科技為千年文物“把脈”:當懸空寺裝上“聽診器”,莫高窟飛天擁“數字分身”
2026-08-25 國際創意與可持續發展中心

  山西恒山翠屏峰的絕壁之上,懸空寺淩空嵌于半山崖龕,紅墻飛檐層疊錯落,迄今已有1500餘年歷史。甘肅河西走廊的鳴沙山下,莫高窟的千佛飛天穿越1400餘年時光,依然衣袂飄飄。兩座相距千里、形制迥異的國之瑰寶,如今正被同一股力量重新連接——科技。

  一邊是給木構古建植入"傳感神經",一邊是讓壁畫彩塑在雲端"永生"。一土一石、一木一畫,中國式文物保護的現代化路徑,正在這兩條平行的技術脈絡上同步延展。

  懸空寺:給1500歲的榫卯結構裝上"聽診器"

  懸空寺的"懸",是選址巧思、力學原理與選材智慧的極致體現。工匠先在堅硬的石灰岩上鑿出深石窩,選取耐腐防蟲的鐵杉木以桐油浸泡防腐,將27根錐形鐵杉木作為橫樑,2/3嵌入岩體,木梁後端加木楔撐開形成自鎖固定結構;外露梁頭立柱分散側向應力,所有梁柱、樓板、欄杆以榫頭榫槽緊密扣合。全寺不施一釘一鉚,完全依靠榫卯咬合串聯梁柱,再加上天然山體庇護,讓這座古寺在歷經風霜、多次地震後仍穩固矗立。

  然而,這座"天下巨觀"正在承受前所未有的壓力:旅遊旺季單日客流平均達3萬人次,加上周邊施工的環境振動、山體風化、雨水沖刷,以及大同盆地存在的地震風險,多重因素疊加為古建保護帶來嚴峻挑戰。

懸空寺

  科學摸排健康狀況、排查潛在風險,是文物抗震保護的關鍵。2026年4月,山西省地震局在懸空寺南北樓的梁、柱及棧道等40個關鍵節點布設了分佈式光纖傳感網絡,建成"結構健康監測與振(震)動風險感知系統"。

  這套系統仿佛給古建植入"傳感神經"、裝上"聽診器",能在不破壞結構的前提下,實時監測地震、工業振動及人流走動帶來的微小荷載,為結構健康風險預警和遊客調控提供科學依據。

  依託光纖技術抗干擾、無損傷的優勢,系統可精準監測天然地震、工業施工振動及人流荷載變化,通過多源數據融合量化評估建築穩定性。與此同時,懸空寺內部還安裝了古建築專用多功能紅外長短波複合探測器,具備高清可見光圖像人工智能識別火災功能,能實時監測溫度場動態分佈,及早發現早期陰燃火災隱患。

  在監測之外,剛性限流同步落地。今年4月1日起,懸空寺實施更嚴格的總量管控,每日開放登臨名額不超過2475個,並計劃逐年減量。由於每日登臨名額有限,大多數遊客無法登臨懸空寺——為了彌補這一遺憾,景區在平地推出MR(混合現實)項目"靈境懸空",遊客頭戴MR眼鏡,便能獲得飛躍至寺廟上空的遊覽體驗,沉浸式觀賞寺內唐代造像、明代泥塑、歷代碑刻,直觀感受懸空寺的力學結構與依山選址的地理奧秘。

  夜幕降臨,上千名遊客在步道靜待大型實景光影演出《何以懸空寺》啟幕。超3.7萬平方米的翠屏峰絕壁化作巨型裸眼3D熒幕,千米崖壁動態還原北魏工匠開山造寺的全過程:光影勾勒榫卯搭建、樓閣逐層懸挑、匠人腰繫繩索懸空鑿岩。靜態文物在夜色中"活"起來,既激活了渾源縣的夜間經濟,也為古建活化利用探索出新路徑。

  莫高窟:讓千佛飛天在數字世界裏抵禦時間

  與懸空寺的"結構守護"不同,莫高窟面臨的挑戰來自另一維度——風沙風化、遊客呼吸加速壁畫老化。破解之道,是用數字技術在雲端為文明留存備份。

  這場關於文物"永生"的探索,始於20世紀80年代。敦煌研究院開啟數字化嘗試,逐步融合文物保護與數字技術,使得文物"永久保存、永續利用"成為可能。截至目前,敦煌研究院已完成323個洞窟的高精度數字化採集、251個洞窟的結構三維掃描,以及227個洞窟的全景漫遊製作。螢幕上呈現的壁畫清晰度甚至超越實地觀賞,那些曾需攀梯細看的細節,如今一覽無余。

