无机质文物价值认知关联技术研究

北京科技大学教授、博士生导师、北京科技大学科技史与文化遗产研究院院长潜伟

中国古代的文物大类当中，金属文物包括金属、青铜器、铁器、陶瓷、玻璃，它实证的展示了中华文明起源和发展的历史脉络，也是中华文明灿烂成就、中华文明对世界文明重大贡献的实物见证，对它的研究具有非常重要的意义。价值认知在文物中包括两个部分，第一个是跟我们今天主题相关的信息提取，也就是文物的关键信息系统的获取与科学表征；第二个部分是如何阐释，需要运用自然科学、人文社会科学多学科交叉融合才能揭示文物的历史、艺术、科学等诸多价值。

目前的情况是，无机质文物存量大、种类多，但是基础研究相对薄弱，技术能力也不足，导致文物保护与活化利用的支撑不够，产生了一系列问题。例如，珍贵文物的标本信息提取与有效利用的问题，无机质文物制作技术的工艺复原问题，特别是无机质文物分析数据的可通约性以及数据的整合与共享问题。因此，在重点研发计划中，北科大上规所、上海光基所、北大、故宫博物院等几家单位联合组成团队，对无机质文物的价值认知的关键技术进行了一些研究。这些研究主要分为三个方面：首先是基础层面，这里既包括对无机质文物科学认知方法体系的整合，也包括标准参考物质的研制、一些分析检测的关键技术的获取，这些工作是为了更好地获得文物科学认知并理解其成分结构工艺功能的关系。在这个过程中，会形成大量的数据，进而形成标本库和数据库。在这个基础上再重新综合阐释，以获得实证文物发展的无机质文物价值阐述体系。

首先基础研究层面，包括标准物质的研制、标准规范的建设以及新方法的开发等，最终形成一个整体的方法体系。例如，根据中国古代青铜器、陶瓷、玻璃器的成分特点，专门研制了一系列标样，弥补了高锡青铜、高钾高钙陶瓷、多种玻璃分析的空白，得到了这样一批完整的标样，在国际上也属于全新的一套标样体系。

在无损分析方法方面，特别是针对腐蚀程度较严重的文物，如陶瓷和玻璃等，采取了新的方法。例如，对于非均质的瓷釉，采用了元素分布和颜色光谱联用的办法来获取信息提取，并建立了一个匹配的模式，从而得到它的化学成分、制作工艺、显微结构、呈色机理之间的关系。这种方法也可以用来评估瓷釉腐蚀的情况。举个例子来看，江西吉州窑低温釉的分析一直是一个难题。通过元素分布信息的提取以及颜色光谱信息的利用，可以了解铁铜等离子着色的情况，还可以知道导致多风位的光谱特征，从而更精准地了解其成分。对于玻璃材质的文物来说也是如此，由于其体积小、成分复杂，采用了光学断层相干扫描OCT来获得其内部的物理结构信息，并综合运用显微、XRF等方法来获取制作加工工艺信息。这些方法有效地避开了高度风化的区域，获得了定量的成分信息。举个例子来说，河南徐家岭楚墓出土的蜻蜓玻璃珠，其内部结构和化学成分的关系就可以通过上述方法获得。

以上这些方法综合起来可以形成一个可移动文物多元信息提取方法体系。这本身就是一个知识管理的过程。例如在陶瓷文物的信息提取过程中，既有文物分类方法的选择，也有提取的工作流程以及最终的操作手册的制定。通过这些手册，人们可以按照上面的步骤来逐步获得文物特别是其科技内涵。

第二个方面是平台搭建。平台层主要建立共享的数据库和标本库，以及面向未来的无机质文物科学研究平台。数据库和标准库的形成首先是通过共建单位实现标本库的内部共享，然后做到异地存储、统一管理以及数据汇集。这些工作完成后就可以实现将来可以扩大共建的目标。形成标本库的前提是对标本资源平台建立相应的标准。去年文物保护的八项标准中有四项都与标本库相关，这充分说明了建立相关标准的重要性。

