大数据时代背景下的文化遗产保护
桑振群++张小波++吕俊佳
2012年2月，美国《华尔街日报》发表了一篇题为《科技变革即将引领新的经济繁荣》的文章。文中大胆预测，“我们再次处于三场宏大技术变革的开端，它们可能足以匹敌20世纪的那场革命，这三场变革的震中都在美国，它们分别是大数据、智能制造和无线网络革命”[1]。
文化遗产是记录历史的坐标点，也是地域文化、特定文化的基因库，更是一个地域，一个群体可提升的文化资源与实力。[2]当前世界各国在面对经济发展与城市化进程加速发展中对自身文化遗产的冲击纷纷加大保护力度和投入。随着大数据的地位日益凸显，大数据已经深入社会各个领域，对文化遗产保护领域形成了强力冲击，
一、大数据时代概述
（一）大数据时代背景
在20世纪80年代初期，我国已经有些专家学者提到了海量数据的加工管理，由于计算机网络技术的落后使得大数据未能引起重视。随着互联网技术的不断成熟，计算机技术的广泛应用，更多设备和终端接入网络，催生了大量各种形态的数据，并呈现出爆炸式的增长趋势。2012年6月，国际数据公司IDC的报告显示全球数据量达2.7ZB，预测2020年全球数据量将达到35ZB[4]。
随着大数据时代的到来，数据已经涉及全世界每一个领域，已经成为一种重要的生产要素。美国政府对大数据极为重视，将其上升到国家战略层面，奥巴马称之为“未来的新石油”。[5]2012年3月，白宫科技政策办公室发布《大数据研究与发展倡议》，涉及6个部门，投资2亿美元，用于提升收集利用庞大的数字资料的能力和分析处理获得真知灼见的能力，以协助加速科技创新的步伐，转变教育和教学模式，强化国土安全。2012年，英国牛津大学教授维克托.尔耶.舍恩伯格在其著作《大数据时代》中说，“大数据正在改变人们的生活以及理解世界的方式，而更多的改变正蓄势待发”。
如今，大数据已深入社会各个领域，它能够对全世界的发展产生深远的影响。大数据的应用范围非常广泛，与大数据相关的很多问题都引起了专家学者们的重视，并得到研究和发展。
（二）大数据的概念和特点
大数据是一个很抽象的概念。根据维基百科的定义：“大数据是指无法在一定时间内用常规软件工具对其内容进行抓取、管理和处理的数据集合”。[3]这只是对大数据概念的定义，其内涵还应包括采集数据、存储数据、传输数据、分析处理数据的行为，以及大数据技术工具等。大数据涉及经济、军事等社会众多行业和领域，并具有以下特点：
1.数据量大。大数据的首要特点是数据量大。在现实世界中，数以百万计的传感器被嵌入到各个设备中，每天都会产生庞大的数据，原有计量单位已远远不能满足数据量的需要，所以用于计量数据量的单位已从MB、GB级跃升到ZB、EB级别。目前，全球数据量达到2.7ZB，而历史上所有数据量大约是5EB。
2.数据类型多。大数据的特点是类型多。大数据不仅呈现爆炸式增长，还存在类型变异的现象。原来的数据是结构化数据，可以用二维表结构存储在数据库中。随着计算机网络技术的不断发展，数据的来源十分广泛，由此产生了非结构化数据形态，例如电子邮件、音频、视频、办公文档、图片、地理信息等。非结构化数据用数据库二维逻辑表来表现非常困难，而且传统的数据处理方式也很难处理。
3.处理速度快。大数据处理遵循1秒以内定律。要想在快速变化的形势面前赢得先机，就必须将海量复杂的数据快速、及时、高效的处理，才能产生更大的价值。
4.价值密度低。数据量越小，价值密度越高；数据量越大，价值密度越低。数据量的大小和价值密度的高低是成反比的。如何通过强大的大数据技术迅速完成对海量复杂的数据实现价值“提纯”，是大数据时代亟待解决的难题。
二、文化遗产保护概述
文化遗产保护科学属于文科和理科相互交织的一门学科，主要内容包括对文化遗产保护环境的研究、对文化遗产材料性质的研究以及对文化遗产修复技术的研究。
（一）文化遗产保护的概念
文化遗产保护包括物质文化遗产保护和非物质文化遗产保护。物质文化遗产是具有历史、艺术和科学价值的文物，包括古遗址、古建筑、古墓葬、石刻壁画、近代现代重要史迹及代表性建筑等不可移动文物，以及历史上各时期的重要实物、艺术品、手稿、文献、图书等可移动文物；在建筑式样、分布均匀或与环境景色结合方面具有突出普遍价值的历史文化名城（街区、村镇）。
非物质文化遗产是指各种以非物质形态存在的与群众生活密切相关、世代相承的传统文化表现形式和文化空间，包括传统表演艺术、口头传统、民俗活动和礼仪、与有关自然界和宇宙的民间传统知识和实践，以及传统手工艺技能等。
