智慧博物馆——数字博物馆发展新趋势

智慧博物馆——数字博物馆发展新趋势 陈 刚 摘要：从数字博物馆到智慧博物馆的发展是以人为本理念在博物馆领域深入实践和物联网等新技术在博物馆应用普及的必然结果。本文简单回顾了数字博物馆发展历程，分析了从数字博物馆到智慧博物馆的发展趋势，提出了智慧博物馆=数字博物馆+物联网+云计算的智慧博物馆发展模式，最后讨论了物联网、云计算、移动互联、大数据技术集成应用对智慧博物馆建设和发展带来的挑战。 关键词：博物馆，数字博物馆，智慧博物馆，物联网，云计算 近年来，博物馆领域新技术应用发展极为迅速。虚拟现实、三维建模、泛在网络、物联网、移动互联、云计算、大数据等各类新技术应用大量涌现。数字博物馆、虚拟博物馆、网络博物馆、掌上博物馆、新媒体博物馆、泛在博物馆、智慧博物馆等新概念层出不穷。尤其是以数字化、网络化、虚拟化为特征的数字博物馆的发展，将“物”转化“数字”，极大地增强了博物馆展示的表现能力和交互能力，拓展了博物馆展示时间和空间。数字博物馆的核心是数字资源，数字资源的采集、加工、传播与展示构成了数字博物馆的主要内容。但是，数字化、网络化、虚拟化只是手段，为人类社会及其发展服务才是数字博物馆发展的根本目标。“以人为本”理念在博物馆的深入实践和物联网等新技术在博物馆的普及应用，极大地推进了“以数字为中心”的数字博物馆向“以人为中心”的智慧博物馆的发展。 1、数字博物馆发展回顾 数字博物馆早期发展主要受到数字图书馆的影响，强调以藏品资源数字化为主要内容。一般认为，最早的数字博物馆实践是1990年美国国会图书馆启动的“美国记忆”计划。该计划预期将美国国会图书馆珍藏的数百万件有关美国历史和文化的手稿、书籍、印刷文本、影像及录音等资源数字化，建立数据库，通过网络手段，让所有的学校、图书馆和家庭用户都能像那些公共阅览室的长期读者一样，便捷地接触到这些数字资源。受此计划影响，1992年，联合国教科文组织启动“世界记忆”计划，在不同国家和地区的不同水准上，将全世界所有有形的和无形的人类文化遗产进行永久性的数字化存储和记忆，通过互联网实现资源共享。 藏品资源数字化是数字博物馆建设的基础性工作，但对海量资源的数字化是一项极其艰辛而漫长的工作。由于技术发展的日新月异，数据采集 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和采集精度不断提升。如为了采集藏品外观信息，照片拍摄精度在短短的几年时间内就从300万像素提高到2000万像素。在不久的将来,二维拍照记录方式也许很快就会被三维扫描记录方式替代。从某种意义上可以说，博物馆的资源数字化是一项永远也无法完成的工作。因此，其后出现的虚拟博物馆、网络博物馆、移动博物馆、泛在博物馆等概念，实际上是人们在为数字博物馆发展寻求新的突破口。虚拟博物馆强调采用虚拟现实等可视化技术增强展示的表现力；网络博物馆强调数字资源的传输、展示和共享的网络连接形式。掌上博物馆、移动博物馆则更多地强调采用手机、平板电脑等移动终端设备来访问数字博物馆，构建可移动的博物馆。泛在博物馆通过利用无所不在的互联网络和广泛存在的各类终端设备访问数字博物馆，强调博物馆无处不在的泛在特性。 1998年1月31日，时任美国副总统戈尔在《数字地球——理解21世纪我们所居住的星球》中，首次提出数字地球概念，通过用数字化手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化信息进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，以不同空间、时间、物质和能量的多种分辨率进行多维显示，并通过网络提供给需要的人们，为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。