打破博物馆的围墙——数字媒体与人工智能的变革

博物馆作为人类记忆和文化遗产的守护者，承载着重要的历史使命。近年来，随着社会文化水平的提高和人们对精神生活的追求，大众对博物馆历史文化价值的关注度和认同感有所提升，出现“博物馆热”的现象。据国家文物局发布的数据显示，2023年我国博物馆接待观众12.9亿人次，创历史新高。在以数字化、网络化为技术特征的信息时代，博物馆为保持长久的吸引力和影响力，以承担其保存传统价值、传承历史文化的责任，需要进行改革发展。2021年5月，国家文物局发布的《关于推进博物馆改革发展的指导意见》中提出，博物馆要加快推进藏品数字化，强化科技支撑，大力发展智慧博物馆，逐步实现智慧服务、智慧保护、智慧管理。数字媒体和人工智能正在博物馆领域引领革新，两者的应用与融合，不仅增强了参观体验的互动性和参与感，还优化了展览管理和文物保护，推动博物馆朝着更现代化、智慧化的方向发展。

一、数字媒体与人工智能

（一）数字媒体改变博物馆

数字媒体技术是指以二进制数的形式记录、处理、传播、获取过程的信息载体，其广泛应用于通信与信息系统、信号与信息处理、电子与通信工程等信息技术领域。数字媒体技术能突破时间和空间限制，构建虚拟的博物馆空间，实现馆藏资源的收集、展示和传播，并促成交互式展览。

在博物馆中，目前数字媒体主要被应用的技术有三维影像技术、虚拟现实（Virtual Reality，英文缩写为VR）技术和3D自动成像系统等，博物馆展示中常见的数字媒体形式有显示屏、触控屏、VR、数字导览等。数字媒体技术在博物馆展示中的重要性不断增加，通过数字语音导览、交互式信息系统、VR等技术，博物馆展示得以全方位拓展。基于HTML5开发手机应用展示平台，结合二维码扫描、智能定位等技术，观众能快速获取博物馆信息，并通过连接博物馆社交媒体平台，获得更丰富的展览内容和博物馆品牌信息。这种线上和线下互动的融合，推动了博物馆参观行为的转变，适应了新时代个性化、多样化的需求和趋势。

相较于传统媒体，数字媒体引入视频、音频等元素，提供了多感官信息传播和交流，使得所展示的内容更为生动、直观、形象，且增强了展示的表现力度。然而，交互设计需避免简单用多媒体设备取代传统媒介，例如有些博物馆中的“电子虚拟翻书”展台，在展示阅读量较大的信息时，可能会导致观众聚集，滞缓信息的传播。

（二）人工智能走入博物馆

人工智能（Artificial Intelligence，英文缩写为AI），旨在利用计算机技术实现智能工作，通过训练计算机提高系统思维的能力，让计算机完成部分智力工作，模拟人类智能行为。在智慧博物馆中，AI应用主要集中在智能导览、人脸识别、图像识别等领域。智慧博物馆的构建离不开物联网、移动互联网、大数据和云计算技术。秦始皇帝陵博物院采用了先进的AI技术，观众对准文物拍照，可实现兵马俑“开口说话”的生动效果。2018年，某企业采用AI技术将纽约现代艺术博物馆（The Museum of Modern Art）的30000张图片进行自动识别，制作成博物馆展览的互动档案，进而提供更生动和直观的展示体验。

云计算（Cloud Computing）是指通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后通过多部服务器组成的系统处理和分析这些小程序，得到结果并返回给用户。云计算可以实现博物馆内信息资源的共享与管理。美国国家艺术博物馆（National Gallery of Art）曾通过数字化手段编撰了首个在线学术图录，为用户提供了集中查找藏品多种信息的便利。

随着机器人技术、深度学习等技术的发展，AI技术与博物馆的进一步融合推动了博物馆的智能化发展，让观众更轻松地与文物互动。智能策展、导览、人脸识别等技术的应用，使博物馆的发展路径从被动适应转变为自主学习、智能控制和主动探索。

