數字化，正讓雲岡插上“翅膀”

3月28日上午，雨後的雲岡一片春意盎然。

此時此刻，59000餘尊造像，以及造像周圍環繞的無數鳥、鹿、龍、樹，在武周山的254座洞窟內動靜相宜，耀人眼目。

此時此刻，遠在上海的一個大型展覽上，3D原大打印的雲岡第12窟“音樂窟”已經展出了整整3個月，慕名前來觀賞的人羣依舊摩肩接踵。

同樣是此時此刻，雲岡研究院多功能會議廳內“大咖”雲集，由雲岡研究院主辦的“數字雲岡”座談會正在這裡舉行。

2020年5月11日，習近平總書記來到雲岡石窟考察歷史文化遺產保護工作，他走進洞窟仔細察看雕塑、壁畫，詳細詢問石窟開鑿歷史、藝術風格、文物保護等情況。他指出，雲岡石窟體現了中華文化的特色和中外文化交流的歷史，這是人類文明的瑰寶，要堅持保護第一，在保護的基礎上研究利用好。

習近平總書記的指示，賦予了雲岡新的使命。此次“數字雲岡”座談會，正是新組建的雲岡研究院積極貫徹落實習總書記指示，以跨界融合的開放姿態，廣泛聯合高校、科研院所和社會力量，圍繞建設“數字雲岡”，通過多學科的技術和多領域的手段，深度展開雲岡石窟保護、研究、展示和教育傳播領域的交流合作。

“數字雲岡”：讓文化遺產“青春常在”的秘訣

雲岡的“數字化”工作，其實遠比外界看到的要多得多。

雲岡研究院正式啓動三維數字化研究工作，是在2003年。之後在2005年，雲岡石窟外立面採集成功，完成了雲岡石窟第一張釐米級精度外立面正射影像圖，並繪製了第一張外立面線圖。這是中國石窟寺第一張完整的外立面正射影像圖。2007年，雲岡研究院承擔山西省科技攻關項目“雲岡石窟數字化工程示範研究”，是山西省第一個文物數字化科研項目。2012年，專業的數字化研究科室雲岡數字中心正式成立，標誌着雲岡石窟數字化研究工作進入了系統研究階段。

雲岡數字化起步不能說最早，卻正在實現“彎道超車”。

據云岡研究院數字化室主任寧波介紹，目前的“數字雲岡”，是以數字化爲基礎的信息化、智能化的統稱，目標是要以科學記錄、融合翻譯、智慧發展爲理念，實現文物信息永久保存、永續利用。“‘數字雲岡’是一個系統工程、基礎工程、提質工程，通過科學記錄，助力各項工作的實際推進，所以數字技術只是基礎的工具和手段，不是終極目標。”

正是在這樣的背景下，這次“數字雲岡”座談會上，來自浙江大學、清華大學、武漢大學、上海大學、北京建築大學、大同大學等高校的教授學者和文博領域的專家，以及北京北建大科技園、浙江深大智能、杭州原數科技、曙光信息、武漢大勢智慧、騰訊、華爲、知網、聯想等十餘家科技企業代表，圍繞“數字雲岡”的建設理念和實現路徑，就“數字雲岡”的過去、現在和未來，進行廣泛深入的探討。

“數字雲岡”的建設標準是什麼？雲岡研究院院長杭侃在座談會時提到，雲岡石窟是世界文化遺產，是北魏皇家藝術的典範，傳承經典是我們共同的職責。經典無論在東方和西方都有根和魂，要讓更多的人感受到雲岡文化的魅力，所以雲岡的數字化項目，也要有與世界文化遺產相應的水平。他認爲，現在數字技術迭代更新非常快，雲岡現在建有先進計算中心，要儘量把先進的設備用好，讓數據能夠及時地轉化，在保護和研究方面發揮數據應有的作用，同時將雲岡數字化成果應用於公衆，向大衆傳遞千年文化成果和智慧，讓人類文化遺產在數字時代永葆青春、大放光彩。

“數字雲岡”：以高保真記錄推動研究保護的利器

十幾年來，“數字雲岡”實現的路徑，主要分三個階段：記錄即保護、數字文博工具平臺以及服務公衆。

在“記錄即保護”中，“數字雲岡”建設團隊主要完成了以下幾方面工作：

一是建立“數字雲岡聯合實驗室”及武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室雲岡工作站等聯合科研平臺，培養了一支專業隊伍，取得了若干知識產權，包括獲得發明專利1項，實用新型專利2項，軟件著作權6項，地方行業標準2項等。先後承擔並完成課題10餘項，其中國家級課題2項，省部級課題7項。

