智慧博物馆发展的“以道御术”之法
——以北京自然博物馆为例

李 丽 郑 钰

一、引言

每一次信息技术的变革都对人类社会的发展产生强大的推动力，对博物馆也不例外。从现代意义上的第一座国家博物馆大英博物馆1753年正式对外开放，到20世纪60年代计算机应用的普及标志着第五次信息技术革命的发端，中间相隔两个世纪。博物馆从诞生的一刻起，就以实实在在、可视可见的“见证物”为标志和存在的基础，“看不见”的“信息”一开始与博物馆似乎并不相干。然而，倘若将语言、文字、印刷、电信的出现统统纳入信息技术革命，则前四次技术成果应用与博物馆的密切关系就不言而喻了。博物馆自觉地运用了前四次信息技术革命带来的成果，稳固了其作为新技术承载者、推广者和受益者的地位。而到了21世纪，伴随智慧博物馆建设风潮的到来，博物馆与信息化、数字技术的联系愈加紧密。

二、智慧博物馆是博物馆基本功能的智能化

2013年，随着智慧城市的建设，智慧博物馆的概念首次被提出。2017年，人工智能走出实验室，迈出了商业化应用的第一步，人类迎来“人工智能元年”，由此进入智能时代，智慧博物馆建设也进入快速发展时期。《中国智慧博物馆蓝皮书(2020)》对“智慧博物馆”的定义是：通过运用云计算、物联网、移动通信、大数据等新一代信息技术，感知、计算、分析博物馆的人、物、活动和数据信息，实现博物馆基本功能和管理活动智能化，提升博物馆服务、保护和管理能力，以达到研究、教育、欣赏之目的的新型博物馆形态[1]57。

智慧博物馆的范畴包括智慧服务、智慧管理和智慧保护，三者与博物馆的收藏、研究、传播、展示的基本功能相辅相成。换言之，智慧博物馆首先是“博物馆”，是围绕博物馆的基本功能布局和筹划的。经过几年的探索实践，智慧博物馆发展的信息化基础日渐稳固，其中智慧服务主要应用于网站、微信公众号、微博、短视频平台、APP等博物馆媒体传播，此外还包括展示和教育活动的智能化，如数字化展厅、虚拟展览、在线课堂、导览服务、志愿者服务等；智慧管理内容包括藏品管理、库房管理、科研科普项目管理、固定资产管理、OA等；智慧保护则主要指展厅环境监测、库房环境监测、安防消防监控等[1]5-7。

博物馆的基本哲学说到底是人与物关系的自然法则，这是博物馆安身立命的灵魂，即“道”所在，博物馆的核心功能是“道”的法理显像，智慧博物馆信息化构建当为博物馆核心功能服务，受“道”与“法”的支配，是处于从属地位的“术”或者“器”。在智慧博物馆建设的实践中，北京自然博物馆试图探索一条有自身特色的、“以道御术”的发展之路，即以博物馆本体和本质为主导，以丰富的馆藏标本为支点，运用新一代信息技术，全面推进智慧博物馆建设，特别是在最贴近观众需求、最有显示度的智慧服务方面，做了诸多有益的尝试。

三、北京自然博物馆“以术得道”的智慧之路

北京自然博物馆肇始于20世纪50年代，是新中国成立之初由国家斥资兴建的第一座自然博物馆。其前身是始建于1951年的中央自然博物馆，最初的馆址设在故宫的文华殿、传心殿和清史馆，1959年元旦在现址接待观众，成为“仰观宇宙之大，俯察品类之盛”的科普“雅园”。

(一) 疫情下的云传播策略

新冠疫情的爆发加速了全球数字化进程，无情的病毒使全球几万家博物馆不约而同地集体闭馆，这在现代博物馆二百多年的历史上几乎是绝无仅有的。联合国教科文组织(UNESCO)和国际博物馆协会(ICOM)发布的研究显示，新冠疫情期间，博物馆受到严重冲击，8.5万家博物馆曾闭馆，占到全球博物馆总数的近90%。联合国教科文组织的报告显示，在非洲和小岛屿发展中国家，只有5%的博物馆能够向其受众提供在线内容，全球近13%的博物馆可能永久关闭[2]。北京自然博物馆不得已闭馆后，乘势将酝酿已久的线下科普教育和展示活动搬上了“云端”。