（三）数字媒体与人工智能的新融合

交互式虚拟展示结合了数字媒体和人工智能技术，将现实环境与虚拟环境相融合。通过辅助设备，同时利用相关渲染技术实现高保真的虚拟交互场景，如隔空翻书等技术形式，提供了新颖的展示方式，增强了观众的参与感。展览设计趋向于采用多通道用户界面、三维人机交互等高科技手段，为观众提供全方位的观展互动体验。触摸式人机交互在展览设计中起到重要作用，激发观众的多种感官，提高参与度。然而，人机交互与展示设计的结合尚处于起步阶段，在博物馆的展览设计中，为了有效地将现有技术与多媒体展示相融合，需要策展者基于对展示主体与客体的深刻理解和分析，选择恰当的设计策略，以实现预期的展览效果。

二、数媒时代的博物馆用户体验

（一）带给用户全新感官享受

用户体验（User Experience），即用户在使用一个产品或系统之前、使用期间和使用之后的全部主观感受，包括情感、信仰、喜好、认知印象、生理和心理反应、行为和成就等各个方面。微小差异会对用户体验产生巨大影响，除了使用者状态、系统性能和环境等因素外，独立的用户体验也是影响全局用户体验的关键。例如，按键手感影响与电子屏幕交互过程中的用户体验，进而影响了翻阅查看信息的体验，最终可能影响仪器设备使用甚至参观总览的全局用户体验。因为某些正向或负向的体验更为突出，用户容易出现晕轮效应，所以全局用户体验不是对独立用户体验进行简单加总。

消费者对用户体验的重视程度在增加，在博物馆展览中，沉浸式体验尤为重要。沉浸体验（Flow Experience）也叫沉浸理论（Flow Theory），是指通过技术手段模糊现实与虚拟世界的界限，营造出身临其境的感觉。随着计算机科技的不断发展，沉浸体验在人机互动领域指参与者进入共同的体验模式，意识集中，仅对具体的目标和明确的回馈有反应，对环境产生控制感。借助数字科技如VR、增强现实（Augmented Reality，英文缩写为AR）、全息成像、多通道投影拼接融合等技术，博物馆展览设计可以创造沉浸式体验，激发观众的兴趣和思考，提升观众的展览价值感。融合博物馆文化特点，打造引人深思的沉浸式体验成为展览设计的趋势。

（二）提供清晰直观的展览设计

展示设计结合体感交互技术可以增强展示效果，提升观众与设计作品的互动，增加趣味性。两者的结合要遵循适用性和互动性原则，传达展览设计的文化和价值理念。体感交互在虚拟空间环境构建中至关重要，数字展厅通过数字化空间和虚拟实验场景展示内容，或者采用人机互动的方式去引导观众触发沉浸式体验。观众与博物馆导视系统的各个元素之间产生的关系构成交互体验。以用户为中心的导览系统利用人机交互体验和先进技术，从视觉、听觉、触觉等方面增强导视系统的功能性并丰富交互方式，帮助观众完成导视和导向目的。

博物馆导视系统加入交互体验的设计，对于观众和博物馆双方都存在益处。导视系统在博物馆中扮演着导游角色，降低观众在参观中的陌生感，节省寻找目的地的时间成本。同时，这种人机交互方式减少了导视牌的使用率，节约博物馆资源，优化环境布局。然而，互联网、移动终端、新媒体等技术的创新与使用在交互体验中存在问题，例如触摸屏设备的单一时间点仅容一人操作使用。此外，设备的操作使用方式可能不具有普适性。所以，当下电子导视系统中的交互体验方式还需优化和升级。

（三）交互变得更加友好

互动性以数字媒体系统的交互技术为基础，是指发布者、接收者双方基于数字媒体交互性而进行的注入问答、讨论等意见沟通、思想交流和意义的社会建构过程。通过数字媒体，信息发布者和接收者之间可以实现双向流动的交流，促进实时沟通和交流。随着科技的发展，交互形式也在不断变化，但交互设计着重于提高用户友好性的主旨始终未变。关于博物馆展陈中的交互设计，美国波士顿儿童博物馆（Boston Children's Museum）有一个说法：“我听了，但我忘了；我看了，我记住了；我做了，于是我明白了。”因此，博物馆要以观众视角为主，通过多种交互方式引导观众主动参与互动，从而使得观众能够更深入地吸收知识和信息，加强博物馆信息传递效果。

近年来，全国博物馆积极引入高科技，不仅展示具有科学、历史、艺术价值的藏品，还将重要人物和历史事件生动呈现，让观众体验时空穿越的盛宴。现代博物馆运用RFID等技术支持真人互动游戏，打破传统游戏限制，提供更自由、人性化的互动服务。此外，博物馆的虚拟展厅还可以在线上进行展示。例如，有企业利用VRPIE2.0形成三维虚拟空间，实现珍贵展品的360°展示，让全球用户随时观展和互动。