此外，“數字雲岡”在2016至2019年間，持續不斷地推進對外學術交流，2016年承辦雲岡文化旅遊品牌與數字化建設研討會。2017年雲岡研究院赴德國法蘭克福參加Paperworld展會，“數字雲岡”代表中國代表團與卡爾斯魯厄大學就文物數字化保護做了學術交流。2018年雲岡石窟在美國紐約石溪大學參加“數字視野下的佛教文化與藝術展覽”，第18窟單人VR展示系統參展。這是“數字雲岡”成果第一次在海外展出，也是未來開展海外巡展的一次積極嘗試。2019年參加在意大利米蘭舉行的“世界複雜建築的三維虛擬重構與可視化會議”發言交流。同年，牛津大學教授到訪雲岡石窟，同期與日本東京藝術大學也進行了學術交流。

雲岡數字化工作的難點是造像內容豐富別緻，專業性強；洞窟體量巨大，造像繁多；窟形複雜，控制難度高。這些難點，導致雲岡每一個洞窟的數據採集與建模都是一個浩大的工程。經過多年的研究、攻關，現已基本解決了雲岡數字化採集難題。以雲岡第13窟爲例，採集的數據相當於一箇中等數字城市的數據量。“數字雲岡”團隊與國內高校和科研單位共同研究與探索，針對石窟高浮雕造像的特點，從大場景到細微雕刻，採用不同技術進行採集，最終形成多元數據融合的採集模型，解決了石窟雕刻的數字化獲取（幾何與色彩）、存儲與展示等難題，現已完成部分典型洞窟的數字化全息高保真記錄與展示工作。

雲岡的“數字化”，已經實現了石窟本體形變監測。2012年，雲岡研究院承擔的山西省文物保護科學和技術研究課題《石質文物風化速度定量測定研究（以雲岡石窟第9、10窟爲例）》，採用三維激光掃描技術對石窟風化速度進行監測，開創了一種新的測量方法，並首次定量描述了砂岩質文物表面的風化速度，在國內外相同領域研究中領先一步，達到了國內外石質文物保存狀態監測研究的最高水平，對未來石窟寺文物風化的研究和保護具有重大意義。這一監測“風化”的突破性研究成果，已經成功申請了國家發明專利“一種定量測量砂岩質文物表面風化速度的方法”。

隨着技術日趨成熟，除雲岡石窟外，“數字雲岡”團隊還在龍門石窟、大足石刻、龍山石窟等單位開展了針對石質文物表面風化速度的相關工作，以瞭解不同材質、不同環境下石窟風化的情況，積累了較爲豐富的資料和技術經驗。

“數字雲岡”：助力雲岡“活起來”“走出去”的法寶

近年來，雲岡研究院通過多種技術，實現了石窟“活起來”“走出去”，服務國家戰略。

最顯著的，莫過於“現象級”的雲岡3D原大打印石窟的“行走”。

2017年，通過3D打印技術，雲岡石窟第3窟複製窟落戶青島城市傳媒廣場，完成世界上首例大型不可移動文物原比例複製工作，成爲中小學的教育基地。

2018年，第18窟複製窟落戶北京建築大學大興校區，成爲雲岡在京對外宣傳窗口。同年，3D打印的第13窟七佛造像亮相福州第八屆博博會，是雲岡石窟第一個成體系的數字化成果展覽。

2019年，開展山西省科技廳重點研發計劃，製作雲岡石窟18窟多人VR展示系統，是雲岡石窟第一個高精度的多人模式沉浸式體驗系統。

在服務國家戰略上，“數字雲岡”2019年爲一帶一路峰會創作主題性雕塑“絲路光影”，3D打印的第20窟亮相外交部藍廳山西全球推介會。

隨後的一幕，引起世人震驚：在數字技術的加持下，雲岡大佛的3D原大打印和移動展示實現了“積木化”——2020年9月，中國石窟寺文物數字化保護研討會暨“雲岡石窟行走世界”發佈會在浙江大學舉行，雲岡石窟第12窟音樂窟3D打印窟在浙江大學藝術與考古博館開啓了“行走世界”的第一步。

2020年12月底，3D版第12窟“音樂窟”又從浙江“走”到上海，開啓了雲岡石窟“行走世界”的第二站。截至2021年3月31日，參觀者達到5萬餘人次。“數字雲岡”的技術也在不斷輸出。在完成雲岡數字化工作的同時，“數字雲岡”對外開展了一系列技術服務。其中包括明十三陵長陵祾恩殿、北京銀山塔林、西安碑林石刻博物館、少林寺景區、運城永樂宮等30餘處國保單位的數據採集。採集類型涵蓋石窟寺、石刻、古建築、古遺址、壁畫及彩塑等，輻射範圍遍及山西、陝西、河南、河北、北京、浙江、山東、重慶等地。其中，明十三陵長陵祾恩殿數字化還獲得北京測繪學會測繪科技進步獎。“數字雲岡”：山西石窟文物資源匯聚的“最強”平臺

