大數據時代背景下的文化遺產保護

桑振群++張小波++呂俊佳

2012年2月，美國《華爾街日報》發表了一篇題為《科技變革即將引領新的經濟繁榮》的文章。文中大膽預測，“我們再次處于三場宏大技術變革的開端，它們可能足以匹敵20世紀的那場革命，這三場變革的震中都在美國，它們分別是大數據、智能制造和無線網絡革命”[1]。

文化遺產是記錄歷史的坐標點，也是地域文化、特定文化的基因庫，更是一個地域，一個群體可提升的文化資源與實力。[2]當前世界各國在面對經濟發展與城市化進程加速發展中對自身文化遺產的沖擊紛紛加大保護力度和投入。隨著大數據的地位日益凸顯，大數據已經深入社會各個領域，對文化遺產保護領域形成了強力沖擊，

一、大數據時代概述

（一）大數據時代背景

在20世紀80年代初期，我國已經有些專家學者提到了海量數據的加工管理，由于計算機網絡技術的落后使得大數據未能引起重視。隨著互聯網技術的不斷成熟，計算機技術的廣泛應用，更多設備和終端接入網絡，催生了大量各種形態的數據，并呈現出爆炸式的增長趨勢。2012年6月，國際數據公司IDC的報告顯示全球數據量達2.7ZB，預測2020年全球數據量將達到35ZB[4]。

隨著大數據時代的到來，數據已經涉及全世界每一個領域，已經成為一種重要的生產要素。美國政府對大數據極為重視，將其上升到國家戰略層面，奧巴馬稱之為“未來的新石油”。[5]2012年3月，白宮科技政策辦公室發布《大數據研究與發展倡議》，涉及6個部門，投資2億美元，用于提升收集利用龐大的數字資料的能力和分析處理獲得真知灼見的能力，以協助加速科技創新的步伐，轉變教育和教學模式，強化國土安全。2012年，英國牛津大學教授維克托.爾耶.舍恩伯格在其著作《大數據時代》中說，“大數據正在改變人們的生活以及理解世界的方式，而更多的改變正蓄勢待發”。

如今，大數據已深入社會各個領域，它能夠對全世界的發展產生深遠的影響。大數據的應用范圍非常廣泛，與大數據相關的很多問題都引起了專家學者們的重視，并得到研究和發展。

（二）大數據的概念和特點

大數據是一個很抽象的概念。根據維基百科的定義：“大數據是指無法在一定時間內用常規軟件工具對其內容進行抓取、管理和處理的數據集合”。[3]這只是對大數據概念的定義，其內涵還應包括采集數據、存儲數據、傳輸數據、分析處理數據的行為，以及大數據技術工具等。大數據涉及經濟、軍事等社會眾多行業和領域，并具有以下特點：

1.數據量大。大數據的首要特點是數據量大。在現實世界中，數以百萬計的傳感器被嵌入到各個設備中，每天都會產生龐大的數據，原有計量單位已遠遠不能滿足數據量的需要，所以用于計量數據量的單位已從MB、GB級躍升到ZB、EB級別。目前，全球數據量達到2.7ZB，而歷史上所有數據量大約是5EB。

2.數據類型多。大數據的特點是類型多。大數據不僅呈現爆炸式增長，還存在類型變異的現象。原來的數據是結構化數據，可以用二維表結構存儲在數據庫中。隨著計算機網絡技術的不斷發展，數據的來源十分廣泛，由此產生了非結構化數據形態，例如電子郵件、音頻、視頻、辦公文檔、圖片、地理信息等。非結構化數據用數據庫二維邏輯表來表現非常困難，而且傳統的數據處理方式也很難處理。

3.處理速度快。大數據處理遵循1秒以內定律。要想在快速變化的形勢面前贏得先機，就必須將海量復雜的數據快速、及時、高效的處理，才能產生更大的價值。

4.價值密度低。數據量越小，價值密度越高；數據量越大，價值密度越低。數據量的大小和價值密度的高低是成反比的。如何通過強大的大數據技術迅速完成對海量復雜的數據實現價值“提純”，是大數據時代亟待解決的難題。

二、文化遺產保護概述

文化遺產保護科學屬于文科和理科相互交織的一門學科，主要內容包括對文化遺產保護環境的研究、對文化遺產材料性質的研究以及對文化遺產修復技術的研究。

（一）文化遺產保護的概念

文化遺產保護包括物質文化遺產保護和非物質文化遺產保護。物質文化遺產是具有歷史、藝術和科學價值的文物，包括古遺址、古建筑、古墓葬、石刻壁畫、近代現代重要史跡及代表性建筑等不可移動文物，以及歷史上各時期的重要實物、藝術品、手稿、文獻、圖書等可移動文物；在建筑式樣、分布均勻或與環境景色結合方面具有突出普遍價值的歷史文化名城（街區、村鎮）。