此后，以数字地球理念为基础的数字国家、数字城市、数字校园、数字医院、数字社区等概念开始大量涌现。 数字地球的发展理念给数字博物馆发展和实践带来了重要启示——数字博物馆不应仅局限于馆藏资源的数字化，数字博物馆应该是对实体博物馆及其相关现象统一的数字化再现和认知。这一认识实际上形成了数字博物馆发展理念上的一次重大飞跃。数字博物馆发展理念开始逐渐回归到对博物馆收藏的人类及人类环境物证的深入认知上来，但对如何完成这一转变仍缺乏清晰的认识和明确的目标。目前，国内数字博物馆的应用实践主要集中在以下三方面： （1）数字资源采集开发，通过藏品基本信息数字化、数字影像采集、三维建模等方式，获取藏品本体结构信息、功能性信息、环境联系信息以及时间记录信息等，构建以海量数据存储、非结构化影像数据处理、多维影像数据表现方式等为基本特征的数字博物馆信息资源平台。 （2）数字资源展示利用，综合利用Web页面、三维展示、虚拟现实与增强现实、大屏与环幕显示、触摸交互多媒体等技术，以及个人电脑、手机和平板电脑等终端设备，建立线上虚拟博物馆和线下数字展厅，提供数字化、网络化、虚拟化的藏品信息展示和体验服务。 （3）博物馆管理信息化，针对博物馆业务活动（藏品收藏、保管、研究和教育活动）和事务活动（机构、人员、经费、设施管理活动）实际需要，建立各类博物馆信息管理和服务系统，为博物馆工作人员和社会公众提供服务。 2、智慧博物馆发展趋势 2.1 智慧地球的启示 2009年1月28日，在美国总统奥巴马召集的美国工商业领袖圆桌会议上，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”概念：通过低成本的传感技术和网络服务，将传感器嵌入和装备到电网、铁路、建筑、大坝、油气管道等各种物体中，形成“物-物相联”，然后通过超级计算机和云计算将其整合，实现人类社会与物理世界的高度融合。智慧地球理念得到了世界各国的普遍认可。数字化、网络化和智能化，被公认为是未来社会发展的大趋势，而与“智慧地球”密切相关的物联网、云计算等，更成为科技发达国家制定本国发展战略的重点。自2009年以来，美国、欧盟、日本和韩国等纷纷推出本国的物联网、云计算相关发展战略。智慧地球的概念，同样被快速应用到智慧城市、智慧校园、智慧社区等。 一个智慧的系统应该具备以下三方面的特征： （1）更透彻的感知，即能够更加充分地利用任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流程。与数字系统具有明显区别的是：智慧系统的信息获取不再是以通过规模化的批量信息采集建立数字资源库为根本目的，而是更加强调对信息的实时采集、自动采集、按需采集，以及对某些专项数据的深入采集为主要出发点。 （2）更全面的互联，即指智慧的系统可按新的网络连接方式协同工作。“全面的互联互通”一词中的“全面”有两层含义：一是指网络联通对象的广泛性，不仅包括藏品、设备设施、展厅库房建筑等，也包括观众、博物馆工作者和相关机构等，二是网络联通方式的多样性，不仅包括互联网、广播电视网、移动网、卫星网络，也包括WIFI、蓝牙等各类无线局域网等； （3）更深入的智能化，即能够利用先进技术更智能的洞察世界，提供决策管理依据，进而创造新的价值。通过前文提及的感知和互联互通搜集来的海量数据，构成了大数据（big data），要真正使这些大数据发挥作用，需要云计算提供大数据分析能力，进而实现各类基于大数据和云计算的智能化应用。 简而言之，智慧系统不再是以数字资源建设与展示利用为核心内容，而是强调“物”与“物”的信息交互，“人”与“物”的信息交互，以及如何通过云计算和大数据分析技术，实现智能化的信息处理与分析。 2.2 博物馆、数字博物馆与智慧博物馆及其信息交互 国际博物馆协会2007年8月维也纳大会议修订的《国际博物馆协会章程》给出的博物馆定义：“博物馆是一个为社会及其发展服务的、向公众开放的非营利性常设机构，为教育、研究、欣赏的目的征集、保护、研究、传播并展出人类及人类环境的物质及非物质遗产”。