提到正在飛速發展的“數字雲岡”，近期說得最多的字眼，是“先進計算中心”。這也正是“數字雲岡”現階段的主要工作，即建設數字文博工具平臺。

千百年來，由於自然和人爲因素的影響，雲岡石窟地質病害十分嚴重，有的甚至已威脅到文物本身的安全，現狀令人擔憂。1500餘年的風雨滄桑，石窟出現了不同程度的風化和脫落現象，自然環境下第9、10窟外立面年平均剝落量約爲10cm3/m2。有的風化與剝落情況甚至是肉眼可見的。雲岡的數字化工作就是在與時間賽跑，越早進行採集，就能越多留存石窟的信息。

於是，2020年，在大同市委、市政府的關心下，由大同市政府投資，在雲岡建設數字雲岡先進計算中心，目的是以先進計算中心爲基礎，實現雲岡業務匯聚，數據關聯，打通信息孤島。

而上述“與時間賽跑”的難題也會被加速破解。據云岡研究院黨委書記張焯介紹，依託於先進計算中心的超強算力以及雲岡雲（私有云）和5G技術，“數字雲岡”有能力支撐起加速採集的要求，2021至2025年實現雲岡數字化全覆蓋。

張焯透露，未來，在“數字雲岡”先進計算中心基礎上，與石窟信息保全相關聯，運用知識圖譜、機器學習、人工智能，建設石窟資源平臺、監測預警平臺、虛擬修復平臺，實現對專業用戶的服務；通過雲上雲岡（公有云）推進智慧文旅融合，爲公衆用戶提供滿意的服務。“‘數字雲岡’對未來的構想，是以算法算力強大數據應用，建設以時間軸爲紐帶的時空動態數據庫，完整記錄、真實復原、科學保護遺產瑰寶，最終希望建成國家級石窟寺區域保護研究中心。”

據瞭解，雲岡新建成的這套“先進計算中心”，使用了中科院的“曙光”系統。這樣的先進計算中心，在山西僅三家。其擁有234Tflops的計算能力和2.3PB的存儲能力，是我國文博領域專用計算中心的頂級配置。

在3月28日舉行的“數字雲岡”座談會上，系統集成設計者之一，浙江大學文化遺產研究院副院長、博士生導師刁常宇對雲岡先進計算中心建設情況做了介紹。在“數字雲岡”計算中心的基礎軟件平臺中，提供了數字資源生產、管理和應用的三層業務能力，總體技術架構以基於人工智能的知識圖譜爲核心，可以打通雲岡學研究基礎學術資源的知識鏈接，兼容相關領域的國際通行技術標準和我國文物行業標準規範，建設以時間軸爲紐帶的3D多源動態數據庫，安全等級達到三級標準，“這個計算中心將爲‘數字雲岡’建設提供堅實的數字底座和數據中臺，未來還將在山西省文物局的領導下，努力打造成爲山西石窟文物資源的匯聚平臺，支撐山西省文物領域的研究、保護、展示、傳播和利用等工作”。

“數字雲岡”：多維應用中可預見的美好前景

“數字”是用的、動的、活的，不是擺在那裡看的，更不是採集回來以後被束之高閣的——從一開始，雲岡研究院就秉承着這樣的理念：“數字雲岡”一定要無時無刻體現出應用價值。

研究和保護，當然是第一位的。上海大學文化遺產基礎研究院院長、博士生導師黃繼忠是一位“老雲岡”，10年前曾任雲岡石窟研究院副院長。他目睹和見證了雲岡數字化的發展過程。他在接受記者採訪時說，“數字雲岡”的快速發展，就在近十年。現在雲岡的大部分大型石窟的數據已經採集完成，數據機房建設也接近尾聲，這對未來雲岡的數字化建設，是一個良好的開端。“數字雲岡”，首先應該和石窟的考古業務工作緊密結合起來，最重要的是檢測石窟的風化，希望未來在監測方案設計、監測平臺建設與監測數據輸出方面繼續強化，爲解析文物病害和加強保護，提供更有針對性的信息。