2024年7月22日,遊客借助VR設備沉浸式遊覽莫高窟第285窟虛擬場景 新華社記者 郎兵兵 攝

  在莫高窟,"飛"起來欣賞這座經典洞窟,已成為許多遊客的獨特記憶。由敦煌研究院推出的"尋境敦煌——數字敦煌沉浸展",依託VR設備,讓遊客"置身"于高精度立體還原的第285窟,零距離觀賞千年壁畫、360度自由探索洞窟細節,還能體驗翱翔于窟頂的奇妙視角。自2023年9月推出至今,"尋境敦煌"已吸引超過8萬人次參與。

  數字技術不僅重塑了人與洞窟的交互方式,也讓文物保護工作更加方便。莫高窟第44窟窟內壁畫面積近350平方米,壁面曲率變化大,採集難度較高。如今,在數字技術助力下,工作人員架設高清相機,沿軌道便可逐行採集壁畫圖像。億級像素二維圖像的無差錯自動拼接軟體和多源數據融合的跨尺度三維重建軟體等的應用,大幅提升了圖像處理效率和品質。

  真正改變遊戲規則的是人工智能的介入。

  "通過學習數萬張高清壁畫底片,AI大模型能識別出比髮絲還細的早期病害,實現'像素級'檢測。"敦煌研究院保護研究部副部長汪萬福説,人眼難以察覺的地仗層微小空鼓,人工智能可通過光譜和多光譜圖像分析提前預警。

  這是文物保護範式的一次根本性躍遷——從"事後補救"轉向"事前預防、事中管控"。通過對傳統文化符號的重新詮釋,生成式AI推動傳統敦煌文化藝術的創新轉化:"敦煌心箋"小程式將飛天、九色鹿、蓮花等經典符號幻化為動態插畫;"數字藏經洞"數據庫平臺共發佈藏經洞文物數字資源11090卷(件)、圖像72810幅,訪問者來自33個國家和地區,公眾可以"穿越"晚唐、北宋、清末等歷史時期,親身感知千年文脈的流轉。

  今年7月,敦煌研究院數智實驗室正式啟動,將依託"數字敦煌""敦煌學研究文獻庫"等平臺,利用AI、大數據、VR等技術,圍繞敦煌文化、敦煌學、流失海外文物數字化復原等領域深化研究。"下一步,我們將深化敦煌學與數字智慧融合,構建敦煌學數智研究平臺,讓文物'永葆青春'。"敦煌研究院副院長俞天秀説。

  科技賦能文保的中國方案

  懸空寺與莫高窟,一木一石、一北一西,看似兩條並行的技術脈絡,卻在底層邏輯上高度契合——它們都是"借助科技力量,在保護與開放之間尋找最大公約數"。

  首先是預防性保護的理念革新。懸空寺用光纖傳感網絡實時捕捉結構振動響應,莫高窟用AI光譜分析提前預警壁畫病害,二者都將文物保護從被動搶救轉向主動預防。恒山風景名勝區管理中心懸空寺管理所副所長高梟的話頗具代表性:"我們需要根據它們'身體'的實際情況制定個性化保護方案。"

  其次是"線上分流、線下減負"的開放策略。懸空寺通過每日登臨不超2475人的剛性限流,配合MR"靈境懸空"和《何以懸空寺》夜遊演出,讓無法登臨的大多數遊客獲得替代性體驗;莫高窟通過數字展示中心前置觀影縮短洞內停留時間,配合"尋境敦煌"VR沉浸展,實現"窟內文物窟外看"。兩條路徑殊途同歸——用數字世界承接無限的文化消費需求,讓物理本體得以休養生息。

  最後是活態傳承的敘事創新。懸空寺的《何以懸空寺》讓千米崖壁動態還原北魏工匠開山造寺的全過程;莫高窟的"尋境敦煌"讓遊客360度自由探索洞窟細節、體驗翱翔于窟頂的奇妙視角。科技不再是冰冷的監測工具,而是成為連接古今、轉譯文明的"翻譯器"。

  渾源縣文物保護研究中心主任楊毅曾感嘆:"只需要幾根懸臂梁承載住建築重量,就能歷經上千年卻不腐不朽,它是建築史上的一個奇跡。"而今天,這份奇跡的延續,不再僅僅依賴鐵杉木梁與榫卯自鎖。當懸空寺的梁柱裏埋入光纖"神經",當莫高窟的飛天在雲端獲得"數字分身",中國傳統建築"借架空以適配山地環境"的營造理念,與"永久保存、永續利用"的數字化理念,在0與1和榫與卯之間,完成了跨越千年的對話。

  在傳統與現代的交融中,中華民族"天人合一"的營造智慧與"防患未然"的科技理性,正共同將東方智慧繼續傳揚。

  綜編自新華社、人民網等

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