自然科學博物館標本藏品智慧化管理實踐與思考
——以國家海洋博物館為例

李世杰 黃克力 奚 宇 曹 然

進入21世紀以來，隨著信息革命進程不斷加快，互聯網、大數據、云計算、物聯網、人工智能等新技術深刻演變，產業數字化、智能化轉型不斷加速，極大改變了產業發展模式和人民生活方式。人民群眾對于精神文化的需求也隨著社會經濟發展而日益增長，博物館作為保護和傳承人類文明的重要場所，跟隨時代發展浪潮是必然要求。2012年11月，國家文物局圍繞“智慧博物館”的應用與發展召開主題研討會，標志著國內對于智慧博物館的研究與探索正式啟動，自此，建設智慧博物館成為博物館學界廣泛關注的研究話題[1]。智慧博物館是在傳統博物館、博物館信息化、數字博物館充分發展基礎上形成的、以信息網絡技術最新成果為支撐的博物館新業態[2]。2021年5月，九部委印發《關于推進博物館改革發展的指導意見》，其中提到要“大力發展智慧博物館，以業務需求為核心、以現代科學技術為支撐，逐步實現智慧服務、智慧保護、智慧管理?！痹趪艺叩拇罅χС窒?，博物館行業智慧化進程持續加速。自然科學博物館在博物館中具有獨特地位，代表國家保護、研究、收藏、展示、闡釋自然物和人類發展過程中具有歷史、科學和藝術價值的自然遺產，在展示自然資源和進行科學研究與文化交流方面發揮著重要作用[3]。標本是自然遺產的記錄形式之一，是過去和現在動植物信息的主要載體[4]。自然科學博物館作為標本收藏和展示的主要機構[5]，承擔著科普、教育、研究、服務等社會責任[6]。在行業智慧化背景之下，自然科學博物館的標本藏品管理轉型升級迎來了新的機遇。

一、 國家海洋博物館標本藏品管理回顧與難點分析

(一)國家海洋博物館標本藏品管理回顧

國家海洋博物館是集收藏、展示、研究、教育于一體的，我國唯一的國家級、綜合性海洋博物館，是經國務院同意，國家發展和改革委員會正式批復的國家重大項目，由自然資源部與天津市人民政府共建共管，在自然資源部、國家文物局的指導下，面向海內外征集了大量海洋人文藏品與自然類藏品，其中包括動物標本、植物標本、遠古化石、陶瓷器、古籍文獻等三十多個門類，共計五萬余件/套。2019年5月1日，國家海洋博物館正式向公眾開放試運行，彼時，庫房尚處在初期建設階段，以傳統的手工標簽方法進行藏品業務管理，雖然已具備藏品管理的庫房基礎，但一部分庫房缺少擺放藏品的柜架、囊匣，部分標本藏品沒有得到有序管理。國家海洋博物館面向公眾開放初期，藏品數量有限，絕大部分精品標本都在展廳展出，因此藏品管理是否到位，也成為影響觀眾參觀體驗的重要因素。在試運行期間，如何在滿足觀眾觀賞展出藏品需求的同時，建立符合規范并能夠長期為博物館藏品管理提供支撐的信息化系統，是國家海洋博物館面臨的嚴苛挑戰。

(二)國家海洋博物館標本藏品管理難點

1. 標本信息龐雜，管理規范不明確

國家海洋博物館藏品數量巨大，藏品種類、規格不盡相同，面對如此繁多的藏品，特別是標本藏品，如果沒有明確、統一的標準進行管理，將致使信息不完整、不規范，難以長久保持對藏品信息的有效統計、管理和利用，甚至可能造成標本藏品管理混亂。在我國，自然標本作為博物館藏品中重要的一類，需要嚴格遵循相關管理制度，但目前統一的自然類藏品信息登記著錄標準尚未出臺，所使用的相關標準大部分是歷史藏品分類、管理標準，針對自然類藏品的相關標準制定工作還處在探索階段。