非物質文化遺產是指各種以非物質形態存在的與群眾生活密切相關、世代相承的傳統文化表現形式和文化空間，包括傳統表演藝術、口頭傳統、民俗活動和禮儀、與有關自然界和宇宙的民間傳統知識和實踐，以及傳統手工藝技能等。

文化遺產保護這一概念里，“保護”這個詞具有著多重含義：一是要對環境進行嚴格控制，可以把因為環境因素而引發的文化遺產材料老化變質現象扼殺在萌芽狀態；二是要采取一些人為手段，使文化遺產自身材質保持穩定狀態；三是對文化遺產進行修復處理，防止文化遺產繼續老化變質，使其組成材料重新恢復穩定狀態。所以，文化遺產保護工作不僅是科學，更是技術，它有著獨特的研究內容和方法。

（二）文化遺產保護的內容

1.文化遺產環境的研究。文化遺產保護中的環境與我們通常所說的環境是不一樣的，一切可以對文化遺產保護產生影響的外界因素都可以歸納到文化遺產保存環境的研究范圍里。文化遺產保存環境研究的任務包括途徑、方式和規律等。在文化遺產保護過程中，許多外界因素會對其造成不同程度的影響，但是也不可能把所有的文化遺產都放到暗無天日的環境里進行保存，那么文化遺產保護就失去了價值。

2.文化遺產材料的研究。外界環境因素給文化遺產材料老化變質只能算提供了部分條件，文化遺產能不能長期被保存下來，構成文化遺產的材料性質才是關鍵點。[6]文化遺產材料研究就是要應用物理、化學、生物、計算機、網絡等領域的研究方法來對文化遺產材料的組成和性質進行研究。這樣可以清楚地了解文化遺產材料的老化過程，制定有針對性的保護措施。

3.文化遺產修復技術研究。文化遺產的修復工作包括2個方面：一是針對出土時已經破碎不堪的文化遺產，為了將其進行利用而完成的修復工作，又叫作修整復原[6]；二是為了保護文化遺產而開展修復，在文化遺產呈現極快的老化速度，并且很嚴重時，此時就一定要對文化遺產實施修復以延長其存在的時間。文化遺產修復的最終目的是使文化遺產更好、更久地保存下來。

文化遺產修復技術也包括兩個方面：一是修復材料研究；二是修復工藝研究。文化遺產的修復工作和修復技術之間的關系是既獨立又聯系，相輔相成。只有將兩部分有機結合，才能夠形成完整、有效的文化遺產保護。

三、大數據時代文化遺產保護建設應具備的能力

（一）強大的數據傳輸存儲能力

當前，大數據移動是文化遺產保護工作的最大開銷。同時，現有文化遺產保護系統的數據存儲能力遠遠不能滿足數據量的增長需求，這使文化遺產保護工作中大數據的傳輸存儲面臨著重大挑戰。因此，文化遺產保護系統應具備超大容量的數據存儲能力，存儲容量變得更大是傳輸時延變得更小的保障，保證整個系統能夠智能、快捷地存儲各類數據，具備良好的持續性、兼容性、抗毀性和可靠性；同時文化遺產保護系統也要具備強大的數據傳輸能力，能夠使大數據順暢高效地傳輸流動。

（二）強大的數據獲取能力

一是加強現場環境數據獲取建設，包括建設固定監測網絡和發展各種移動設備，獲取文化遺產保護的空間內地形、固定設施等各種要素的數據；二是加強保護單位數據獲取建設，通過人為管理對文化遺產保護單位的人和物進行統計分析完成各種數據的采集，為文化遺產保護決策提供依據；三是加強文化遺產保護技術的數據獲取建設，通過收集研究各種文化遺產保護技術，按照種類、特點、實現等要素采集技術數據，建設文化遺產保護技術數據庫。

（三）強大的數據處理能力

大數據傳輸、存儲和獲取能力的提升只是解決大數據時代文化遺產保護系統建設的基礎問題，而如何從海量、冗雜的大數據中剝繭抽絲，智能識別、自動分析、循環處理有價值的數據信息，用于幫助文化遺產保護工作者更好地做出決策是關鍵的問題，也是大數據技術應用于文化遺產保護系統建設的核心意義。因此，大數據時代背景下，文化遺產保護系統必須具備強大的數據處理能力，“去其糟粕，取其精華”，從原始大數據中，提練處理出有價值的數據信息。精確的大數據能夠確保文化遺產保護工作者隨心所欲的進行文化遺產保護，動靜結合，“靜”能分析處理文化遺產基本數據，制作保護方案，并做出效能評估；“動”能迅速準確地把握文化遺產保護現場的實時情況，擬定計劃、優選方案，并做出正確決策。為提高文化遺產保護系統“動靜結合”的能力，需要解決兩個問題：一是分析處理大數據，既需要分析處理平時采集的基礎數據，又需要及時、高效處理保護現場或應急采集的數據。經過對大數據的分析和處理，能夠更好地把握整個文化遺產保護的局勢；二是提高基于數據的實時提煉融合能力。各類數據必須與相關文化遺產背景、形態和技術信息融合，能夠從分析處理過的數據中提煉可形成指令的信息數據，向工作人員提供所需要的保護和決策信息。