博物馆发展的根本任务就是要充分发挥博物馆的社会作用，创新展示教育传播的内容、形式、手段，强化藏品保护研究和博物馆学术研究，进而提高博物馆公共文化服务水平，更好地满足人民群众的精神文化需求。因此，博物馆的数字化和网络化只是手段，为社会及其发展服务才是其根本目的。或者说，数字博物馆只是数字化技术应用于博物馆的前期过渡，智慧博物馆才是数字化、网络化、智能化时代下的博物馆发展目标。 在实体博物馆中，观众只能当藏品在展厅展出时才能到展厅一睹其真颜，信息交互方式大部分以“物 → 人”为主，“人 → 物”的交互手段极为有限。将藏品信息数字化转为“数字”存储并通过网络传播展示的数字博物馆，有效突破了藏品本体展出时的时间和空间限制。数字博物馆创造性地采用了“物——数字——人”的信息传递模式，即首先考虑如何将博物馆藏品及其他相关信息转化为“数字”，然后再考虑利用网络传输和数字显示技术，将这些“数字”以直观的可视化形式提供给世界各地的人们。数字博物馆实现了“数字——人”的双向信息交互，但“物 → 数字”的信息传递是单向的，数字博物馆仍然还是一种单向的线性信息交互方式。这种信息交互方式不仅割裂了“物——人”之间的直接联系，也缺少对“物——物”之间，“人——人”之间协同关系的处理，前者直接导致了数字博物馆所提供的信息的时效性、真实性、交互性和临场体验感都远不如实体博物馆，后者则使得数字博物馆对博物馆藏品保护、保管和研究管理工作的支持作用大打折扣，作用极为有限。 随着以各类传感器为基础的物联网应用的兴起，博物馆中的人（包括线上和线下观众、博物馆工作者，以及相关机构和管理部门）、物（包括藏品，各类设备设施，库房、展厅等）的信息可以通过电子标签（RFID）或其它传感器获取，并通过网络汇集，使得建立“人——物”、“物——物”、“人——人”之间的双向信息交互成为可能，同时结合云计算和大数据分析技术应用，将进一步实现对“物”的智能化控制。物联网、云计算与数字博物馆的结合，促进智慧博物馆的发展，使博物馆数字化进入了智能化为主的阶段。在人机交互方面，随着移动终端和多点触摸、体感控制、语音识别等自然界面友好交互技术的发展，实现了“人——数”“数——物”之间的信息双向交互。可以说，智慧博物馆不仅完全打通了数字博物馆“物——数字——人”三者之间的双向信息交互通道，同时也实现了对“人——人”、“物——物”之间协同关系的有效管理。“数字”不再是智慧博物馆的核心，而演化成为一种必备工具，“人”重新回归为博物馆的核心。 博物馆、数字博物馆和智慧博物馆三者的信息交互方式比较如图1所示。 2.3 智慧博物馆概念与特征 智慧博物馆是以数字博物馆为基础，充分利用物联网、云计算等新技术，构建的以全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用为特征的新型博物馆形态。从技术角度看，智慧博物馆可以表使如下： 智慧博物馆=数字博物馆+物联网+云计算  智慧博物馆将是实体博物馆的不可或缺的有机组成部分，如同神经系统是人体的有机组成部分一样。数字博物馆负责博物馆各组成要素的数据的处理、存贮、分析和表达；而物联网负责博物馆各组成要素的信息采集和控制指令的传输和执行，云计算则负责根据已有的海量数据资源和当前物联网实时采集的数据，进行分析决策，并向博物馆各组成部分或要素下达控制指令。由数字博物馆与物联网、云计算组成的智慧博物馆构成了一个动态信息采集（信号正向通路）、智能处理与分析以及反馈与智能控制（反馈通路）的闭环控制系统，将极大地促进博物馆教育服务能力和保护研究能力的提升。 将博物馆与数字博物馆分别作为一个整体来看，数字博物馆是实体博物馆通过数字化而构建的数字模型，此模型由海量数据和系列软件系统构成。