三、智慧博物馆打破传统围墙

智慧博物馆是近年来在数字博物馆基础上发展起来的概念，旨在将多媒体、VR等数字化技术应用于文物保护和文化传承。智慧博物馆通过多模态感知的“数据”取代数字博物馆的静态“数字”，实现全面的互联互通，消除信息孤岛，促进人与人、人与物、物与物之间的系统化协作。

（一）VR打破时空界限

博物馆连接古今与未来。在“互联网+”新趋势下，相较于传统的屏幕媒介，虚拟展示通过更多的高度沉浸体验实现多感官交互，让观众与博物馆陈列品实时互动。VR技术和相关设备的组合所实现的体感交互，以数字展览的形式使博物馆资源走向开放、整合与共享，突破时空限制和封锁壁垒，使得博物馆能够做到以人为本、细化受众和提供个性化服务。

VR技术和AR技术是在20世纪90年代提出的，分别为建立虚拟世界和提高用户对现实世界感知能力的技术。VR通过计算机技术、计算机图形技术、传感技术等多种技术创造沉浸式虚拟环境，而AR则将虚拟信息与真实世界融合。这些技术在博物馆中得到很好的应用，如河南省地质博物馆借助VR，还原博物馆陈列品的展示空间和情景，让观众与展品进行交互式游戏互动，进而提高观众的信息接收度。此外，故宫博物院联合首都博物馆举办的“走近养心殿”展览，观众可以通过纸板VR眼镜，在行走中体验养心殿内的真实场景。体感交互（Tangible Interaction）是指通过识别用户手势、运动状态等信息与相应的技术设备进行数据传输与转换的交互方式，具有沉浸感和趣味性。体感交互技术已经在一些博物馆中得到运用，如日本横滨超体感型博物馆通过体感技术让观众与真实大小的虚拟动物互动，探索自然之美。

数字展览通过高精度数据和交互技术向观众传递文化遗产的历史风貌，实现寓教于乐，提高科技感体验。2017年10月，故宫端门数字馆的“发现·养心殿——主题数字体验展”利用投影屏幕、VR头盔等展示设备，让观众与虚拟世界中的养心殿互动，通过AI、VR等技术与历史人物对话，全面欣赏珍贵文物，享受沉浸式体验。数字展览还可以与移动设备联动，让观众参与线上交互，实现线上与线下的无缝连接。技术促使更多人积极了解文物及背后故事，促进跨时空、跨文化交流。这种结合科学与艺术的方式为博物馆展示提供了新的可能性，打破时空界限，开辟全新交流模式。

（二）机器人导览引导博物馆漫游

博物馆机器人可以作为讲解员的模仿品和代替品，为观众提供问询服务和讲解服务，既可以减少人力成本，还能够增加科技感。博物馆讲解机器人具备简单交流能力，可对其进行远程监控管理。它的功能也在不断增加，包括礼仪迎宾、语音交互、推广宣传、娱乐互动、远程操控、同声回答、身份识别等。此外，观众还可以通过手机APP指令来控制机器人行走，提升机器人的实用性。博物馆机器人的科技化服务，将历史文化与高科技相结合，为观众带来新的感知和互动体验。

展览中的智能机器人作为观众的讲解同伴，不仅可以完成更智能化、自动化、高效化的任务，而且能够循环使用，有助于博物馆精密化管理，提供智能化、人性化的服务。现在很多展览馆使用机器人作为咨询员，如2019年名为“贝蒂”的机器人在英国布莱尼姆宫（Blenheim Palace）大厅亮相。贝蒂身高1.52米，能直立行走，其功能包括提供历史信息、回答问题，还能与观众自拍并上传至推特，迅速走红。

（三）媒体手段让博物馆走出围墙

2024年国际博物馆日中国主会场活动上，国家文物局公布2023年我国备案博物馆已达到6833家，其中新增备案博物馆268家，举办陈列展览4万余个。但是，“博物馆热”现象也带来了参观预约难、排队长等现实问题，尤其在大型展览和节假日期间更为突出。