1. 官网、公众号密集推送抗疫科普作品，原创作品科学发声

纵观人类发展史，科学技术是人类同疾病较量最有力的武器，人类战胜灾难与疫情，离不开科学发展和技术创新。原创漫画《北京自然博物馆给小朋友的一封信》，直观有趣地介绍了新冠病毒的防护，经北京自然博物馆官网发布后，今日头条、喜马拉雅等媒体纷纷转发，一时成为现象级作品；科学小品文《非常时期如何给爱宠消毒》登载于《北京日报》客户端，北京自然博物馆官网还上线了《古生物也得传染病吗》《给恐龙戴口罩 你不来围观吗》《当古人类遭遇传染病》等知识短文，及时普及抗疫相关知识，一定程度上缓解了公众的焦虑、恐惧心理。

2. 线下科普教育活动移师线上，直播录播异彩纷呈

2020—2021年，北京自然博物馆推出多场线上直播活动，包括《百度百科——行走的文明》《夜游北京自然博物馆》《中国恐龙的新家》《是谁点亮了人类祖先的生活与艺术》《追寻北京人》《“六一”云看自然博物馆》《北京自然博物馆神秘之旅》等；推出《我们从哪里来——“人之由来”》《多姿多彩的动物王国》线上讲解；推出7期“自然说”科普短视频及“科学家面对面——博物馆夜谈”之《城市鸮影》《森林中的天行者——长臂猿》线上录播节目；拍摄《藏品在说话》纪录片45集，在网上播映。全部线上内容点击量超过2000万人次，大约相当于场馆年接待观众量的10倍。

3. 网页静态模式数字博物馆开放，镇馆之宝纷纷亮相

在展品数字传播之路上，北京自然博物馆首先进行了网页静态模式的尝试，与百度百科数字博物馆合作制作并推出了北京自然博物馆“数字博物馆”。“数字博物馆”类似一个藏品展示库，在呈现方面，通过可缩放浏览的清晰藏品图片、文字说明、音频讲解等，让用户通过互联网观赏展品，便捷获取信息、了解知识。另外，“数字博物馆”还可以在PC端和移动端同步展现，增强了用户使用时间和空间上的随意性。“数字博物馆”页面共设置植物世界、人体奥秘、人之由来、现生动物、古哺乳动物、古爬行动物、无脊椎动物等七大主题分类，提供馆内11个主要常设展厅的90件主要展品清晰图片，共计2万余字的展品知识内容介绍。至2022年5月，“数字博物馆”项目已获得1.62亿次用户点击。这种形式不仅让观众可以便捷地搜索到自己想获取的信息，更能全面、系统、深入地了解北京自然博物馆特色展品。

(二) 动态全景虚拟展厅开启智慧传播新模式

正如基于云计算的云传播模式一样，智慧传播是云传播的智慧化，是基于智慧博物馆的传播模式[3]，它涵盖了虚拟展厅、专题网站、主题资源库、云展览、云讲座等众多内容发布形式，其目的与功能旨在“推进各项研究成果、展览、文物的云端呈现，延伸拓展观众的参观范围，获得超越文本、超越实体、超越现实的参观体验。”[4]线上展览、线上博物馆、虚拟展厅等集成了藏品数字化与展览展示智慧化等功能，成为博物馆普遍尝试的重要工作。因此，2020年的疫情突如其来之时，规模可观的博物馆线上展览、虚拟展厅等在线服务“扑面而来”。据国家文物局不完全统计，全国博物馆2020年春节期间共上线展览2000余项[5]。