但这一模型基本上是静态的，很少考虑到软件对象及其关系对数据模型的影响。智慧博物馆建设则是通过数字化和对博物馆系统运行状态的动态监测（也是一种数字化手段）驱动动态数字模型，并通过建立博物馆领域知识模型，对博物馆系统进行模拟、预测和控制，实现到博物馆系统的智能调控，这种调控可以通过对博物馆主体的行为的调控，或博物馆组成要素的控制实现，通常会涉及到博物馆征集、保护、研究、传播、展出管理和服务过程的调控。 与数字博物馆比较，智慧博物馆的区别主要表现如下： （1）利用传感技术、智能技术实现对博物馆藏品、库房、展厅等对象及其运行状态的自动、实时、全面透彻的感知。 （2）将相对封闭的博物馆信息化架构升级为复杂巨系统的开放、整合、协同的博物馆信息化架构，发挥数字化技术的整体效能。 （3）通过泛在网络、移动技术实现无所不在的网络互联服务和随时随地随身的数据智能融合服务。 （4）强调人的主体地位，重视关注用户视角的服务 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和提供强调开放服务主题的塑造及其间的观众参与、用户体验等。 （5）强调通过政府、市场、社会各方力量的参与和协同实现博物馆文化传承服务能力提升和塑造独特价值创造。 3、智慧博物馆的技术挑战 什么是智慧？通俗一点说，智慧就是“耳目通达，融会贯通；算度精准，能文善辩；行动迅捷，随机应变；谋虑深远，决胜千里”。物联网、运计算、移动互联和大数据技术是实现博物馆智慧化的四大关键技术。 3.1 耳目通达，融会贯通——物联网 从数字博物馆向智慧博物馆发展其最明显的特征是物联网的引入。物联网技术是智慧博物馆实现“耳目通达”和“融会贯通”的基础条件，其中，“耳目通达”强调的是利用各类传感器采集博物馆相关数据，“融会贯通”则是利用网络手段实现所有物品与互联网的信息交换与通信。 物联网（The Internet of things）是利用传感技术，按约定的协议，把所有物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。在博物馆中，除了应用照相、音视频等传统的数据采集手段，传感技术更多地是指利用射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器，以及传统的热、光、气、力、磁、湿、声、色、味敏等传感器件，获取博物馆藏品、设备设施、库房展厅建筑、周边环境与人员位置信息等的技术。 物联网技术应用彻底改变了数字博物馆以人机信息交互为主的信息互动模式，进入到传感器和智能芯片无处不在、信息多源实时获取和智能控制的泛在计算阶段，使智能博物馆环境和周边计算得到迅速发展。博物馆物联网中的“物”，就是各种与博物馆收藏保管、研究修复、展示教育活动相关的事物，如藏品、展柜、设备、设施、展厅、库房，以及观众、博物馆工作者等。博物馆物联网中的“联”，即信息交互连接，把上述“事物”产生的相关信息交互、传输和共享。博物馆物联网中的“网”是通过把“物”有机地连成一张“网”，就可感知博物馆服务对象、各种数据的交换和无缝连接，达到对博物馆服务与管理的实时动态监控、连续跟踪管理和精准的博物馆业务决策。 物联网的发展从根本上提高了从宏观到微观的博物馆信息采集和整合管理能力，也将促进博物馆宏观与微观的调控能力，促进以人为中心的博物馆藏品及其周边环境的智能化。 3.2算度精准，能文善辩——云计算 云计算是构成智慧博物馆智慧特性的必要条件。算度精准要求深入分析采集到的博物馆海量数据，使用各类先进的数据挖掘和分析工具、科学模型和功能强大的运算系统进行复杂的数据分析、汇总和计算，以便及时获取准确信息；能文善辩要求智慧博物馆具有直观生动的图形化、可视化和三维虚拟化等表达方式，并根据用户交互要求进行动态调整。