文化遗产保护这一概念里，“保护”这个词具有着多重含义：一是要对环境进行严格控制，可以把因为环境因素而引发的文化遗产材料老化变质现象扼杀在萌芽状态；二是要采取一些人为手段，使文化遗产自身材质保持稳定状态；三是对文化遗产进行修复处理，防止文化遗产继续老化变质，使其组成材料重新恢复稳定状态。所以，文化遗产保护工作不仅是科学，更是技术，它有着独特的研究内容和方法。
（二）文化遗产保护的内容
1.文化遗产环境的研究。文化遗产保护中的环境与我们通常所说的环境是不一样的，一切可以对文化遗产保护产生影响的外界因素都可以归纳到文化遗产保存环境的研究范围里。文化遗产保存环境研究的任务包括途径、方式和规律等。在文化遗产保护过程中，许多外界因素会对其造成不同程度的影响，但是也不可能把所有的文化遗产都放到暗无天日的环境里进行保存，那么文化遗产保护就失去了价值。
2.文化遗产材料的研究。外界环境因素给文化遗产材料老化变质只能算提供了部分条件，文化遗产能不能长期被保存下来，构成文化遗产的材料性质才是关键点。[6]文化遗产材料研究就是要应用物理、化学、生物、计算机、网络等领域的研究方法来对文化遗产材料的组成和性质进行研究。这样可以清楚地了解文化遗产材料的老化过程，制定有针对性的保护措施。
3.文化遗产修复技术研究。文化遗产的修复工作包括2个方面：一是针对出土时已经破碎不堪的文化遗产，为了将其进行利用而完成的修复工作，又叫作修整复原[6]；二是为了保护文化遗产而开展修复，在文化遗产呈现极快的老化速度，并且很严重时，此时就一定要对文化遗产实施修复以延长其存在的时间。文化遗产修复的最终目的是使文化遗产更好、更久地保存下来。
文化遗产修复技术也包括两个方面：一是修复材料研究；二是修复工艺研究。文化遗产的修复工作和修复技术之间的关系是既独立又联系，相辅相成。只有将两部分有机结合，才能够形成完整、有效的文化遗产保护。
三、大数据时代文化遗产保护建设应具备的能力
（一）强大的数据传输存储能力
当前，大数据移动是文化遗产保护工作的最大开销。同时，现有文化遗产保护系统的数据存储能力远远不能满足数据量的增长需求，这使文化遗产保护工作中大数据的传输存储面临着重大挑战。因此，文化遗产保护系统应具备超大容量的数据存储能力，存储容量变得更大是传输时延变得更小的保障，保证整个系统能够智能、快捷地存储各类数据，具备良好的持续性、兼容性、抗毁性和可靠性；同时文化遗产保护系统也要具备强大的数据传输能力，能够使大数据顺畅高效地传输流动。
（二）强大的数据获取能力
一是加强现场环境数据获取建设，包括建设固定监测网络和发展各种移动设备，获取文化遗产保护的空间内地形、固定设施等各种要素的数据；二是加强保护单位数据获取建设，通过人为管理对文化遗产保护单位的人和物进行统计分析完成各种数据的采集，为文化遗产保护决策提供依据；三是加强文化遗产保护技术的数据获取建设，通过收集研究各种文化遗产保护技术，按照种类、特点、实现等要素采集技术数据，建设文化遗产保护技术数据库。
（三）强大的数据处理能力
大数据传输、存储和获取能力的提升只是解决大数据时代文化遗产保护系统建设的基础问题，而如何从海量、冗杂的大数据中剥茧抽丝，智能识别、自动分析、循环处理有价值的数据信息，用于帮助文化遗产保护工作者更好地做出决策是关键的问题，也是大数据技术应用于文化遗产保护系统建设的核心意义。因此，大数据时代背景下，文化遗产保护系统必须具备强大的数据处理能力，“去其糟粕，取其精华”，从原始大数据中，提练处理出有价值的数据信息。精确的大数据能够确保文化遗产保护工作者随心所欲的进行文化遗产保护，动静结合，“静”能分析处理文化遗产基本数据，制作保护方案，并做出效能评估；“动”能迅速准确地把握文化遗产保护现场的实时情况，拟定计划、优选方案，并做出正确决策。为提高文化遗产保护系统“动静结合”的能力，需要解决两个问题：一是分析处理大数据，既需要分析处理平时采集的基础数据，又需要及时、高效处理保护现场或应急采集的数据。经过对大数据的分析和处理，能够更好地把握整个文化遗产保护的局势；二是提高基于数据的实时提炼融合能力。各类数据必须与相关文化遗产背景、形态和技术信息融合，能够从分析处理过的数据中提炼可形成指令的信息数据，向工作人员提供所需要的保护和决策信息。