在此基础上，北京自然博物馆开始从网页静态模式的展品展示向动态模式的展厅展示方向发展。首先对国内约50家博物馆的线上展览进行了浏览和调研分析，将已建成发布的线上展览概括为三种形式：展厅全景高清图片拍摄，展厅全景高清图片拍摄+展品图文，展厅全景激光扫描+展品三维图形浏览。以上三种形式都是基于对现实展厅或展览进行扫描，即将实体展览尽可能完全复制到网络空间中进行展示的一种虚拟展示方法。区别在于前者仅提供线上步进式实景浏览的可能，而后两者则分别提供点击热点浏览展品图片文字和点击热点浏览展品三维模型的增值体验。三种形式中，尤以提供了在三维扫描基础上实现的可360°旋转浏览展品的功能为最优。综合而言，这三种形式优点在于可以满足观众跨时空、沉浸式参观博物馆的需求，不足之处主要在于平台功能单一、扫描精度欠佳和观众互动性低等方面。在充分借鉴和利用既有虚拟展览经验基础上，北京自然博物馆推出了“云端自然”虚拟博物馆(见图1)。

图1 “云端自然”虚拟展厅界面

1. 空间全局3D视图和全景图片技术结合呈现云端展厅

尽管数字科技企业和业界人士对于虚拟展厅的理解已经不仅仅限于将实体展厅搬上云端，也有博物馆研究者根据展厅与实际展览或展品的关联程度将虚拟展厅进行了克隆型、重组型、完全型的分类[6]。但现阶段，我国博物馆事业整体尚处于发展过程中，且呈现区域发展不平衡的特点，公众对博物馆利用率并不高，尚未达到充分利用博物馆提升公民科学文化素质的目标。考虑到博物馆的教育服务功能，目前的虚拟展厅建设仍需聚焦于满足不能亲自前往博物馆参观的观众需求，即体现出虚拟博物馆与现实博物馆二者互为依存的关系：虚拟博物馆是对实体博物馆功能的拓展与补充，实体博物馆是虚拟博物馆的基础，后者决定前者，前者依附于后者。虚拟博物馆与实体博物馆共同生存、互为补充、相得益彰[7]。对北京自然博物馆而言同样如此，全国范围内仍有大量公众尤其是未成年观众尚未有机会真正走进北京自然博物馆，因此将现有展厅进行“克隆”的虚拟展厅建设形式仍有其必要性和重要意义。在一期建设阶段，首先选择了“无脊椎动物”“古哺乳动物”“人之由来”三个较近完成改造的展厅先行搬上云端(见图2)。

图2 “古哺乳动物”虚拟展厅全景

在技术上，选择采用激光扫描场景的模式。比起三维场景建模及仿真技术真实性差、沉浸感不足的缺点，三维激光扫描场景技术结合了空间全局3D视图和全景图片的空间展示方式，采集相对简单、数据少，能够去除不必要的冗余信息从而减少操作运行负担，无需硬件加速就能在PC端和移动端上实时运行，并且不需要特殊设备就可以让用户与虚拟场景产生交互，这些都是用三维场景建模和普通全景图片拍摄手段所无法匹及的。

2. 三维激光扫描和摄影测量技术呈现云端展品

接下来，对虚拟展厅的展品展示手段进行分析。从虚拟展厅用户体验的角度出发，将展品进行三维扫描及后期加工，让用户可通过鼠标操控以及手机屏幕触摸滑动，对三维展品模型进行360°甚至720°旋转浏览是获得最佳体验感的呈现方式，而且这种技术业已成熟，已被广泛应用于博物馆藏品数字化加工和数字化管理方面。这一技术能以无接触、无损害、全方位完全数字化的方式准确、有效地记录藏品真实信息，并能在虚拟现实领域以生动的、交互的手段集中展示。对于博物馆而言，该技术不仅在资源共享和扩展藏品展示空间上具有现实意义，而且也是智慧博物馆数据中心的建设基础。但是，使用三维技术采集和加工的图像数据存在的最大缺点就是数据量太大，会产生使用过程中运行不畅、卡顿严重的现象，因此必须控制展示的展品数量。几经考量，“云端自然”虚拟展厅最终确定对43件展品进行三维数据采集。