智慧博物馆上述要求提出了多源海量数据存贮、管理以及分析处理、共享、整合和应用等诸多问题，对计算资源和计算能力提出了巨大的挑战，云计算将为这一挑战提供解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 云计算是一种通过互联网，按用户要求动态提供虚拟化的、可伸缩的计算资源的服务模式。云计算首先是一种创新的计算资源使用和交付服务模式，其基本思路是将计算资源作为一种像水和电一样的公用事业提供给用户，用户只需根据实际使用的水电量付费。水厂和电厂由专门机构承建，用户无需自建。实现云计算技术的核心是计算资源的虚拟化，虚拟化技术是解决计算资源集中条件下的应用逻辑分隔问题的关键。云计算利用服务器虚拟化技术可实现对虚拟机的部署和配置，通过对虚拟机的快速部署和实时迁移能大大提高系统的效能，还可通过对虚拟机资源的调整来实现软件系统的可伸缩性，确保系统能迅速从故障中恢复并继续提供服务，提高了系统的可靠性与稳定性。举例来说，可以将10台4核CPU的物理服务器虚拟化为40台双核服务器供40个用户独立使用，每个用户在自己的虚拟机都具有独立空间，甚至可以各自安装不同的操作系统而互不影响。 云计算为博物馆用户提供了计算资源物理集中、应用逻辑分隔的集约化模式。一般来说，博物馆用户不再需要自己去建设云计算中心，由专业的云计算服务提供方通过建立以云计算中心为载体的计算资源池，实现计算资源的集约化和规模化经营，为博物馆用户提供基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）等不同层次的计算资源应用服务，从而实现智慧博物馆技术应用的低成本、高可靠性、可扩展性的目标。 3.3行动迅捷，随机应变——移动互联 以移动网络和手持终端为主要内容的移动互联技术的兴起，为实现智慧博物馆随时、随地、随需访问提供了基础支撑。 网络通信技术从有线网络向无线网络和移动无线网络发展，特别是移动无线网络从2.5G的GPRS到3G的WCDMA、CDMA和TDSCDMA的普及，以及4G的发展，使无时和无处不在的信息通信能力大大增强，一方面为智慧博物馆必需的物联网和泛在计算提供了网络基础设施，另一方面为将智慧博物馆从数字博物馆以桌面交互为中心，转移到可以随身携带、随时随地使用的“博物馆”。 移动网络的发展促进了智能移动终端（智能手机、平板电脑等）的普及，而智能移动终端的广泛使用又极大地推动了移动网络的发展。智能移动终端一般集成了GPS、摄像头及其它传感器，使其成为一种常用的信息采集终端，大大增强了移动信息采集能力，进一步推动了社交网络服务SNS的发展，改变了智慧博物馆系统内社会公众、专业人士和相关机构的信息互动方式。 移动通讯网、广播电视网和互联网三网融合为智慧博物馆提供了巨大的发展机遇。三大网络在向宽带通信网、数字电视网、下一代互联网演进过程中，技术功能趋于一致，业务范围趋于相同，网络互联互通、资源共享，能为智慧博物馆发展提供语音、数据和广播电视等多种服务。这里的三网合一并不意味着其物理合一，而主要是指类似于智慧博物馆等高层业务应用的融合。以后的手机、电视和计算机都可以连接至智慧博物馆。 3.4谋虑深远，决胜千里——大数据 大数据（Big Data）是指数据体量巨大（达到PB级），冗余数据多，数据价值密度低，要求处理速度快（做到秒级）的数据。以数字资源建设为特色的数字博物馆中存在大量图片、音视频等非结构化数据，尤其是在物联网系统中，各类传感器件周而复始地产生大量监测数据，视频监控摄像头实时摄取的大量视频数据等。只有利用数据仓库及时保存智慧博物馆发展过程中产生的大数据，并应用数据挖掘和智能数据分析手段进行加工处理，才能真正实现智慧博物馆决胜于千里之外的策略谋划。 物联网发展和互联网应用为智慧博物馆带来了多源海量数据（大数据）的存贮、管理、处理、融合、整合和挖掘分析等问题，博物馆中的大数据普遍具有数据粒度偏大（如藏品的高精度图片文件、视频文件等），访问频次偏低等特点。