某企业引领新技术应用于博物馆APP智慧导览，随后中国涌现多款博物馆APP，如南昌八一起义纪念馆APP、武汉博物馆APP等，宅家“逛”博物馆成为新时尚。互联网的快速发展，加上VR、3D打印、网上展览等技术的广泛应用，使得博物馆文化传播不受空间地点约束。某网络百科数字博物馆于2012年1月上线，以文字、图片、录音解说、高空俯瞰等多种形式，展示各家博物馆的相关信息和独家藏品知识，如全景展示中国国家博物馆、秦始皇陵兵马俑等，吸引大量观众浏览。

新媒体具有传播速度快、传播内容缩略化等特点，在当今社会中扮演着重要角色，其定义尚未统一，但可以理解为“以网络为主体的传播平台、以数字媒体技术为核心的媒介形态”。微博等平台成为宣传、文案、配图、链接的主要渠道，博物馆通过新媒体展示文创产品，利用跨界合作取得成功。2016年6月，国家博物馆和上海自贸区签约了战略协议，且博物馆与互联网平台企业合作，拓展文创开发渠道，充分发挥IP资源，实现整个产业链的互联网化。此外，视频平台也成为展示文化和博物馆的重要渠道。例如，《上新了·故宫》节目成功地将传统历史文化与文创新品相结合，获得广泛认可。类似的文博类综艺节目不断涌现，如《国宝档案》《经典咏流传》等，这些节目的成功不仅让博物馆行业看到希望，也为文博文创开拓了新的传播途径和商业价值。

（四）文物复制还原历史面容

在当今科技发展迅速、全球化加速的背景下，复制和传播已成为一种趋势。博物馆和纪念馆中纸质藏品占据重要地位，但这些藏品易受损，如潮湿、虫蚀、灰尘、光照等会导致破损和褪色。因此，在藏品状态良好时，制作复制品用于展出可以延长原件的收藏期。《中华人民共和国文物保护实施条例》第四十六条明确指出，“复制、拍摄、拓印馆藏文物，不得对馆藏文物造成损害”。由此可见，文物修复工作者需要采用高新技术手段完成复制工作，确保文物的绝对安全。

根据全国馆藏文物腐蚀损失调查结果显示，我国3200余座国有博物馆中，有近50.7%的馆藏文物存在不同程度的腐蚀损害。在修复器物残缺时，传统翻模方式不适用于某些特殊情况，如修复质地疏松的陶器。现代科技如3D打印技术，可在不直接接触文物的情况下，通过对原文物进行三维扫描获得三维数据，打印出该文物需复制、仿制的模具，利用打印出来的模具进行开模、制蜡、浇铸等工序，最后制作出复制品或者仿制品，既节省材料、避免二次伤害，同时数字化控制也有利于文物信息保存。2024年7月23日，“匠心妙手——三星堆遗址新出土文物保护修复成果展示”在四川广汉三星堆博物馆文物保护与修复馆开幕，展出近一年来三星堆新出土文物的保护与修复成果。其中，三维扫描仪与3D打印机的结合，尤其在对称器物的修复上展现了其独特的优势。以三星堆青铜面具为例，该面具具有二分法对称的特点。若面具一侧的耳部缺失，通过三维扫描仪获取现存数据，利用对称原则和三维处理软件来还原缺失部分，最终3D打印机将完整的青铜面具三维模型按原比例大小打印出来，将原青铜面具和修复完好的面具模型同时在展厅内进行陈列展示，使观众体验文物的真实魅力。这项技术在文物复制中的应用，展示了现代科技在传承中华优秀传统文化中的重要作用。

四、博物馆的智慧发展之路

（一）带大众进入“触摸时代”

博物馆展览中的互动项目是一种通过观众积极参与完成展览内容的体验式手段。展览设计人员通过展览装置将意图融入其中，观众可以通过触摸、操作、角色扮演等方式参与展览项目，从亲身体验中得出设计者想传达的信息或其他多元结论。19世纪中叶，英国伦敦科学博物馆（Science Museum）首次引入互动体验，展示的科学仪器和工业设备大多可供动态演示，增强了博物馆对公众的吸引力。1984年，设计师比尔·莫格里奇（Bil Moggridge）提出了“交互设计”的概念，强调以用户为中心，从视觉、听觉、触觉等方面增强导视系统功能并简化操作。良好体验源于博物馆对观众物质和精神需求的双重关照，尤其在消费时代，具有高品质环境和完善服务的博物馆更受欢迎。随着技术的发展，新时代的博物馆由“可看”转变为“可感”“可触碰”，使文物和历史更贴近人们生活。为适应不同内容和观众需求，博物馆根据展览主题设置适当的互动环节，以更好传播知识、宣传教育。

