敦煌莫高窟第57窟的南壁上，一尊极尽东方之美的菩萨已静静站立千年。她头戴化佛冠，肩披长巾，身佩璎珞，一手上举轻拂飘带，一手托供品，婀娜沉吟间，仿佛要从壁画上走下来……敦煌壁画作为中国古代艺术的瑰宝，承载着丰富的历史和文化内涵。然而，经过千年岁月的洗礼，这些壁画逐渐褪色、损毁，面临着严重的保护和传承问题。

现代科技，一边帮助彩塑与壁画“赛博永生”，一边为古老敦煌“祛病延年”。近年来，敦煌研究院在科研方面的“硬实力”有目共睹：多项文物保护科技成果入选国家“十三五”科技创新成就展，联合其他机构成立了我国首个，也是目前唯一的国家古代壁画保护工程技术研究中心，承接了多项国家重点文物保护项目，还走出国门，为吉尔吉斯斯坦、缅甸等“一带一路”沿线国家的文化遗产保护提供技术支撑和中国方案。未来，敦煌研究院还有望组建国家重点实验室。

“神器”助文物“延年益寿”

在敦煌莫高窟第55窟，敦煌研究院壁画修复师殷志宏正弯着腰，拿一支小胶水瓶，将壁画起甲的部分一点点粘回原位。

这是一座宋代开凿的石窟，距今已有一千年。如今，它老了，起甲、颜料层脱落、空鼓、酥碱、裂缝、划痕……它有了一身的病。殷志宏成了它的“康复师”。他的动作很小心，起甲的颜料层像鱼鳞，细细密密地翘着。他把细如针尖的瓶嘴从侧面插进起甲的壁画后面，小心地注入黏合剂，再用修复刀垫着棉纸把这块指甲盖大小的壁画回贴压实。

殷志宏所用的黏合剂是一种特殊的材料，由有机硅和丙烯酸混合而成，是敦煌研究院自主研发的壁画修复“神器”。一个洞窟需要修复多少个这样的“指甲盖”？殷志宏自己也说不清。第55窟是敦煌莫高窟大型洞窟之一，壁画面积500余平方米。

“起甲和酥碱是壁画中最常见的病害”殷志宏表示。酥碱是在水盐运移作用下地仗层产生的一种病害，轻则引起地仗疏松，严重时会引起地仗层脱落，比较难治理。壁画就像人，有生命，会呼吸，连疾病也是相互关联。“对出现酥碱的地方还要做脱盐处理。地仗中的可溶盐在水气运移作用下会反复溶解结晶，使地仗变得疏松，酥碱就随之出现。我们需要在壁面上铺设棉纸脱盐并定期更换，不让盐分在壁画上聚集，从而达到治本的效果。”殷志宏说，这样一个洞窟，七八个人的团队完成修复需要至少3年的时间。

提起壁画修复的意义，殷志宏说得很朴素：“我们修复过的文物，至少可以再稳定地保存十几年、几十年，后人还可以欣赏到它的美。如果脱落掉了，人们再来就什么都看不到了。”

延续文物的寿命，是所有莫高窟人的初心。在敦煌，像殷志宏这样的壁画修复师有100余人。莫高窟现存壁画4.5万平方米，经过近80年的经验积累，敦煌研究院已形成了成套的壁画保护技术和科学流程，依靠科技为莫高窟“延年益寿”。而如今，先进技术正赋予敦煌文保人更多的可能。

创新DNA存储让文物“活”千万年

据了解，天津大学合成生物学团队创新DNA存储算法，将十幅精选敦煌壁画存入DNA中，通过加速老化实验验证壁画信息在实验室常温下可保存千年，在9.4°C下可保存两万年。该算法支持DNA分子成为世界上最可靠的数据存储介质之一，可以让面临老化破损危机的人类文化遗产信息保存千年万年。

从结绳记事、仓颉造字到磁带、硬盘等现代磁光电存储技术，人类文明的发展与存储技术密切相关，随着科学技术的进步，数据存储方式不断迭代创新。中国科学院院士、天津大学元英进教授团队一直致力于下一代存储技术——DNA存储。“据国际数据公司估计，到2025年全球数据总量将达到惊人的175ZB（1ZB≈1021字节）。全世界都在建数据中心，数据中心的能耗是惊人的。DNA存储由于其高存储密度与低能耗处理等特点，被视为一种极具潜力的存储技术，成为应对数据存储增长挑战的新机遇。“元英进院士介绍说。

2021年8月元英进教授团队取得DNA存储的重大突破，该团队从头编码设计合成了一条长度为254,886 碱基对、专用于数据存储的酵母人工染色体，将两张经典图片和一段视频存储于人造染色体中，利用酵母繁殖实现了数据稳定复制，并用纳米孔测序器件实现了数据快速读出与无错恢复。该工作及后续研究内容先后发表于《National Science Review（国家科学评论）》和《SCIENCE CHINA-Life Sciences（中国科学-生命科学）》。