针对不同的三维数据采集技术特点，主要采用了三维激光扫描和摄影测量两种技术。三维激光扫描技术通过激光扫描被测物体，高效、高精度地测量被测物体表面的三维坐标，被主要应用于大面积三维重建，如虚拟展厅中可以看到的披毛犀骨骼标本(见图3)。摄影测量技术主要基于数字影像和摄影测量基本原理，特点是便捷灵活，在分析被测对象纹理图像的同时能够快速获取其集合空间的关系，通过摄影测量技术可以清晰、准确、完整地获取藏品表面的纹理色彩信息，同时还具有采集成本低、速度快的优点，这一技术和三维激光扫描技术在对大多数展品进行数据采集时被组合应用。另外，考虑到数字化展品的未来应用，在过程中即同时进行各级别和用途数据的加工保存，包括虚拟展厅展示应用、标本复制应用、一般研究应用和藏品管理系统应用等，不同用途对应不同等级的数据，小型展品精度可达到0.1mm。所有展品的三维采集数据经过优化以后，使用web3D技术搭载到页面端，实现跨平台浏览观看，达到广泛传播的目的。

图3 披毛犀三维模型

3. 多样化数字资源呈现云端史前场景

为了体现虚拟展厅功能的丰富性，除了提供数十件展品三维模型数据可供720°在线浏览之外，还根据北京自然博物馆自身特点和观众特点进行了个性化设计。虚拟展厅的展陈内容和展品以古生物、古人类为主，尤其涉及了一些个体小而且大部分已经灭绝的古无脊椎动物。这类展品即使做了三维扫描数字化处理，也依然是化石。而自然科学类博物馆一直是未成年人满足好奇心和体会自然乐趣的空间，即使是虚拟博物馆也应该提供相符合的教育产品和服务。因此，在设置展品热点的时候，除了43件展品的三维模型，还提供了其他丰富的数字资源。如展厅中原先有不少显示屏，播放展览知识相关的科普动画等视频短片，我们将这些动画视频放在虚拟展厅中，当观众点击展品热点时，就可以更深入地了解展品知识信息。再比如实体展厅中原本只呈现和政羊头骨化石，在专业人员帮助下，我们利用这种古哺乳动物的数据资料进行三维建模之后再进行贴皮处理，制作成复原动画(见图4)，目的在于让观众不仅可以跨时空、近距离、随意浏览展品，还能够“穿越”亿万年见识到古生物的“生前样貌”。

图4 和政羊复原模型

4. 数字虚拟技术打造AI人物助力云端传播

建成后的北京自然博物馆虚拟展厅被命名为“云端自然”，但是虚拟展厅的搭建完成并不意味着智慧传播的真正实现。学界对于传播的定义尽管纷繁，但广泛地认可传播是指“两个相互独立的系统之间，利用一定的媒介和途径所进行的、有目的的信息传递活动”[8]。就像现实中的博物馆如果缺少观众参观体验反馈，传播过程就无法完成。北京自然博物馆采取了与国内头部网络公司合作的方式进行“云端自然”虚拟展厅的专门传播推广。邀请明星艺人通过转发或互动视频、文案的方式，围绕代表性展品进行内容介绍，引导网络用户围绕展品发散思维进行想象，加深用户对活动的兴趣和互动，通过流量宣推来提升用户感知，引发更多用户进入虚拟展厅进行游览，深入了解展览展品。2022年4月，国内首个以知识普及为角色定位的AI科普人物“度晓晓”进入年轻网民视线，AI少女、“人类练习生”以及各种虚拟人物设定成为视频直播网站热门。该AI人物是一款基于建立在对话式人工智能操作系统的养成类虚拟助手APP，是建立在网络知识搜索服务功能上的创新和尝试。因为她能够为用户提供权威且精准的知识服务，而且在与用户的交互中又能默默学习人类的思维，进行自我进化和共同成长，因此代表了未来的搜索形态和人机互动趋势。AI人物度晓晓所代表的科技、创新、探索、互动等等意涵与“云端自然”虚拟展厅的功能及内涵有着天然联系。2022年4月30日，AI人物度晓晓与“云端自然”合作推出了时长1小时的专场直播和观众在线互动活动，当晚超过26万人参与。截至2022年5月5日，“云端自然”虚拟展厅全网累计传播量超过3.7亿次，上线两周时间内点击量已超过100万次。

