邢磊、史浩岩、白雪梅
(中国船舶工业综合技术经济研究院，北京，100081)
摘要：随着计算机的普及和网络的发展，数字化工程进入了人类生活的各个方面，数字博物馆是继数字图书馆后又一产物，同时也是博物馆全球化的表现。本文基于对大量文献资料的阅读和整理，对数字博物馆的中外发展情况、概念、建设意义、存在问题和发展前景进行了系统综述，旨在让读者清楚地了解数字博物馆的发展趋势和未来。
关键词：数字博物馆分布式虚拟
一、数字博物馆概述
1.数字博物馆定义
电脑和互联网技术的飞速发展为数字博物馆的诞生和存在提供了必要条件。
数字博物馆就是综合利用现代信息技术，以数字化形式对文物信息进行收藏和管理，通过互联网向用户提供展示、学习、研究等多种服务的网上博物馆，担负着知识载体收集、科研解读、教育传播及审美休闲的重任，富有深刻的科学内涵和人本意义，具有存储数字化、获取网络化、资源共享化、展示多样化、管理计算机化的特点，摆脱了传统博物馆所受的时间和空间上的限制，突破了静态观看展品的形式，在互联网上实现博物馆信息资源的共享，让任何人可以在任何时间、地点获取自己所需要的信息。
2.国外数字博物馆
美国国会图书馆自1990年开始进行图书馆内文献、手稿、照片、录音、影片等典藏品的数字化，并编辑成历史文化传承的主题产品。1995年美国多个机构合资赞助了“数字图书馆先导研究计划（1995～1999）”，主要研究如何将信息科技运用于数字图书馆的开发。
加拿大也启动了一些较著名的数字计划，如“魁北克专案计划”，加拿大的虚拟博物馆（VCM）等，目标是通过网络化环境为大众提供文化资产的服务。
在世界著名的博物馆中，卢浮宫博物馆启动它的数字化工程是从网络建设开始的。如今已能使全球各地的观众通过互联网看到卢浮宫八大展厅的展出实况。
1994年以来，大英博物馆也开始了多媒体馆藏数据库的建立。公众可以经互联网进行远程访问，观赏博物馆内精美的文物典藏。
日本最著名的博物馆计划的内容主要是支持网络环境中数字典藏资料的检索，以支持博物馆教育为重点。
埃及的文化和自然遗产文献中心（CULTNAT）正在开展多个记录和保存埃及文化和自然遗产的子项目，以便使自己成为遗产数字化领域的全球网络。
3.国内数字博物馆
我国博物馆的数字化建设的探索从时间和技术研究上几乎与世界其他国家同步。目前，我国博物馆数字化研究走在前列的有故宫博物院、上海博物馆、南京博物院、各高等院校数字博物馆等。
故宫博物院很早就提出了建设“数字故宫”的构想，旨在采取数字虚拟现实技术，对故宫的建筑、藏品和档案进行模拟与复原，以便展示与研究。2001年7月16日数字故宫网站开通。
上海博物馆、南京博物院等已率先进入Internet网络，标准化的藏品管理软件系统也正在日益成熟。
大学数字博物馆建设工程也在如火如荼地开展。随着信息技术特别是网络技术的发展，网络教育的兴起，对大学博物馆进行数字化改造，建成基于网络的数字化博物馆系统，对实现资源共享、保护珍贵的博物馆资源具有重要意义。
4.数字博物馆模式分析
比较中外数字博物馆建设，从其数字藏品信息来源和互动展示内容组合方式分，可以归纳为三种模式，即“单馆模式”、“群馆模式”和“组合模式”。其中“单馆模式”是以本馆藏品进行数字化及上网展示，这是数字博物馆发展的初级阶段，国内大部分博物馆发起的数字博物馆都处于这个阶段。“群馆模式”是一些大型的、中心的博物馆将其辐射范围内或具有相同类别的博物馆网站连接在一起，形成大型的网站群，日本主要是采用这种模式。“组合模式”是现阶段数字博物馆发展的最高水平，它以一组博物馆群资源为数字化信息组织单位，欧洲、北美发达国家目前的数字博物馆主要提倡这种模式，所以也称为“欧美模式”，其典型实例如加拿大的虚拟博物馆（VMC）。
二、数字博物馆的建设理论
1.建设数字博物馆所需技术
（1）分布式处理技术
