從CT、AI到3D打印：新技術如何助力博物館修復文物

與人們印象中整天與泥土或銹蝕打交道的“老古董”不同，如今的文物修復師，其實很多時候是坐在高精度儀器和電腦前，更像科學實驗室里的技術員。

在新書《文物醫生：當國寶遇見非遺與科技》中，兩位在上海博物館工作的文物修復師戴維康、張珮琛用十個故事，介紹了當今科技助力文物修復的進展。戴維康從事陶瓷類文物修復十余年，已完成百余件珍貴文物的修復，是國家級非物質文化遺產“古陶瓷修復技藝”第五代傳承人。張珮琛的微博“文物醫院”粉絲數達443萬，他常年為大家介紹文物修復技術，推薦全球好逛的博物館，并榮獲國家文物局授予的“全國文物大工匠”，有30多年的金石類文物修復經驗，是國家級非物質文化遺產“青銅器修復及復制技藝”代表性傳承人。

兩位資深修復師在接受采訪時坦言，文物修復正在經歷明顯的變化，過去更多依靠修復師的經驗和手上的功夫，如今則越來越強調科技手段與傳統經驗的結合。技術的發展日新月異，從修復師的角度看，最能幫助到他們的，是那些每天都會遇到，但僅靠經驗很難完全解決的問題，比如看得更清、判斷得更準、下手更確定。

“算”出來的青銅器圖案補缺

在上博中國古代青銅館，兩件夏代晚期綠松石牌飾陳列在入口處。這兩件珍品不僅造型別致、光彩奪目，身世也不簡單。

這兩件國寶分別為狹長圓角矩形嵌綠松石牌飾和亞腰狀嵌綠松石牌飾，是上博早年從甘肅臨夏廣河縣城關鎮溫家坪齊家文化遺址，以藏品征集的方式獲得。

與考古發掘中得到的、具有明確出土地層關系的文物相比，以藏品征集方式獲得的文物在鑒定、保護與修復方面面臨更大挑戰，需要更謹慎、更細致地處理。

這兩件牌飾起初就存在病害，需要檢測和修復。特別是那件長15.7厘米、寬9.8厘米的亞腰狀牌飾，正反兩面都覆蓋了厚厚的泥土和銹蝕層，部分綠松石鑲嵌物出現明顯缺失和松動跡象。

談到這項修復工作，戴維康、張珮琛說，科技助力文物修復不只是對某一個環節作補充，而是在逐步形成系統性的支撐。新技術帶來的最大改變，是修復師在動手之前能更充分地了解文物。比如，不接觸文物觀察其內部結構、材質組成、病害分布和殘損狀態，從而減少盲目判斷，提高修復方案的科學性和可預判性。

比如，要想修復那件亞腰狀牌飾，就需要先了解其內部結構，探明潛在病害，還需要甄別鑲嵌工藝中是否存在后世修復的痕跡。修復師使用X射線探傷技術，揭示文物內部結構。其中，高光譜成像（HSI）展示表面細節，X射線熒光光譜分析（XRF）可獲得材料成分數據。

檢測發現，這件精美的杰作由青銅底托和綠松石薄片巧妙組合而成，青銅底托上凸起的線條勾勒出神秘的獸面紋飾，數百片綠松石經過精細切割，沿著獸面紋的輪廓嚴絲合縫地排列，完美填充了牌飾表面。古代工匠的技藝和審美令人贊嘆。同時，其病害和缺陷也被修復師們掌握：X射線探傷發現，青銅底托上有十余處殘缺，很可能是鑄造過程中的原始缺陷。檢測未發現后世人為干預痕跡，文物依然保留著原始工藝特征。

修復師們首先以精密顯微外科手術的方式，對兩件綠松石牌飾的表面進行清理。牌飾上神秘的獸面紋得以重見天日，牌飾中部缺失的一大塊也完整顯現。原來，正是由于下層銅牌存在鑄造缺陷，上層的綠松石鑲嵌才發生脫落。補配這部分缺失的綠松石，就成了修復的關鍵工作。