雲岡造像在北魏是什麼本色？清代重修上色的依據是什麼？雲岡石窟的色彩研究，一直是空白。而“數字雲岡”，爲解析以上謎題提供了可能。武漢大學化學與分子科學學院教授、博士生導師童華對此寄予很大期望，他建議以採集的海量數據，對顏料色彩進行復原，在普查礦物顏料成分分析、動態變化、色彩監測分類的基礎上，建立顏料數據庫，模擬顏料老化過程，分析老化機理。

而在浙江大學文化遺產研究院副院長、教授李志榮看來，“數字雲岡”可以更深入地支持石窟寺考古。她認爲，在國家政策支持和高科技發展的雙重背景下，以石窟寺報告爲核心的石窟寺考古，數字化考古所佔的比重越來越大。以文物保護、“數字雲岡”爲基礎，用高科技實現考古產出，建立起全面完整的考古數據庫，正在成爲現實。“數字化”下的雲岡，自然有着自己獨特的底色。北京建築大學文化發展研究院副院長侯妙樂建議，“數字雲岡”的目標，應以文物保護與考古爲基礎，加強多學科交叉融合，形成雲岡核心競爭力；以保護工程爲基礎解決實際問題，從工程需求到技術研發，形成“數字雲岡”的核心理念，最終彰顯出“雲岡特色”。

近兩年來，“數字雲岡”聯合武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室教授、博士生導師黃先鋒的團隊，對雲岡第13窟整窟進行了三維建模，並設計出若干平臺應用場景。目前拍攝了28萬張高清影像，原始圖像超過13TB，自主研發的軟件自動合成了雲岡石窟第13窟的超高精度三維數字化模型，取得整窟超過300DPI的高精度數字化成果。該窟三維展示系統結合了漫遊展示、知識圖譜信息、語音講解、歷史文化的關聯、石窟病害的標註、強大的燈光渲染效果，並提供了多種形式三維模型、真實的高精度位置信息、量測工具、考古圖件的輸出服務，爲雲岡文物的研究、保護、考古、文旅發展提供了保障。該技術的發展實現了三大突破，第一是應用門檻低，手機、平板、電腦都可以作爲載體；第二是用戶體驗一致性；第三是數據防禦，保證了無論是私有數據還是共有數據的安全性。“文化雲岡數字共同體”、文化科技融合、5G+智慧景區、數字文旅、數字產品供給……在雲岡研究院的視野中，這些文博數字化領域的新模式、新技術、新理念、新成果，都是積極探索的方向。記者採訪山西省文物局文物科技處處長張晶晶時，她對“數字雲岡”的建設定位、整體構架和目標的評價是：“數字雲岡”在實現雲岡資源保存的同時，爲保護、研究、修復、展覽展示、公衆教育等多元利用，已經提供了無限可能。她還透露，“數字雲岡”聯合實驗室已被納入山西省重點實驗室的培育範圍，4月份將接受省相關部門現場評估。

談到“數字雲岡”下一步的建設和發展思路，雲岡研究院黨委書記張焯認爲，雲岡的數字化是手段，不是目的。目前，“數字雲岡”未來的發展方向已經明確，那就是爲雲岡的研究、保護和“雲岡學”的創立提供方法、提供動力、提供服務，這是雲岡數字化的生命所在。“數字雲岡”下一步的重點，是立足“雲岡學”的實際需求，實施過程中產生一系列採集、加工、存儲、展示以及元數據等標準，爲石窟寺和構建數字化博物館提供非常清晰的科學依據，在文博行業數字化行業標準制定、技術開發、數字資源產權保護等方面實現更強的推廣性和應用性。

他表示，習近平總書記2020年5月在雲岡考察時，對雲岡的工作給予了充分肯定，同時也給我們佈置了艱鉅的任務。雲岡人將不辱使命，堅守文博人的主責主業，自始至終地以保護文物、挖掘其文化內涵爲核心，矢志不渝地做好雲岡石窟的保護、研究和傳承利用工作，在增強文化自信、構建民族共同體方面發揮應有的作用。“數字雲岡”，未來可期。

山西晚報記者 呂國俊 通訊員 陳洪萍 圖片由受訪者提供

1、雲岡石窟美景與“數字雲岡”相得益彰。

2、上海寶龍美術館，“大美之頌·雲岡石窟的千年記憶與對話”展覽的最大亮點，是原大3D打印的可“行走”的雲岡第12窟“音樂窟”。

3、雲岡石窟第9窟數字化採集現場。

4、原大3D打印的雲岡石窟第13窟南壁七佛造像外出展覽。

5、2018年9月至12月，雲岡石窟第18窟單人VR展示系統在美國石溪大學展出。

6、雲岡石窟第13窟三維模型展示系統的虛擬漫遊與數字資源系統。

7、斯里蘭卡駐華大使參觀第18窟複製窟。