2. 標本管理業務多樣，流程繁復

藏品管理是博物館的核心職能，由于國家海洋博物館館藏的特殊性，藏品種類范圍涉及歷史人文類藏品，也包括大量的化石、標本等自然生態藏品，種類繁多、體量大小不一，如果僅依靠傳統的管理手段，很難保證管理的準確和高效。傳統藏品管理業務流程，包括征集、接收、登記、分類、庫管、定名、鑒選、編目、建檔、注銷、統計、備案，業務流程繁復，涉及單據眾多，需要博物館內多部門協同進行。藏品管理中各項業務開展的成功與否，很大程度上取決于藏品管理的規范性與科學性。在國家海洋博物館藏品管理工作中，自然類藏品的分類管理規則尤為重要，需要兼顧生物領域標本、化石等的分類方式和博物館有關藏品管理各部門間的分工協作規則。同時，自然類藏品研究、展覽、鑒定、修復等業務造成的信息變更，整理歸檔壓力更大。

3. 標本藏品排架復雜，提用不便

國家海洋博物館由于標本藏品數量較多，而且藏品形態各異，藏品排架較為復雜，盡管已經手工錄入了藏品的庫房排架信息，但在提用和盤點時，還是會因藏品及其記錄信息難為一體而給相關工作帶來不便。同時，在傳統的藏品庫房管理工作流程中，藏品及人員出入庫記錄依靠紙質記錄，在大量藏品的盤點、提用工作中效率較低，藏品展出回庫后盤點核對不方便不及時，也可能出現紕漏，不利于保障藏品流轉信息準確性。

4. 有機物標本藏品環境敏感，保管工作壓力大

自然標本藏品，尤其是那些主要由有機物質構成的標本，如動物、植物、以及含有有機成分的地質和礦物標本等，由于其內在的物理化學性質，對環境因素的變化極度敏感。另外，博物館還需要考慮到一些標本的物理穩定性、化學穩定性以及生物穩定性等問題，需要特殊的儲存條件和防護措施。種種因素都使得博物館在標本藏品保管工作中需要面對更大挑戰和壓力。

二、 國家海洋博物館的智慧化標本藏品管理實踐

面對這些挑戰，國家海洋博物館經過深入的調研和論證，認識到引進現代科技手段，特別是計算機、物聯網、射頻識別、傳感器等融合技術，是解決傳統藏品管理問題的有效途徑。通過建設藏品管理系統，可以實現藏品信息的數字化和標準化，提升信息處理的準確性和效率；利用物聯網技術實現藏品的實時定位和狀態監控，增強藏品的安全保障。

因此，國家海洋博物館決定啟動藏品管理系統的建設工作。這一系統深度融合了多項先進科技，旨在構建一個全面、智能、高效的藏品管理體系。智慧化藏品管理系統以逐個解決傳統標本藏品管理痛難點為建設思路，研發了涵蓋征集管理、藏品賬目管理、藏品業務管理、庫房管理和數據統計分析等多個功能模塊的系統，滿足了博物館藏品管理的多元化需求。

(一)國家海洋博物館的智慧化標本藏品管理實踐思路

1. 構建統一標準助力藏品數字信息規范管理

為解決標本信息龐雜，管理規范不明確的問題，國家海洋博物館非常重視標本藏品信息數字化過程中的數據質量與標準規范。從藏品征集環節開始梳理信息，參照《WWT+0017—2013+館藏文物登錄規范》《WWT+0018-2008館藏文物出入庫規范》《WWT+0020-2008文物藏品檔案規范》等編寫制定有關自然類藏品的信息登錄規范、出入庫規范、藏品檔案規范和保存環境規范，采用模板化的管理方式將所有相關信息轉換為數字信息錄入系統。通過精確和模糊檢索功能，為后續的管理與利用提供基礎支撐。此外，系統內所有的藏品信息變更都會被記錄在系統日志內，確保數據變更全程留痕，保障了藏品信息的安全性和規范性。