這時，人工智能技術站了出來，為修復師提供重要的幫助。在無損檢測技術的支持下，AI能夠輔助識別文物病害并進行量化分析，為修復決策提供科學依據。AI依托深度學習和先進的圖像處理算法，對文物進行高精度的三維數字化建模和損傷分析，在碎片拼接、缺失補配等環節提供智能輔助，可以降低人為誤差，提升修復效率和精準度。

戴維康、張珮琛指出，無論是陶瓷還是青銅，破損后的斷面往往很不規則。碎片數量一多，人工尋找拼接關系就會特別耗時，也很依賴修復師的經驗和耐心。在修復亞腰狀牌飾時，AI依據全球公開的約30件嵌綠松石牌飾樣本數據，進行學習后計算綠松石分布規律。修復師用三維建模軟件、可視化編程工具進行智能拼貼設計時，AI算法對每塊綠松石的長度、寬度、長寬比、面積和色度值等進行深度分析和智能模擬，總結出規律，提出最貼合原始風格的排列組合方案。

最終，在AI輔助計算的幫助下，補配區域生成了7列5行，約30片綠松石的排列方案，并為每片綠松石選定最合適的色彩參數。修復師再基于此方案，精心挑選合適的綠松石原料，嚴格遵循3000多年前的工藝，進行手工切割、拋光和鑲嵌，恢復了它當年的“美貌”。

“如果三維掃描、圖像識別和算法匹配能夠真正進入日常修復流程，幫助我們快速判斷碎片之間可能的對應關系，就可以大大提高初步拼合的效率，也減少人為判斷的不確定性。”戴維康、張珮琛說，“它們不是替修復師做決定，而是把更多信息提前呈現出來，讓我們可以在動手前多比較幾種可能，少走彎路。”

技術讓人與文物更近

《文物醫生》以青銅篇和陶瓷篇，分別講述了新技術怎樣豐富修復師的“武器庫”。比如，在修復高淳夏家塘遺址出土的受損青銅鼎時，新一代工業CT系統給文物做了“高清核磁共振+全景體檢”，成像分辨率從傳統的50微米提升到0.5微米，約為一根頭發直徑的百分之一，更清晰地展現了文物內部細微的結構。

修復師再利用增強現實技術（AR），對文物進行虛擬拆解、模擬力學作用效果，預演修復方案，佩戴AR眼鏡精細地完成細小青銅碎片的提取，有效保留重要的考古信息。歷時兩個月，修復團隊完成了青銅鼎的搶救性修復。

在修復“長江口二號”沉船出水陶瓷器時，水轉印技術與3D打印技術結合，幫助修復師解決了修復精度與效率的問題。比如僅存半只的清代青花團龍紋蓋碗，經三維激光掃描，生成原始三維點云圖，再由計算機建模軟件運算進行補全建模，生成器物完整結構的三維模型。因彩色3D打印技術尚未普及，修復師將傳統印刷行業中廣泛應用的水轉印技術與3D打印相結合并改良，用以補全圖案，完成了這“半只碗”的修復。值得注意的是，修復師保留了修補部分與原件之間的細微差異，讓觀眾可以辨識，體現“可識別性修復”的考古原則，讓文物既可以展出，又能顯示原始面貌和修復部分的差別。

戴維康、張珮琛表示，讓修復過程變得可見，讓人們了解技術怎樣助力修復工作，是一種建立信任的過程。“觀眾能夠看到文物被認真對待，也能感受到博物館并不是封閉的庫房，而是連接過去與當下、專業與公眾的空間。文物修復也不是簡單的修補，每一次清洗、粘接、補配或復原，都要在真實性、最小干預、可逆性之間權衡。把這些判斷呈現出來，觀眾才會理解，文物保護背后既有科技和技藝，也有倫理和敬畏。”

修復師們希望公眾不只看到技術的存在，還要看到技術如何幫助人們更好地理解文物。這樣，在觀看之外，人們與文物和歷史之間的聯結會更真實生動。

《文物醫生：當國寶遇見非遺與科技》

戴維康、張珮琛 著

中信出版集團·大方2026年4月版