信息技术与博物馆之间的关系是什么？是隔阂或生搬硬套，还是互为倚重？博物馆始终以传承与传播人类文明为存在的使命及意义，而信息技术在多样化永续保存人类文明、突破时空界限传播知识方面自带本领，这样的“天作之合”让人对智慧博物馆未来图景抱有乐观期待。

四、重塑未来博物馆，我们将如何考量“智慧”？

2022年“5·18国际博物馆日”当天，国家文物局发布的数据显示：2021年我国新增备案博物馆395家，备案博物馆总数达6183家，排名全球前列。5605家博物馆实现免费开放，占比达90%以上。2021年全国博物馆举办展览3.6万个，教育活动32.3万场。虽受疫情影响，全国博物馆仍接待观众7.79亿人次。策划推出3000余个线上展览、1万余场线上教育活动，网络总浏览量超过41亿人次[9]。博物馆事业壮大的同时，其话语表达也日益体现出跨时空、参与、体验、交互不断增强的新特征，数字技术、大数据、云计算、数字孪生、新媒体、虚拟现实等等已悄然改写了博物馆的发展轨迹。

(一) 技术和数字化架构需包容和契合博物馆的可持续发展

可持续性是在不牺牲后代资源的前提下满足当代需要，“钓而不纲，弋不射宿”的生态友好延续了上千年，博物馆愈久愈弥足珍贵，在可持续发展建设中具有关键价值。2017年以来，人工智能的商业化普及在全球加速，技术和数字化应用将是博物馆的一个重要的潜在增长点。无论是对博物馆专业人员还是观众而言，技术和数字化——不管怎样解析，充当中介乃至为我所用——都已日渐商业化[10]。但由于当今世界正处于新一轮科技革命的浪潮，技术进步非线性特征明显[11]，智慧博物馆信息化架构中的设计要素、技术路径、业务体系、数据流程应具有弹性、可扩展性和包容性，应充分考虑博物馆未来业务的拓展性、开放性和成长性，只有信息技术与博物馆真正契合对接，才能有效地促进智慧博物馆的可持续发展。

(二) 智能化强大的还原功能延伸了博物馆保存记忆的功能

保存记忆是博物馆最具专业特征的使命。从社会层面讲，“前事不忘，后事之师”，记忆是使人感到幸福的体验之一；从自然层面讲，自然博物馆的标本正是自然界记忆的凝结，展览则对记忆的诠释和呈现。更难能可贵的是，博物馆在解读记忆的时候，是有可能、有机会跳出主流社会科学范式的约束，修正记忆的偏差，回归记忆的真实。此刻，物联网、大数据、区块链等技术能够帮助人们抽丝剥茧般呈现记忆的每一个细节，还原事物本真。

(三) 智慧博物馆生成了新的文化体验及传播形式

博物馆不仅具有传播知识的功能，而且具有传承文化的使命，追捧新技术的青少年对知识文化的接受方式已经进入新纪元。目前，欧美、日本等地区博物馆普遍意识到，他们接待的观众群体老龄化趋势明显，吸引更多青少年对博物馆产生兴趣是全球博物馆界共同面对的课题[12]。智慧博物馆以新的文化体验和传播方式吸引青少年重回童年无忧无虑“玩转博物馆”的快活状态。日新月异的人工智能、云计算、量子计算、ARVRMR、区块链等亮眼技术，能激发青少年好奇心，使其获得新体验、新感受，拉近了他们与博物馆的距离。

五、余论

越来越多的思想家认识到，科学是一把双刃剑，它极大地为人类谋福利的同时，也给人类造成极大的损害。像任何事物一样，科学的每一个发展过程中，利和弊是孪生兄弟。回归本真的博物馆，是我们现在打算塑造的智慧博物馆吗？如果我们迫不及待地拿出重塑博物馆的解决方案，以技术为敲门砖行商业化营销，囫囵吞枣地把“颠覆性技术”放到博物馆里作试验，又或者博物馆界对新一代技术缺乏训练和慧眼，只是停留在点缀层面，都是对博物馆缺少起码的敬畏和信仰，对技术的迷信或漠视都是不可接受的。唯有“以道御术”，方能“以术得道”，未来博物馆该有的样貌，始终召唤着我们不断地发现和研究。