目前，实体的标本分别存放在北科大、故宫、上海光机所、上海硅酸盐所；金属文物的标本目前是1600多件相关的科技数据。有了标本，它的信息通过共享实现应用逻辑技术各个层面的共享，系统当时讲了部署，既有本地的也有集中的，采用的是云部署，方便大家统一管理。再说数据库方面，数据库有两方面的来源，一方面是标本本身自带的这些数据，另外就是前人分析检测研究几十年来积累下来的各种数据，怎么把它统一进行数据的可视化展示和数据化分析，这是很大的工程。也从基础、范围、形式各个方面形成了数据共享的一些规范性文件。

在数据库建设中以陶瓷为例，前台后台使用了不同的标签，数据结构既有结构性的也有非结构性的，采用相应的编程实现框架的建设。同样也是对数据共享这块形成了一系列的规范性文件，正在设计这样一些行标的条件。这样的话能够实现标本库和数据库系统之间的共享功能的开发，在应用层、逻辑层、技术层，标本库和数据库之间的互联。

接下来是数据库方面的内容。界面使用的是一个GIS系统。首先是遗址的选择，可以选择不同的遗址，也可以按照省份选择。之后还可以选择文物的信息、标本的信息。标本信息录入当然有一个界面，更重要的是科技分析数据在这里查找和展现。把这部分选择下来可以形成Excel表供今后使用。比如获得这样的数据以后形成Excel表之后还可以进行进一步的数据挖掘和分析工作，包括基本的运算、聚类分析、对应分析、时序分析、支持向量级等等，最终输出可视化的结果。这是整个平台搭建的情况。

最终目的是为了体现最终价值，解码中华文明基因，构建实证文明发展的无机质文物价值阐释体系，这里边从三个层面来看。首先，这些数据汇总之后可以获知各类文物——金属、陶瓷、玻璃它们的制作技术发展的谱系。在这个基础上，还会知道金属文物、陶瓷、玻璃制作技术之间存在的关系，以及跨文化、跨区域的技术交流和物料流通的相关信息。最后是针对无机质文物实证资源技术和中华文明发展整体的考虑。比如，通过相关数据可以总结出中国古代青铜器生产的制作技术谱系——从合金成形、链接工艺、表面加工到时间地点序列的关系形成的相关谱系，瓷器也是如此。从原料釉的配方制备、化妆土工艺、装饰工艺、窑炉形制和烧成技术相关的信息，把它提取整理，配合体现出来的釉的颜色等等，会得到一个瓷器制作的谱系图。

在价值阐释方面，如果按照时间顺序来看，无机质文物对中华文明整个发展有几个亮点，比如在中华文明起源的早期，青铜冶炼技术扮演非常重要的角色。除了零星的、散的文物情况，把数据整合起来会发现青铜器成分的分布有一定的规律。按照时间、空间，这些规律都是对中华文明探源工程有重要意义的。钢铁技术对秦汉帝国形成非常重要，时间、空间的节点都指在中原地区的战国之后大批的铁器出土，而且形成了中国以生铁和生铁制钢技术为核心的钢铁技术体系，同时这里面还有反映出来的在汉代非常著名的各种铁工官匠制度，中央和地方如何控制物质生产的情况，这也是对帝国的形成和发展有重要意义的。

丝绸之路沿线无机质文物技术交流方面，它的很大载体就是各种金属陶瓷玻璃交流，我们一个一个节点把它串起来其实就是一幅很美好的技术和文化交流互通的场景。再往后宋元明清手工业的生产，瓷器、金属器非常丰富，它反映出来的其实是和当时的社会文化生活密切相关的一些东西，比如张献忠的江口银文物分析结果我们找到了很强的规律，还有发簪银饰品银簪贵族生产的制作工艺比较繁复，平民阶层就比较差一点，本身也反映出社会分化的情况。

总结起来，可以说在中华文明起源这方面，无机质材料技术资源与中华文明早期发展相关；官窑御窑体制与宋元明清国家制度及技术成就；早期钢铁生产体系及铁工官制度与秦汉大一统帝国；海上丝绸之路沿线无机质材料技术与产品交流。

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