山西恒山翠屏峰的绝壁之上,悬空寺凌空嵌于半山崖龛,红墙飞檐层叠错落,迄今已有1500余年历史。甘肃河西走廊的鸣沙山下,莫高窟的千佛飞天穿越1400余年时光,依然衣袂飘飘。两座相距千里、形制迥异的国之瑰宝,如今正被同一股力量重新连接——科技。
一边是给木构古建植入"传感神经",一边是让壁画彩塑在云端"永生"。一土一石、一木一画,中国式文物保护的现代化路径,正在这两条平行的技术脉络上同步延展。
悬空寺:给1500岁的榫卯结构装上"听诊器"
悬空寺的"悬",是选址巧思、力学原理与选材智慧的极致体现。工匠先在坚硬的石灰岩上凿出深石窝,选取耐腐防虫的铁杉木以桐油浸泡防腐,将27根锥形铁杉木作为横梁,2/3嵌入岩体,木梁后端加木楔撑开形成自锁固定结构;外露梁头立柱分散侧向应力,所有梁柱、楼板、栏杆以榫头榫槽紧密扣合。全寺不施一钉一铆,完全依靠榫卯咬合串联梁柱,再加上天然山体庇护,让这座古寺在历经风霜、多次地震后仍稳固矗立。
然而,这座"天下巨观"正在承受前所未有的压力:旅游旺季单日客流平均达3万人次,加上周边施工的环境振动、山体风化、雨水冲刷,以及大同盆地存在的地震风险,多重因素叠加为古建保护带来严峻挑战。
悬空寺
科学摸排健康状况、排查潜在风险,是文物抗震保护的关键。2026年4月,山西省地震局在悬空寺南北楼的梁、柱及栈道等40个关键节点布设了分布式光纤传感网络,建成"结构健康监测与振(震)动风险感知系统"。
这套系统仿佛给古建植入"传感神经"、装上"听诊器",能在不破坏结构的前提下,实时监测地震、工业振动及人流走动带来的微小荷载,为结构健康风险预警和游客调控提供科学依据。
依托光纤技术抗干扰、无损伤的优势,系统可精准监测天然地震、工业施工振动及人流荷载变化,通过多源数据融合量化评估建筑稳定性。与此同时,悬空寺内部还安装了古建筑专用多功能红外长短波复合探测器,具备高清可见光图像人工智能识别火灾功能,能实时监测温度场动态分布,及早发现早期阴燃火灾隐患。
在监测之外,刚性限流同步落地。今年4月1日起,悬空寺实施更严格的总量管控,每日开放登临名额不超过2475个,并计划逐年减量。由于每日登临名额有限,大多数游客无法登临悬空寺——为了弥补这一遗憾,景区在平地推出MR(混合现实)项目"灵境悬空",游客头戴MR眼镜,便能获得飞跃至寺庙上空的游览体验,沉浸式观赏寺内唐代造像、明代泥塑、历代碑刻,直观感受悬空寺的力学结构与依山选址的地理奥秘。
夜幕降临,上千名游客在步道静待大型实景光影演出《何以悬空寺》启幕。超3.7万平方米的翠屏峰绝壁化作巨型裸眼3D荧幕,千米崖壁动态还原北魏工匠开山造寺的全过程:光影勾勒榫卯搭建、楼阁逐层悬挑、匠人腰系绳索悬空凿岩。静态文物在夜色中"活"起来,既激活了浑源县的夜间经济,也为古建活化利用探索出新路径。
莫高窟:让千佛飞天在数字世界里抵御时间
与悬空寺的"结构守护"不同,莫高窟面临的挑战来自另一维度——风沙风化、游客呼吸加速壁画老化。破解之道,是用数字技术在云端为文明留存备份。
这场关于文物"永生"的探索,始于20世纪80年代。敦煌研究院开启数字化尝试,逐步融合文物保护与数字技术,使得文物"永久保存、永续利用"成为可能。截至目前,敦煌研究院已完成323个洞窟的高精度数字化采集、251个洞窟的结构三维扫描,以及227个洞窟的全景漫游制作。屏幕上呈现的壁画清晰度甚至超越实地观赏,那些曾需攀梯细看的细节,如今一览无余。
2024年7月22日,游客借助VR设备沉浸式游览莫高窟第285窟虚拟场景 新华社记者 郎兵兵 摄