大数据分析常和云计算联系到一起，因为实时的大型数据集分析需要向进入云计算平台之中的数十、数百或甚至数千的电脑分配工作。通过挖掘智慧博物馆用户的行为习惯和喜好，从凌乱纷繁的数据背后找到更符合智慧博物馆用户兴趣和习惯的产品和服务，并对产品和服务进行针对性地调整和优化，这就是大数据分析在智慧博物馆的价值之所在。 智慧博物馆中大数据特征是与其数据丰富程度来决定的。社交网络兴起，大量的UGC（User Generated Content，即用户生成内容)内容、音频、文本信息、视频、图片等非结构化数据开始出现。另外，物联网的数据量更大，加上移动互联网能更准确、更快地收集智慧博物馆用户信息，比如位置、展览信息等数据。从数据量来说，智慧博物馆系统已开始进入大数据时代，但设计使用的硬件明显已跟不上大数据发展的脚步。 智慧博物馆系统里提及的“大数据”，通常是指通过采集、整理博物馆及其方方面面的相关数据，并对其进行分析挖掘，进而从中获得有价值信息，最终衍化出一种新的商业模式。虽然大数据分析应用在国内博物馆领域还处于萌芽阶段，但是商业价值已经显现出来。首先，手中握有数据的博物馆站在金矿上，基于数据交流交易即可产生很好的效益；其次，基于数据挖掘会有很多智慧博物馆运营模式诞生，定位角度不同，或侧重数据分析。比如帮企业做内部数据挖掘，或侧重优化，帮企业更精准找到用户，降低营销成本，提高企业销售率，增加利润。 与大数据分析相关的社会计算是社会行为与计算系统相结合的产物，它是以人或群体（组织）为中心信息互动模式，其应用主要体现为博客、电子邮件（email）、即时通信、社交网络服务、维基百科、社会书签等应用，如Facebook、Twitter以及国内的新浪博客、微博和腾讯QQ等。社会计算为智慧博物馆带来了协同过滤、在线拍卖、预测市场、信誉系统、计算社会选择、分类标签和验证游戏等多种应用，影响智慧博物馆未来在经济与社会系统的行为。 4、结语 博物馆系统以“人”（社会公众、博物馆工作者等）与“物”（藏品、设备设施、库房、展厅建筑等）之间的直接信息交互为手段，在现实空间实现了人类及人类环境物证的征集、保护、研究、传播并展出。为打破直接信息交互方式带来的时间和空间限制，以博物馆及其藏品资源数字化采集加工、网络化传播、虚拟化展示为特色的数字博物馆出现了，数字博物馆中的“数字”实际上充当了“人”和“物”之间信息沟通的桥梁。“数字”虽然在展现时空和表现方式上具有足够的自由度，但批量化的“数字”获取在某种意义上却割裂了“人”与“物”之间的直接信息交互通道。智慧博物馆以数字博物馆的数字资源网络化传播和虚拟化展示为基础，通过物联网技术建立“物”与“人”之间的实时信息交互，通过移动互联技术提供泛在网络环境下的移动访问，通过大数据和云计算技术实现及时、高效、准确的数据分析与处理，进一步促进博物馆及其行为和环境的智能化。智慧博物馆建设过程中，物联网、云计算、移动互联和大数据分析等新技术的集成应用，对目前智慧博物馆的建设和发展是机遇也是挑战！ （致谢：本文最后成稿得到了国家文物局科技司罗静副司长的指点，在此表示感谢） 参考文献 1. 智慧博物馆,我的博物馆——基于移动应用的博物馆观众体验系统，张遇，王超，中国博物馆 2012 年01期 2. 智慧博物馆——总说，张小朋，南京博物院网站-专家博客blog.njmuseum.com 2012.4.10 3. 智慧地球，IBM商业价值研究，东方出版社，2009-11出版 4. 智慧城市:技术推动和谐，吴胜武，闫国庆，浙江大学出版社，2010-10出版 5. The Digital Earth, Al Gore. 6. A World of Smart Objects, P. Magrassi, T. Berg, Gartner research report 12 August 2002 7. What is a museum?