四、大數據時代背景下文化遺產保護系統建設的對策措施

（一）認清大數據的價值

一是認清我國大數據在文化遺產方面的發展現狀，制定大數據發展戰略。二是集中文化遺產領域各方力量，盡快展開大數據在文化遺產保護方面應用的深入研究。三是加大大數據研發的支撐力度，在資金和人力上都給予支持，確保在文化遺產保護方面有重大突破。

（二）建立運行機制，規范建設標準

一是頂層設計，可由上級部門和科研單位共同設計建設方案，確定技術，明確標準，統管數據，管控全局；二是落實設備人員，可在文化遺產保護的各個環節分別設立數據管理中心，負責本級數據采集、數據庫建設、數據存儲傳輸以及數據分析處理；三是加強管理，按章辦事，把文化遺產保護過程中的數據維護和管理作為一項重要工作，加大人力物力的投入，改善工作環境，發展創新技術，規范統一數據采集、傳輸、存儲、分析、處理、抗毀、備份等各個程序。

（三）關注大數據的技術發展

一是存儲傳輸技術的發展，包括大規模的并行數據存儲傳輸技術和可擴充的存儲傳輸技術等；二是數據挖掘技術的發展，包括網格技術和基于云計算的挖掘技術等；三是采集技術的發展，大數據的采集技術需具備識別多目標、多特征的全天候采集能力；四是分析處理技術的發展，包括圖文轉換技術、語義分析處理技術、實時交互分析處理技術、云計算技術、并行計算框架技術以及高擴展數據分析處理技術。

（四）培養大數據方面的相關人才

一是科研能力的培養，大數據相關人才需要掌握大量大數據相關技術，涉及大數據存儲、傳輸、采集、分析、處理等各個方面，必須熟練掌握；二是培養渠道的拓展，不僅依托文化遺產保護相關單位，還要協同相關科研院所、兄弟單位及地方部門一起聯合培養，此外還可以大發英雄帖引進海內外大數據方面的專才；三是人才發展環境的優化。為了消除人才的后顧之憂，健全各種配套條件，包括制定相關的政策、創造優良的硬、軟件環境，為人才的培養和招募并發揮其專才提供優質條件。

（五）推進大數據的發展應用

一要加強文化遺產保護基礎數據庫的建設。通過建立完整的數據采集體系，持續不斷地采集相關的需保護的文化遺產數據，分別建立要素數據庫，為將來文化遺產保護決策提供數據支撐；二要充分利用已有分析處理平臺。例如云計算平臺是利用率高的分析處理大數據的強力平臺，是低成本、高效率的大數據分析處理方式。云計算平臺通過把文化遺產保護過程中平時采集的基礎數據和實時采集的動態數據統一存入云平臺，采用大規模的分布式方式來分析處理；三是實行定題服務和推送服務。通過分析處理大數據，對文化遺產保護工作者發出的需求指令進行回應，作出實時響應，并將數據結果及時推送給工作者，為文化遺產保護決策提供重要依據。

數據是信息化時代的“石油”，未來社會的核心競爭力很大程度上依賴將數據轉化為信息和知識的速度與能力。[7]這種核心競爭力造就了大數據技術的產生和發展。隨著社會逐漸步入大數據時代，將大數據技術應用于文化遺產保護領域是大勢所趨。因此，未來的文化遺產保護工作不僅需要注意解決傳統工作中出現的短板問題，也需要重視面向未來的信息技術和領域創新行動，并著力凝聚各方共識、加大投入、迅速行動、聯建共享、形成合力，確保文化遺產保護工作在大數據層面有所建樹。文化遺產保護工作中，大數據的發展尚在起步階段，需要不斷開拓，如何高效分析處理大數據、合理利用大數據仍需要文化遺產保護工作者們不斷地發現和探索。

參考文獻：

[1]楊清杰，魏興卓，韓剛.大數據時代背景下指揮信息系統建設研究[J].軍事通信學術.2013（1）：86-88.

[2]單霽翔.文化遺產保護與城市文化建設[M].北京：中國建筑工業出版社.2009.1.

[3]維基百科.Big-data[EB/OL].http：//en.wikipedia.org/wiki/Big-data，2012/2015.

[4]姚春鴿.大數據時代的大變革[N].人民郵電報.2012.05.29.

[5]李國杰，程學旗.大數據研究：未來科技及經濟社會發展的重大戰略領域一一大數據的研究現狀與科學思考[J].中國科學院院刊.2012，27（6）：647-657.

[6]吉艷華.關于文物保護科學研究的內容與方法探究[J].文化產業.2012（12）：104-105.

[7]陳明奇，姜禾，張娟，廖方宇.大數據時代的美國信息網絡安全新戰略分析[A].第27次全國計算機安全學術交流會論文集.2012（8）：32-35.

作者單位：重慶通信學院

責任編輯：胡 越