

数字化让我们能将那些脆弱的艺术品保存下来，还能让人们通过沉浸式媒体探索历史古迹，同时不必担心会对文物原件造成实际损伤。这些技术不仅能帮助保护文化遗产，同时也让博物馆和文化遗址为更广泛的受众所了解。

3D 扫描和高精度数字化

3D 扫描类似于在不接触物体的前提下，为其制作数字“模型”。你可以把它想象成打造文物完美的数字孪生，可供研究、共享和永久保存。存档和记录是文物保护过程的第一步。研究人员无需再花费数月时间专心手绘文物，而是可以利用 3D 扫描和建模工具对整个过程进行革新，提高效率、提升精度，同时将与较为脆弱的文物的接触降到最少。全球的博物馆和文化遗址正在经历一场数字革命。目前有以下这四种主要技术可以以数字形式捕捉实体世界：

激光探测与测距（激光雷达 LiDAR）就像是数千个共同运作的隐形卷尺。扫描仪射出激光，而激光会从物体表面折射回来传回设备。通过计算每支激光光束的回波时间，扫描仪可以创建“点云”，即数百万个经过准确计算的三维空间点——这些点构成了物体精细的数字拷贝。它非常适用于捕捉大型建筑，如寺庙外立面或整座考古遗址。

摄影测量可以识别图像中的常见点，并借助算法，通过从不同角度拍摄重叠的图像来计算点位的 3D 方位。这样可以将常规的照片转化成准确的 3D 模型。这种做法所耗费的预算较少，尤其适合实地文档记录。

结构光扫描（Structured Light Scanning）将各种图案（通常是条纹或网格）投影至物品上。当这些图案照到物品表面时，图案会根据物品的形状发生扭曲。特制摄影机会捕捉这些变形，而算法会将它们转换成具体的 3D 数据。博物馆和文物保护组织通常将这种技术用作 LiDAR 激光雷达的辅助工具。和可以扫描整栋建筑及其周边区域的 LiDAR 激光雷达不同，结构光扫描可以捕捉一些体型较小的文物（如：古钱币或珠宝）上的细节。

CT 扫描利用 X 射线在不破坏物体的情况下查看物体内部。和医用CT扫描类似，这个过程是围绕物体进行X射线光源和探测器旋转扫描，生成多张横截面图像，将它们叠加起来可以形成一个完整的 3D 模型。这种技术对于查看那些无法打开或拆卸的文物内部结构来说是具有突破性的，如密封的古卷轴、木乃伊或复合文物。CT扫描可以呈现出肉眼无法看到的隐藏细节，无需物理侵入手段便能帮助研究人员了解建筑技巧和内部损伤。

AI 辅助分析和机器学习

以上这些工具都十分有效，但想象一下，若你能拥有一位数字助理，它可以参考学习过往经验，还能识别那些经验丰富的专家都有可能错过的图案，这会是何种情形。而这正是 AI 和机器学习为文化遗产保护所带来的好处。

人工智能（AI）用计算机来完成通常由人类思维来完成的任务，包括识别图像、理解话语、做出决策和解决问题。

你可以这样想：AI 是让机器变得更加“聪明”；机器学习（ML）则是我们如何教会计算机变得聪明。我们不再针对每项任务制作具体的编程指令，而是给计算机输入大量的示例，让它自学其中的模式。例如，如果你给计算机展示数千张猫和狗的照片，无需特定程序来告诉计算机猫和狗的区别，它能通过学习将二者区分开来。

AI 和机器学习的应用场景已经从基础的“线性回归分析转变成复杂的深度学习模型”。这些智能的计算机系统可以通过研究数以千计的示例来学习壁画上的损伤可能会是什么样子，如何虚拟复原褪去的色彩，或如何将古文字的碎片拼凑起来。传统文化遗产保护依赖的是肉眼和经验，而 AI 仅需几秒便可以分析数百万个数据点，探测环境中的一些细微变化，在这些变化所指向的早期损伤还不明显时便将其识别出来。

长期保存和鉴别技术

区块链听起来像个金融学术语，但它其实能解决文化遗产存在最久的问题之一 —— 鉴别真迹，追踪文物流向轨迹。区块链在文化遗产保护中相当于一个分散式的数字账本。每一件文物的来源、所有权变更、展览史和修复记录都会永久保存在多台计算机内。利用区块链就像建立了一套完整的“数字身份证”系统，确保文物的重要信息无法被任何人修改或删除。NFT（非同质化代币）是基于区块链技术的独特数字资产证明。博物馆可以出售文物相关的 NFT 来募集修复资金。例如，发行特定壁画的数字珍藏版 NFT，将所得收入用于壁画保护。结合起来，这些技术为文化遗产提供了一套可靠、透明的数字保护方案。

在新兴技术（Emerging Tech）播客谈的一集，“会谈罗伯特·诺顿 | 通过数字证书构建艺术与区块链之间的桥梁”（”Bridging Art and Blockchain, through Digital Certification with Robert Norton”）中，Verisart 公司CEO 罗伯特·诺顿（Robert Norton）提供了他对这一话题的宝贵看法。

这一集播客中谈到了区块链技术是如何为艺术领域创造信任和可信度，从数字限量藏品到 NFT 的演变，以及这项技术是如何使艺术品鉴别和保存发生革新的。关键观点包括：Verisart 如何利用区块链技术打击艺术品伪造现象，打造透明的文物来源记录，最终推广艺术品认证和保存。

案例研究

虽然每项新兴技术的功能都很强大，但在现实中，文化遗产保护项目需要组合多种技术形成综合性解决方案。行业领先的艺术和科技组织展示了这种集成式方案如何转变人们对于文化遗产的认知和体验。