在莫高窟,"飞"起来欣赏这座经典洞窟,已成为许多游客的独特记忆。由敦煌研究院推出的"寻境敦煌——数字敦煌沉浸展",依托VR设备,让游客"置身"于高精度立体还原的第285窟,零距离观赏千年壁画、360度自由探索洞窟细节,还能体验翱翔于窟顶的奇妙视角。自2023年9月推出至今,"寻境敦煌"已吸引超过8万人次参与。
数字技术不仅重塑了人与洞窟的交互方式,也让文物保护工作更加方便。莫高窟第44窟窟内壁画面积近350平方米,壁面曲率变化大,采集难度较高。如今,在数字技术助力下,工作人员架设高清相机,沿轨道便可逐行采集壁画图像。亿级像素二维图像的无差错自动拼接软件和多源数据融合的跨尺度三维重建软件等的应用,大幅提升了图像处理效率和品质。
真正改变游戏规则的是人工智能的介入。
"通过学习数万张高清壁画底片,AI大模型能识别出比发丝还细的早期病害,实现'像素级'检测。"敦煌研究院保护研究部副部长汪万福说,人眼难以察觉的地仗层微小空鼓,人工智能可通过光谱和多光谱图像分析提前预警。
这是文物保护范式的一次根本性跃迁——从"事后补救"转向"事前预防、事中管控"。通过对传统文化符号的重新诠释,生成式AI推动传统敦煌文化艺术的创新转化:"敦煌心笺"小程序将飞天、九色鹿、莲花等经典符号幻化为动态插画;"数字藏经洞"数据库平台共发布藏经洞文物数字资源11090卷(件)、图像72810幅,访问者来自33个国家和地区,公众可以"穿越"晚唐、北宋、清末等历史时期,亲身感知千年文脉的流转。
今年7月,敦煌研究院数智实验室正式启动,将依托"数字敦煌""敦煌学研究文献库"等平台,利用AI、大数据、VR等技术,围绕敦煌文化、敦煌学、流失海外文物数字化复原等领域深化研究。"下一步,我们将深化敦煌学与数字智能融合,构建敦煌学数智研究平台,让文物'永葆青春'。"敦煌研究院副院长俞天秀说。
科技赋能文保的中国方案
悬空寺与莫高窟,一木一石、一北一西,看似两条并行的技术脉络,却在底层逻辑上高度契合——它们都是"借助科技力量,在保护与开放之间寻找最大公约数"。
首先是预防性保护的理念革新。悬空寺用光纤传感网络实时捕捉结构振动响应,莫高窟用AI光谱分析提前预警壁画病害,二者都将文物保护从被动抢救转向主动预防。恒山风景名胜区管理中心悬空寺管理所副所长高枭的话颇具代表性:"我们需要根据它们'身体'的实际情况制定个性化保护方案。"
其次是"线上分流、线下减负"的开放策略。悬空寺通过每日登临不超2475人的刚性限流,配合MR"灵境悬空"和《何以悬空寺》夜游演出,让无法登临的大多数游客获得替代性体验;莫高窟通过数字展示中心前置观影缩短洞内停留时间,配合"寻境敦煌"VR沉浸展,实现"窟内文物窟外看"。两条路径殊途同归——用数字世界承接无限的文化消费需求,让物理本体得以休养生息。
最后是活态传承的叙事创新。悬空寺的《何以悬空寺》让千米崖壁动态还原北魏工匠开山造寺的全过程;莫高窟的"寻境敦煌"让游客360度自由探索洞窟细节、体验翱翔于窟顶的奇妙视角。科技不再是冰冷的监测工具,而是成为连接古今、转译文明的"翻译器"。
浑源县文物保护研究中心主任杨毅曾感叹:"只需要几根悬臂梁承载住建筑重量,就能历经上千年却不腐不朽,它是建筑史上的一个奇迹。"而今天,这份奇迹的延续,不再仅仅依赖铁杉木梁与榫卯自锁。当悬空寺的梁柱里埋入光纤"神经",当莫高窟的飞天在云端获得"数字分身",中国传统建筑"借架空以适配山地环境"的营造理念,与"永久保存、永续利用"的数字化理念,在0与1和榫与卯之间,完成了跨越千年的对话。
在传统与现代的交融中,中华民族"天人合一"的营造智慧与"防患未然"的科技理性,正共同将东方智慧继续传扬。
综编自新华社、人民网等