四、大数据时代背景下文化遗产保护系统建设的对策措施
（一）认清大数据的价值
一是认清我国大数据在文化遗产方面的发展现状，制定大数据发展战略。二是集中文化遗产领域各方力量，尽快展开大数据在文化遗产保护方面应用的深入研究。三是加大大数据研发的支撑力度，在资金和人力上都给予支持，确保在文化遗产保护方面有重大突破。
（二）建立运行机制，规范建设标准
一是顶层设计，可由上级部门和科研单位共同设计建设方案，确定技术，明确标准，统管数据，管控全局；二是落实设备人员，可在文化遗产保护的各个环节分别设立数据管理中心，负责本级数据采集、数据库建设、数据存储传输以及数据分析处理；三是加强管理，按章办事，把文化遗产保护过程中的数据维护和管理作为一项重要工作，加大人力物力的投入，改善工作环境，发展创新技术，规范统一数据采集、传输、存储、分析、处理、抗毁、备份等各个程序。
（三）关注大数据的技术发展
一是存储传输技术的发展，包括大规模的并行数据存储传输技术和可扩充的存储传输技术等；二是数据挖掘技术的发展，包括网格技术和基于云计算的挖掘技术等；三是采集技术的发展，大数据的采集技术需具备识别多目标、多特征的全天候采集能力；四是分析处理技术的发展，包括图文转换技术、语义分析处理技术、实时交互分析处理技术、云计算技术、并行计算框架技术以及高扩展数据分析处理技术。
（四）培养大数据方面的相关人才
一是科研能力的培养，大数据相关人才需要掌握大量大数据相关技术，涉及大数据存储、传输、采集、分析、处理等各个方面，必须熟练掌握；二是培养渠道的拓展，不仅依托文化遗产保护相关单位，还要协同相关科研院所、兄弟单位及地方部门一起联合培养，此外还可以大发英雄帖引进海内外大数据方面的专才；三是人才发展环境的优化。为了消除人才的后顾之忧，健全各种配套条件，包括制定相关的政策、创造优良的硬、软件环境，为人才的培养和招募并发挥其专才提供优质条件。
（五）推进大数据的发展应用
一要加强文化遗产保护基础数据库的建设。通过建立完整的数据采集体系，持续不断地采集相关的需保护的文化遗产数据，分别建立要素数据库，为将来文化遗产保护决策提供数据支撑；二要充分利用已有分析处理平台。例如云计算平台是利用率高的分析处理大数据的强力平台，是低成本、高效率的大数据分析处理方式。云计算平台通过把文化遗产保护过程中平时采集的基础数据和实时采集的动态数据统一存入云平台，采用大规模的分布式方式来分析处理；三是实行定题服务和推送服务。通过分析处理大数据，对文化遗产保护工作者发出的需求指令进行回应，作出实时响应，并将数据结果及时推送给工作者，为文化遗产保护决策提供重要依据。
数据是信息化时代的“石油”，未来社会的核心竞争力很大程度上依赖将数据转化为信息和知识的速度与能力。[7]这种核心竞争力造就了大数据技术的产生和发展。随着社会逐渐步入大数据时代，将大数据技术应用于文化遗产保护领域是大势所趋。因此，未来的文化遗产保护工作不仅需要注意解决传统工作中出现的短板问题，也需要重视面向未来的信息技术和领域创新行动，并着力凝聚各方共识、加大投入、迅速行动、联建共享、形成合力，确保文化遗产保护工作在大数据层面有所建树。文化遗产保护工作中，大数据的发展尚在起步阶段，需要不断开拓，如何高效分析处理大数据、合理利用大数据仍需要文化遗产保护工作者们不断地发现和探索。
参考文献：
[1]杨清杰，魏兴卓，韩刚.大数据时代背景下指挥信息系统建设研究[J].军事通信学术.2013（1）：86-88.
[2]单霁翔.文化遗产保护与城市文化建设[M].北京：中国建筑工业出版社.2009.1.
[3]维基百科.Big-data[EB/OL].http：//en.wikipedia.org/wiki/Big-data，2012/2015.
[4]姚春鸽.大数据时代的大变革[N].人民邮电报.2012.05.29.
[5]李国杰，程学旗.大数据研究：未来科技及经济社会发展的重大战略领域一一大数据的研究现状与科学思考[J].中国科学院院刊.2012，27（6）：647-657.
[6]吉艳华.关于文物保护科学研究的内容与方法探究[J].文化产业.2012（12）：104-105.
[7]陈明奇，姜禾，张娟，廖方宇.大数据时代的美国信息网络安全新战略分析[A].第27次全国计算机安全学术交流会论文集.2012（8）：32-35.
作者单位：重庆通信学院
责任编辑：胡 越