2. 完善協同工作流程打破部門數據壁壘

針對標本管理業務多樣，涉及多部門協同配合，流程較為繁復的問題，國家海洋博物館的藏品管理系統通過集成各類業務模塊，將征集、鑒定、入庫、出庫、修復、展示等各個環節的管理工作整合在一個統一的平臺上，簡化了工作流程，減少了部門間的溝通障礙，提高了工作效率。此外系統支持權限管理和工作流引擎，可以根據不同部門和人員的角色和職責，設定相應的操作權限和審批流程。在這種環境下，各部門可以及時地協同配合，統一在系統上完成各自的業務任務，保證工作的規范性和透明度。

3. 利用RFID技術實現藏品精細化管理

為應對標本藏品排架復雜，查詢、提用不便的工作困擾，國家海洋博物館為本館的標本藏品設計定制多種類型的專用超高頻RFID標簽，并根據標本藏品的不同類型及特點選擇合適的安裝方式。工作人員可以利用手持機或盤點車非接觸掃描讀取RFID標簽內錄入的藏品信息數據，實現藏品當前位置、歷史位置變更信息的快速查詢與記錄，滿足用戶科學排架、快速提用、高效盤點的業務需求(見圖1)。國家海洋博物館使用的RFID標簽符合GB/T 29768標準，工作在UHF頻段，保障了優異的無線讀取距離，并配合專門研發的多向極化天線可移動藏品盤點設備，成功解決大型庫房和超大超高展陳空間藏品遠距離盤點的行業難題。

4. 環境監測數據提供科學決策分析

國家海洋博物館深刻了解到有機標本藏品的特性以及預防性保護的必要性，在智慧庫房建設之初就選擇了有代表性的監測位置，部署低功耗無線MESH自組網智慧物聯網傳感器，對環境數據進行實時采集監控、定時檢測，并將數

據統一集成至藏品管理系統內，通過長時間數據匯聚—存儲—建?！治?，為自然標本藏品環境調控及保護決策提供依據。

(二)國家海洋博物館的智慧化標本藏品管理實踐成果

國家海洋博物館智慧化藏品管理系統的落地應用是其標本藏品管理工作探索實踐的重要成果，系統集多個功能模塊于一體，實現了標本藏品管理工作方式的全面升級，其主要功能包括以下幾個方面。

1. 藏品征集管理功能

無論是文物藏品，還是自然標本藏品，都要通過征集業務來建立完善收藏體系。征集過程中涵蓋多個環節，需要征集人員、鑒定專家、財務人員、庫房保管人員等不同部門工作人員間的協同配合。同時，在征集過程中還會涉及擬征集物清單、征集合同、接收清單、原始資料等多種單據，資料憑單管理也是藏品征集管理中的重要一環。以征集單為例，在智慧化系統中可以通過征集單將擬征集藏品、藏品線索和相關附件進行管理，根據征集進程更新藏品征集狀態，便于對征集工作的整體把控。通過單據自動生成以及各部門權限配置，實現協同管理，以審核設置規范業務流程。同時，國家海洋博物館作為新建博物館，通過對網絡上所需征集的相關文物輿情監測、館藏類型缺項管理等主動征集手段，配合線上發布征集信息的被動征集手段，有效擴充了館內藏品種類和數量。借助聚焦網絡爬蟲(Focused Crawler)技術，設置要關注采集的文物拍賣網站、文物交流論壇等相關網站鏈接，基于增強學習的爬行策略，由智慧化系統自動采集及更新相應文物征集線索數據，再對數據進行清洗分析，生成主動征集線索。由工作人員對征集線索價值進行判斷，創建征集線索并進行線上審核，持續跟蹤征集線索直至尋找到藏品并開展下一步工作。

2. 藏品鑒定管理功能

藏品鑒定是藏品科學管理的前提和基礎。通過鑒定，才可得到科學、全面的研究信息，因此，每一次藏品鑒定的結果都應該進行全面細致的記錄。自然類藏品鑒定結果包含學名、產地、完殘、鑒定意見、評估價格、鑒定日期、鑒定人員等多項紀錄信息。在智慧藏品管理系統中，能夠對一個藏品增加多條鑒定記錄，并對鑒定流程、鑒定專家進行管理。