分布式处理技术是研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，分配给许多计算机处理，最后把这些计算结果综合起来。在中国“大学数字博物馆建设工程”大型项目中，18个网上大学数字博物馆分布在CERNET不同服务器上，存在信息冗余、各自为政、信息“孤岛”现象，相同或相近学科的不同数字博物馆之间没有实现资源的有机互连、信息的有效整合与共享。教育部组织建立了大学数字博物馆网格计划（University Digital Museum Grid，简称UDMorid），将这18个大学数字博物馆的资源整合在一起，实现了资源的真正共享。
（2）数据库技术
数据库技术是一种计算机辅助管理数据的方法，它研究如何组织和存储数据，如何高效获取和处理数据。数据管理是指对数据的组织、编码、分类、存储、检索和维护。常用的数据库管理软件有Aceess、SQLsersver、 VisualFoxpro、MySQL、Oracle。数字博物馆作为一个集中呈现某个专题文化信息的虚拟空间，核心功能就是依靠数据库系统管理信息，包括多媒体信息的录入、检索、修改以及输出系统安全管理。数据库技术与WEB技术的结合，是目前开发动态网站的趋势，也是数字博物馆的主流技术。如中国客家文化数字博物馆的数据库，采用了前台数据库、后台数据库和底层(部门)数据库三个层次的设计方案。
（3）虚拟现实技术
虚拟现实 (Virtual Reality，简称VR)技术又称灵境技术，是指在计算机数据库的基础上，建造一个能精确反映真实的物理性质及动态行为的人造环境的技术。虚拟现实的实现技术种类繁多，有全景环视技术、VRML技术、3DMAX建模技术、大屏幕显示技术，等等。VR技术在数字博物馆中的应用主要表现为对博物馆建筑、陈列品、遗址等实体的模仿，创造虚拟博物馆。虚拟博物馆(virtual Museum)作为数字博物馆的一个亮点和特点，在界面上以“虚拟展厅”、“虚拟展馆”、“虚拟馆藏”等栏目标题导航引入，通过在桌面虚拟显示系统(即一般电脑)上，安装立体眼镜、数据手套等辅助设备，充分感受体验“沉浸感”。
（4）多媒体技术
多媒体技术是指通过计算机把文本、图像、声音、动画等多种媒体综合起来，使之建立起逻辑连接，并对它们进行采样量化、编码压缩、编辑修改、存储传输和重建显示等处理的技术。多媒体技术是数字博物馆中应用最广泛的一个技术类别，给数字博物馆带来很多优势，如增强博物馆的交互性和对外宣传的信息渠道，便于观众的观赏等。
2.建设数字博物馆所遇到的问题
目前在数字博物馆的建设中所遇到的问题主要有两个方面：一是技术问题；二是管理问题。
（1）技术问题
有关技术方面的问题主要表现在以下几个方面：①数字化、存储问题；②索引、检索问题；③多媒体技术；④人机交互技术。
①数字化、存储问题。数字博物馆核心的工作是信息资源数据库的建设。对于馆藏信息的数字化是一项总量庞大的任务，它首先涉及统一规划和统一标准的问题，数字化过程要求低成本批量处理、低差错率，数字化后的信息资源应尽量保持原貌。目前比较流行的数字化方式是图像扫描技术，这种扫描方式将图像、文字、照片等资料通过扫描仪输入计算机，并采用高比率的图像压缩技术将这些数据信息高密度地存储在服务器或磁(光) 盘上。这一技术的优点在于数字化速度快、费用低、容易实现大规模存储，并能尽量保持实物原貌。缺点是占用存储空间大，况且目前对于这一方法，尚没用统一的扫描标准和存储格式，扫描标准的不确定将决定扫描结果的良莠不齐，并在一定程度上决定藏品表现的清晰度。
②索引、检索问题。传统的信息检索方法缺点是受限于词表。当前网络信息系统采用自由词匹配，虽较传统检索方法灵活，但是匹配率和漏检率很高，并不理想。数字博物馆要求实现信息集合与用户的信息需要在概念层面上匹配。另外，对于图像等非格式化多媒体数据的检索存在不少技术问题，如需要找一张“插着红花的花瓶”，这张图上没有任何文字注释，但是我们希望通过输入“花瓶”或“红花”这样具有图面特征的文字来查询，系统会自动排列出所有与“花瓶”或“红花”有关的一组图片，再输入下一条相关信息，逐次查询，以达到目的。但事实上有关此类基于内容的图像检索技术目前还没达到令人满意的程度。