信息时代带来了博物馆行业的变革，新兴技术如移动通信、大数据、云计算、人工智能和VR赋予博物馆更多可能性。从2015年起，体感交互技术与VR等技术相结合，应用于展示设计，丰富了博物馆的交互体验，如电子触摸屏在博物馆内提供最新资讯，引领观众进入“触摸时代”。

（二）让“阿凡达”体验推向更广

VR技术不仅能对博物馆进行整体还原，还能针对博物馆展品做延伸，让博物馆里的展品“活”起来。用户使用VR设备可360°观看文物，还可以身临其境地感受文物的制作年代和历史情境。借助3D虚拟建模功能，文物的三维形象能够在博物馆的网站上进行虚拟展示，或在虚拟博物馆中进行实景1：1复制，观众可以通过虚拟博物馆观察文物及其细节。我国博物馆馆藏丰富，但展厅面积限制导致展出文物数量有限。通过虚拟博物馆能够打破地域限制，最大限度地传播博物馆的收藏，并降低实体文物在展出时被损坏或盗窃的风险。AR技术可以将文物“带回家”，用户通过手机扫描观看虚拟的文物模型，同时获取相关的声音、文字和特效等，实现文物的还原和展示。3D打印、AR技术和VR技术的结合，能够在不伤害文物的同时，向观众提供高精度、交互性强的文化遗产展示，推动文化遗产的传承和保护。

多通道（Multi-Modal）的交互模式被证明是提高人机交互效率和自然性的有效途径之一。它允许用户利用自然的交互手段，如肢体动作和语音，与机器进行交互，从而扩大信息交互的带宽。在展示设计中，多通道交互、三维空间动态成像、VR技术以及可穿戴计算机和移动手持设备的交互为人机互动提供了有利条件，代表了未来人机互动的发展方向。三维空间动态成像技术使观众可以直接用裸眼观看立体影像，还可以用手操作让它旋转，实现从任意角度均可观看。VR技术旨在用计算机技术生成虚拟的模拟真实世界的环境，使操作者产生身临其境的感觉。可穿戴计算机和移动手持设备的交互则使用户能够在复杂的展示空间中找到展品、路径等相关信息。电影《阿凡达》中设想的交互体验将在博物馆中得到延伸，结合物联网、云计算、大数据、移动通信等新一代信息技术，推动博物馆向更智能的方向发展。

（三）让历史随时随地可见ﾠ

利用多媒体、VR等数字化技术和设备，运用于文物保护和文化传承的智慧博物馆已成为发展趋势。狭义地说，智慧博物馆是基于博物馆核心业务需求的智能化系统。智慧博物馆利用多模态感知“数据”取代集中式静态采集“数字”，实现更全面、深入、泛在的互联互通，促进人与人、人与物、物与物之间系统化协同工作。智慧博物馆是在数字博物馆的基础上发展而来。数字博物馆将实体文物以数字化形式展示，并通过多媒体和VR技术在实体博物馆内创建数字展厅，并依托互联网搭建网上虚拟博物馆。而智慧博物馆通过人工智能技术和知识图谱技术，将文物的海量数据整合，试图打造一张文物相关知识的网络，使每件文物成为历史长河中的一个节点，相互关联起来，让博物馆变得更智能化，人们可以通过这个网络追溯历史与文化。

五、结  语

博物馆作为文化中枢机构，正在转变为互动的文化中心，致力于寻找新的方式展示历史和文化遗产。博物馆新的展陈设计理念逐渐转变为一种类似新媒体信息提取与加工的交互式体感设计，通过引导观众观察和思考展馆呈现的多种交互信息，观众在娱乐和探索中加深对展览信息的理解和记忆，最大发挥博物馆寓教于乐的功能。数字化是博物馆发展的重要趋势，利用人工智能处理档案、管理展品，VR技术实现真三维数字存档，令博物馆的收藏珍品突破技术和保存方式的限制，进行随时随地的传播。探索、发掘、传播和传承中华文化是博物馆的优势和职责，同时博物馆应着眼于让大众从中获得对世界的新发现。借助科技手段展现文物的价值和时代精神，以VR、AR、大数据、互联网和人工智能为基础设施的智慧博物馆正在逐渐形成。