3. 藏品出入庫管理功能

藏品入庫是根據藏品分類結果，對藏品分別入庫保管。藏品出庫是出于陳列展覽、研究、鑒定、修復或復制、拍攝、觀摩借用等需求，將藏品從庫房提取出庫，是藏品發揮作用的重要方式?；谥腔刍到y，能夠直接填寫藏品提用出庫相關憑證，并在線上快速完成審批流程，出庫藏品清單中，體現點交點收過程中藏品完殘狀態的具體信息以及藏品回庫時間提醒，能夠最大程度地規范藏品出入庫點交點收流程，以及完成相關信息的記錄。工作人員可在出庫藏品清單中進行批量出庫登記，變更藏品位置和在庫狀態。

4. 藏品業務管理功能

提高文物利用水平，更好地發揮文物作用，是新時代文物工作方針的要求，也是博物館藏品保護與研究成果的體現。對藏品進行有效管理和靈活運用，是博物館藏品從“保存或利用”轉變成“保存并利用”的重要基礎。在智慧化藏品管理系統中，對藏品的利用也是對藏品數字資源的利用。國家海洋博物館具有體量豐富的數字資源，通過智慧化管理手段，對藏品圖片信息、音頻資料、視頻文件、三維模型、相關新聞報道、活動照片、研究數據等資源進行統一管理，確保館內獲授權人員可以靈活檢索，獲取相關數據和記錄，對于涉及到的全部藏品本體屬性信息、位置信息和環境信息，能夠作為藏品共享數字資源與館內其他信息系統數據互通。在藏品管理方面，通過智慧化系統內的藏品數據，能夠統計館藏缺項，有針對性地進行藏品征集，記錄藏品保存情況，合理安排藏品的展出、回庫，同時也能夠對庫管人員的工作內容進行記錄；在學術研究方面，系統支持基于元數據的藏品信息組合篩選、基于關鍵詞關聯的模糊檢索，以及基于CNN網絡深度學習算法的以圖搜圖功能，為學術研究提供有效支撐，發掘藏品背后的故事，輔助博物館傳播教育；在觀眾服務方面，藏品數字資源能夠進行多樣化展示、互動，統計觀眾感興趣的藏品、優化展陳內容、講解詞，同時更好地普及藏品保護、修復知識，提高全民文保意識。借由藏品數字資源，不僅可以為藏品本身的修復提供支持，更能夠改變觀眾服務模式；藏品不再只困于庫房和展柜，而是可以多媒體形式出現在多種智能數字終端平臺、展廳公共區域中，與觀眾近距離互動。國家海洋博物館通過場館內部署的多媒體交互導覽屏及線上傳播渠道，與觀眾共享標本藏品等數字資源利用成果，拓展藏品利用的形式與廣度(見圖2、圖3)。

三、 自然科學博物館智慧化藏品管理啟示

國家海洋博物館為解決傳統藏品管理工作所面臨的困境，在相關政策的引領下，緊跟智慧化發展的時代趨勢，探索建立了一套功能完善、流程規范的智慧博物館藏品管理系統。作為國家級的自然科學類博物館，本系統的建設在藏品管理智慧化乃至智慧博物館發展方面的探索具有一定的引領和借鑒意義。在對國家海洋博物館標本藏品智慧化管理案例的研究中，能夠歸納出自然科學類博物館所面臨的共性問題，也能為我國其他自然科學博物館的藏品管理智慧化建設提供參考。

(一)構建標本藏品信息元數據規范

智慧博物館建設的關鍵是數據資源，特別是藏品數據資源[7]。我國目前還沒有針對自然類博物館的統一藏品管理標準，在倡導行業共同積極推動標準化進程的同時，各大自然科學博物館面對復雜的藏品體系，可以參考相關歷史博物館領域的標準規范制定經驗，了解國內外知名自然科學博物館的藏品管理經驗，統籌兼顧館內藏品特性等特殊情況，構建起適用于本館的標本藏品元數據規范。