哈佛大学CAMLab

哈佛大学中国艺术实验室（CAMLab）通过其项目《窟·舞》（Cave Dance）为多种技术集成提供了绝佳示例。他们结合了机器学习算法来分析传统的舞蹈壁画，利用动作捕捉技术让专业舞者为静态的角色赋予生机，利用虚拟现实体验让参观者沉浸在重新建造的石窟环境中，并结合沉浸式装置和交互式媒体来讲述丰富的文化故事。这种技术融合构建了一个全面的数字生态系统，不仅保护了佛教艺术和建筑，更积极地将其重塑，使其更加贴合当代观众的品味。

哈佛大学CAMLab Cave Dance项目

芝加哥大学DCADP

同样的，美国芝加哥大学流散海外中国艺术数字化工程（DCADP）利用先进的 3D 扫描技术来捕捉流散于世界各地博物馆的中国文物；借助数字建模技术对建筑元素进行虚拟复原；运用一个复杂的数据库系统来管理全球的文物信息；依靠数字重建技术，将原本离散的文化瑰宝在其原本的环境中重新组合起来。 DCADP 克服了地理障碍，以数字形式将中国流散在各地的文化遗产重新整合起来。

莫高窟

作为联合国教科文组织（UNESCO）世界文化遗址，敦煌莫高窟是人类社会上最伟大的文化遗产之一。莫高窟共有735窟，其历史可以追溯至4世纪至14世纪，地处中国西北敦煌沙漠里的悬崖之上。

这些洞窟内包含无数无与伦比的佛教艺术品，包括4.5万平方米的生动壁画、精心雕刻的塑像，以及记录着丝绸之路文化交流的手稿。

为了以合法形式保护这一文化遗产，中国首个国家资助的保护机构 —— 敦煌研究院于1944年成立。通过巧妙利用技术，敦煌研究院使我们保护莫高窟的方式发生了改变。他们创立了“数字敦煌”项目，利用高科技摄影机和 3D 扫描技术为735个洞窟打造完美的数字拷贝，捕捉4.5万平方米壁画和2400尊雕像的每一处细节。

敦煌研究院还和腾讯等大型科技企业合作，共同打造虚拟现实体验，让观众以数字形式探索洞窟，同时对真迹不会产生任何破坏。他们打造了一个数字展览中心，利用投影技术让参观者看到真实大小的数字洞窟拷贝。这意味着需要进入脆弱的原始洞窟的人的数量会有所减少。

他们还合作开发了一个基于区块链的数字敦煌素材库和共创平台。这个平台不仅有诸多高清的数字资产，还能使用共创模型，让个人和企业创作者下载素材用于他们自己的创意作品中。作为中国领先的游戏公司，腾讯还打造了敦煌文化首个虚拟人兼文化大使伽瑶，让这一古代遗产以更加吸引人的方式焕发生机。

这些创新型项目表明，文化遗产保护的未来不只取决于单一的技术手段，某种程度上也依赖于结合多种新兴技术，提供满足复杂的保护需求的数字解决方案。

挑战与机遇

尽管新兴技术为文化遗产保护提供了创新性的解决方案，但它们也带来了潜在的挑战。在尝试运用全新的数字工具时，文化遗址面临多重现实问题。从技术角度说，设备和软件会很快更新换代；文物的数字藏品的法律归属权难以预测；由于不同国家的法律法规不同，全球合作也备受挑战。

资金是一个主要问题，因为大多数文化组织和机构的资源和预算都很紧张，而这些新技术的购置和维护成本高昂。现有的人为挑战还包括：鼓励部门间开展建设性合作、说服传统人士接受新方法，以及帮助员工学习新技能。这些挑战表明，可持续的数字化文化遗产保护需要的不仅仅是高科技工具；它还要求组织改变其运作方式和对文化遗产保护的思考方式。

未来应用

将新兴技术融入文化遗产保护需要全球范围内的跨学科合作。历史学家、文物保护人员、AI 研究人员和技术专家应携手合作，确保创新能够同时服务于文化和技术目标。

这些技术的未来应用场景可能会改变我们保护和与世界各地遗址互相沟通的方式。先进的 AI 系统可以通过识别结构损坏的早期迹象来帮助预测古代建筑何时会遭遇风险。这将使文物保护人员能够在任何明显的损坏发生之前采取行动。

对整个历史领域建立数字孪生模型可以让城市规划人员模拟现代发展对文化遗址的影响。区块链技术或许能够创建一个全球共享的数字网络平台，用于追踪流散各地的文物，并为博物馆和收藏家建立安全的来源记录。通过创建虚拟博物馆，扩展现实技术可以将不同国家的藏品整合在一起，从而实现文物获取的民主化；而触觉技术则可能使人们能够安全地“触摸”古代文物。此外，先进的机器人技术可以辅助我们进行精细的修复工作，以超越人类能力的高精度完成各种任务。这些创新预示着这样一种未来：技术不仅能够保护文化遗产，还能积极地加强我们与文化遗产的联系。

总结

数字技术已成为保护世界各地文化遗产的强大工具。然而，我们必须牢记，技术应当服务于文化。我们既应支持保护历史真实性的目标，同时也要鼓励创新。最有效的数字化转型不是试图取代传统的保护措施，而是增强和拓展现有的可能性。它们为我们开辟了记录、研究和分享文化遗产的新途径，否则这些文化遗产可能永远不为人知或面临消亡的风险。如果运用得当，数字技术可以帮助文化遗产突破物质保存的限制，进入“数字永生”的新时代，并将文明的记忆传承给子孙后代。

出处：Yao Pei | Carnegie Mellon University Arts Management & Technology Laboratory

翻译：Katja | 盖雅翻译小组