③多媒体技术。媒体是信息的载体，多媒体是多种媒体如数字、正文、图形、图像和声音的有机集成，而不是简单的组合。其中数字、字符等称为格式化数据，文本、图形、图像、声音、视频等称为非格式化数据，非格式化数据具有数据量大、处理复杂等特点。而非格式化的多媒体数据的表示、各种多媒体数据之间在空间或时间上的关联、非格式化多媒体的检索(如对image等非格式化数据作为整体和部分搜索) 等问题亟待解决。
④人机交互技术。数字博物馆的最终目的还是要为人提供一个良好的交互环境，所以如何完善人机交互界面也是一个非常重要的问题，目前使人与计算机互变为自然、灵活、智能的人机交互技术正处于发展时期，如人机自然语言对话，虚拟现实技术等技术都不很完善。
（2）管理问题
在管理上，数字博物馆将在数据采集、存储、传输、展示等各阶段，遇到一系列诸如工作组织管理、知识产权、安全等大量尚待解决的管理问题。
其中，信息资源的知识产权保护是目前亟须解决的问题，这涉及两个方面的矛盾：一是现行法律及政策规定的文物属地管理与信息资源共享的矛盾，这里不妨称之为内部矛盾；二是在遗产信息资源对外合作开发过程中，信息资源拥有方在分享合作开发成果的同时，是否有意或无意地出让国家赋予责任保护和利用的文化/自然遗产信息资源给合作开发方，这里称之为外部矛盾。内部矛盾可以通过制定适当的激励机制加以解决，但外部矛盾处理在我国尚无相应法律规定。政府近年来一直在投入巨资回购流失海外的文物，如果不尽快对历史文化遗产信息资源管理出台相应管理办法，在若干年之后，我们可能还需要为获得完整的中国历史文化遗产信息资源，再次斥巨资回购。
三、数字博物馆的功能和发展前景
1.数字博物馆的功能
传统博物馆有四大基础功能：典藏维护、研究、展示、教育推广。随着时代的发展，博物馆的四大基础功能随之发生变化，转化为现代博物馆的十个功能组合：收藏保存、创建、研究、观光、宣传、展示、休闲、娱乐、教育、经济。博物馆功能演变，它说明了博物馆在社会中承担的角色更多了，受到越来越多的关注。
数字博物馆是现代博物馆发展的一个趋势，通过抽象概括，依据理论基础，得到数字博物馆的功能模型。从内向外，依次表现为传统博物馆的4大功能、现代博物馆的10大功能、数字博物馆在10大功能基础之上的功能体系。数字博物馆是以藏品和陈列内容为中心内容，在信息技术界、教育界、文博界的共同参与下，实现了10大功能，发挥了存储数字化、获取网络化、资源共享化、展示多样化、管理计算机化的特点，特别表现出通过多层面的信息采集形成综合信息资源库、藏品信息的有效访问与查询、藏品信息的发布与传递、数字藏品信息的安全保护、数字藏品信息资源的系统管理5大功能体系。
2.数字博物馆的发展前景
发展数字博物馆是信息化社会中传统博物馆不可回避的机遇和挑战。整合博物馆珍藏的文物和文献资料，予以数字化，呈现在网络上，不仅可以提升网络文化的品质， 改变目前商业和大众娱乐占主体、教育文化层面网络内涵不足的局面， 带动网络传播优质文化和知识的风气，而且透过网络无限延展的特性，在赋予有形文物无形延续而恒久生命的同时，解决了时空局限给传统博物馆的使用和教育功能带来的限制，为传统博物馆的发展提供更广阔的空间。
数字博物馆的信息空间要靠传统博物馆不断收集更新，传统博物馆是数字博物馆的信息保障，数字博物馆是传统博物馆的信息网站。
数字博物馆未来或许能够实现真正意义上的数字化，但就目前技术状况来看，数字博物馆的意义主要在于“工具性”的检索和查询，虽然检索和查询的方法十分快捷，却终究不能替代人们亲自参观学习的过程。与发达国家相比，我国数字博物馆的研究起步稍晚，技术方面也存在不足。我们应该加快步伐，缩小与发达国家的差距，从而为未来社会的竞争赢得有利地位。21世纪将是我国数字博物馆真正研究、试验、建立、运转与发展的时期。