(二)完善標本藏品智慧協同管理流程

標本藏品管理的智慧化，是基于傳統藏品管理業務工作流程與特性的智慧化。不同自然科學博物館間藏品特性及管理方式不盡相同，不宜奉行“拿來主義”，需要對藏品管理流程進行全面梳理，在設計階段對相關部門人員進行走訪調查，理順系統邏輯，確保信息采集全面，同時前瞻考慮到系統上線后的數據檢索和查閱使用等實際體驗，保障系統既能解決當下困難，又能滿足未來長久應用，構建起高效、易于操作、可持續擴展升級的智慧化體系與系統。

圖3 國家海洋博物館藏品信息線下傳播渠道示例

(三)打造標本藏品智慧保管模式

對于自然科學博物館而言，標本藏品保存的質量，既在于其材料性質，又在于其經歷的環境，無論是在庫藏、陳列、鑒定、研究、還是修復等各個環節，都要維持一個相對穩定的環境條件，阻礙或延緩其老化損壞的過程，確保博物館的環境應有益于文物保存。借助智慧化系統，優化藏品管理人員機械、重復性的環境數據手工記錄流程，通過專業傳感器實時監測環境數據，建立數學模型，以更科學、便捷的形式進行全局化的藏品保護。同時，將藏品信息、藏品管理業務關鍵流程信息、藏品庫房環境信息等以可視化形式進行集中展示，揭示傳統管理方法中，短時間內難以發現的潛在問題與業務關聯，輔助藏品管理人員高效進行統籌管理(見圖4)。

四、 總結與展望

標本藏品管理的最終目的是為了保護，以及對其承載和關聯信息的研究與利用。智慧化技術手段是優化、解決傳統標本藏品管理存在問題的重要工具，也是加深藏品利用廣度與深度的必要手段。自然科學博物館需要緊跟時代步伐，探索新興技術與博物館業務的結合點、創新點，更好地履行社會職能，作為自然科學普及和科學文化傳承的重要陣地，傳承國家自然科學文化基因，促進文明交流互鑒。展望未來，智慧系統中的藏品數據還有著更為廣闊的應用空間。

圖4 藏品智慧化管理數據展示示例

(一)以藏品數據助推傳統策展智慧化轉型

在傳統策展中，主要通過人力對保存在各庫房、各系統的館藏文物、館藏資料、研究數據等進行資源的篩選與重構，往往是協調先于數據。智慧化藏品管理系統中的數據，能夠作為陳列展覽轉型發展的基底和核心，基于智慧化系統形成的藏品數據庫，消除了不同業務部室間的數據壁壘，加深了藏品信息間的關聯，實現數據先于協調，為更好的策展協作機制提供支撐，成為智慧策展系統、虛擬布展系統的數據基石。

(二)基于海量藏品數據構建專有知識圖譜與大語言模型

美國博物館聯盟(AAM)曾預測，21世紀，人工智能的不斷發展會推動博物館大規模數據的高效管理[8]。人工智能技術將會為海量標本藏品數據利用帶來無限可能，結合智慧化藏品管理系統，基于藏品、檔案、研究文獻等海量資源進行知識庫構建，對標本藏品以相關的時間、事件、人物、考古挖掘、地理文化、學術研究等進行關聯，以實體—關系—實體，或者是實體—屬性—屬性值的三元組作為基本表達方式，形成標本藏品、自然科學知識圖譜。

以GPT-4為代表的大語言模型已經展現出了驚人的通用智能潛力，基于相關技術，一系列大語言模型相繼誕生[9]。自然科學藏品知識圖譜則能夠為日趨成熟的中文大語言通用模型提供行業領域知識支撐，彌補通用大模型語料里自然科學領域知識不足的問題。對于博物館而言，藏品蘊含著過去的歷史，是了解認識過去的物證，如果在利用中未遵循歷史事實，將對藏品利用造成不良影響[10]。因此，通過大語言模型的自然語義理解和指令遵循等能力輔助對知識圖譜進行半自動化構建設計，能夠增加知識的全面性和覆蓋度，避免混合捏造，生成更為科學、合理的內容，為自然科學博物館的知識服務嚴把學術質量關，為觀眾帶來自由深度檢索、自然科學知識問答等服務，將標本藏品資源利用水平提升至新的高度。