DNA存储高效低耗，但作为一种链式生物大分子，在体外常温保存时会面临DNA断裂降解等风险，严重影响信息存储的长期可靠性，是亟待解决的关键科学问题。对此，元英进团队设计了基于德布莱英图理论的序列重建算法来解决DNA断裂等问题。该算法结合贪婪路径搜索和循环冗余校验码来实现断裂DNA片段的高效从头组装，从原理上支持了DNA存储的长期可靠性。

结合该序列重建算法（内码）与喷泉码算法（外码），团队设计编码了6.8MB敦煌壁画，合成了承载图片信息的DNA片段21万条。为数据的长期可靠性，团队制备了一个没有任何特殊保护的DNA水溶液样本，并在70°C下加速样本断裂、降解长达十周。处理后的DNA片段80%以上都发生了断裂错误，依靠设计的序列重建算法依然可以准确组装并解码96.4%以上的片段，再通过喷泉码解决少量片段丢失的问题，原始的敦煌壁画图片依然能够完美恢复。根据理论推算，这种程度的高温破坏相当于实验室常温25°C一千年或者9.4°C长达两万年的自然保存。

这是继基于人工合成染色体的酵母体内信息存储模式取得突破后，天津大学合成生物学团队在DNA信息体外存储模式上又取得重要突破。

“数字敦煌”实现文物永续利用

上世纪90年代初，敦煌研究院发起现代技术保护莫高窟的“数字敦煌”项目，运用高科技手段为敦煌壁画、泥塑还有洞窟分别建立数字档案，这些资料可用作敦煌文化展览等多种形式，为文化遗产保护提供一种新的可能性。

2006年4月，敦煌研究院数字中心成立，规模浩大的“数字敦煌”项目也正式步入系统的轨道。从2010年开始，敦煌研究院持续不断推进洞窟摄影采集及相关数字化工作。2016年，“数字敦煌”平台面向全球正式上线。这个信息资源库平台，是敦煌研究院向全世界敦煌爱好者奉上的一席盛宴。

敦煌研究院数字中心主任吴健：““数字敦煌”资源库平台的搭建与上线是一项重要成果展现，实现了数字敦煌资源的全球共享。通过数字敦煌资源库建设，形成了新文化产业链，将是传统文化资源和信息技术有机结合的典范。”

丁晓宏是敦煌研究院文物数字化研究所副所长，也是赋予敦煌“数字生命”的成员之一。他介绍说，除了壁画，他们还会用激光扫描和三维重建技术对大型彩塑进行采集，将整个洞窟制作成立体的数字文物。

“洞窟数字化讲求因地制宜，每个洞窟有自己的特性和采集方案，就像是不同个性的人。”丁晓宏告诉记者。目前，敦煌研究院已完成莫高窟290个洞窟的高精度采集、162个洞窟的全景漫游节目制作和7处大遗址的三维重建，建立起一整套文物数字化采集、加工、存储、展示等关键技术体系，形成了数字化壁画图像、洞窟结构、和彩塑三维数据、虚拟漫游节目等海量数字化资源。

敦煌科技经验走向世界

11月5日，位于加拿大多伦多市中心的罗伊·汤姆森音乐厅内呈现出与平日迥异的布置。色彩鲜明的飞天、菩萨等东方佛国元素出现在厅内的巨幅挂画、铺满地面和包裹着柱子的大小画作中。一场展示敦煌元素以及中西结合的创新表现力的艺术展在此举行。

“在国内，我们承担了近20个省份的壁画和土遗址保护项目；在国外，2017年甚至更早的时候，我们就派出了不同专业的考察团队，远赴印度、阿富汗、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦等邻国开展文物保护调研。这些国家在地理上与我们相近，历史上文明交流也非常频繁，不少历史遗迹的制作工艺和保存现状都与敦煌十分类似。我们就想，能不能让敦煌经验‘走出去’，在‘一带一路’上发挥更重要的作用。”苏伯民表示，当前，敦煌研究院还在积极争取建设文物保护全国重点实验室，为提升我国文物文化保护技术贡献力量。

敦煌文化属于中国，但敦煌学属于全世界。敦煌学已经成为一门国际“显学”。敦煌研究院先后成立“丝绸之路与敦煌研究中心”和“丝绸之路文化遗产保护国际科技合作基地”，与英国、法国、印度、阿富汗、吉尔吉斯斯坦等国家的高校、博物馆、科研机构建立起合作关系。在柬埔寨吴哥古迹保护与发展管理局支持下，敦煌研究院制作大型纪录片《莫高窟与吴哥窟的对话》，展现文明交流互鉴与历史传承，生动诠释“一带一路”的文化底蕴和人类命运共同体的精神内涵。

敦煌研究院也在不断探索以最新科技，为敦煌数字化资源找到更好玩、更有趣、更活泼的活化利用方式。从疫情期间推出的“云游敦煌”小程序，到今年发布的超时空参与式博物馆“数字藏经洞”，都获得了很高的点击量。“未来，希望让人们在手机上就能很轻松地触及敦煌，比如利用VR等技术，也许将来人们坐在家中，就可以进入莫高窟每一个洞窟参观游览。”苏伯民笑着说。

文章来源： 科技日报，无忧的叶子fn，中国青年报，视听甘肃，光明网-《光明日报》