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蜀绣知识图谱与AIGC辅助系统设计研究
Research on Shu Embroidery Knowledge Graph and AIGC-Assisted System Design
引言
蜀绣是首批国家级非物质文化遗产,包含着巴蜀地区两千多年的审美智慧。不过,在工业化和数字化浪潮里,蜀绣的活态传承遇到了严峻挑战。一种情况是,“师徒口传心授”的传统模式效率不高,大量依靠身体感知的隐性知识,像针法力度、色彩过渡的“火候”这些,很难进行系统记录,有流失的风险。二是蜀绣的现代化转型处于两难境地:缺乏创新容易造成产品和当代生活脱节,要是盲目引入新元素,可能会损害文化本真性,形成“似是而非”的传统。
最近几年,非遗数字化保护已经从“记录存档”发展到了“理解重构”。知识图谱技术可以对非遗项目的实体、属性和语义关系进行结构化建模。生成式人工智能(AIGC)表现出了强大的图像生成能力,为传统纹样创新提供了高效的工具。不过,现有的研究有的只关注数字化展示平台,有的只是初步探索AIGC的应用,很少有人把知识图谱的文化推理能力和AIGC的生成能力深度结合起来。这样造成了两个结果:一个是AIGC生成的结果没有文化逻辑支持,容易出现历史 and 语义方面的错误;另一个是设计师还是需要大量人工去校验,效率提高得有限。
为了填补上面提到的空白,本研究提出并达到了一个基于知识图谱和AIGC协同的蜀绣辅助设计整体,目的是把隐性知识变成显性的,让设计过程实现智能化,给蜀绣从“抢救性保护”向“生产性保护”转型提供技术模式。
一、相关研究
(一)非遗数字化传承研究进展
国内非遗数字化传承从2005年开始起步,在“十一五”文化发展纲要的推动下,发展速度变得很快。研究主要集中在三个方向。一种是数字化保存与再现技术,会使用高精度扫描、VR等手段来进行可视化记录。孟庆琳对蜀绣制作工艺的数字化展示方法进行了探讨。刘肖健提出“数字化赋能”理念,比如纸模竹编系统,证明了技术能够简化传统工艺。二是AIGC和非遗创新设计相结合。李加和张景尝试用生成式AI对蜀绣纹样进行风格化生成,验证了其应用潜力,不过对生成过程的文化约束方式探讨得还不够。第三是对知识图谱和文化认知计算进行探索。钟玲对蜀锦视觉元素做了系统分析,为知识形成提供了基础。不过,杨佳仪等基于CiteSpace的分析明确指出,现在的研究大多集中在“数字化”“保护”等宏观概念上,对“文化基因”“语义关联”等深层认知计算的研究还比较薄弱。
在国际上,非遗数字化的核心想法是创建“数字基因库”,来支持长期的活化。姚国章和刘增燕总结了一些有代表性的实践。美国的StoryCorps项目通过采集音视频,让公众能够参与进来。加拿大编制了数字化操作指南,还建设了数字博物馆。日本高精度复制了《松林图》,目的是追求原汁原味的保存。从这些实践可以看出,非遗数字化正在从单纯的“存档”,转变为“参与与创造”的双向模式。
(二)蜀绣研究的学术脉络与不足
对蜀绣进行的学术研究,主要是从艺术史、工艺学和设计学这几个方面开展的。郑雨婷从高校赋能的角度,探讨了大数据技术在蜀绣传承中的应用,谷若瑶提出了非遗保护和创新的双循环路径。虽然取得了丰富的成果,但还是有明显的不足。研究成果大多是描述性和经验性的,缺少对蜀绣知识模式进行系统性、形式化的建模。现代技术的应用大多停留在“技术辅助”的层面,没有达到“技术内化”。杨佳仪等的文献计量分析证明了这个情况,知识工程和深度学习在非遗领域的交叉研究还处于刚开始的阶段。
(三)知识图谱与AIGC的融合可能
知识图谱可以支持智能检索 and 推理,AIGC能够生成高保真的视觉内容。把这两者融合起来,也就是“知识增强的生成”,是目前AI研究的前沿方向。在文化遗产场景里,知识图谱能够提供领域约束,比如特定纹样一定要搭配特定针法,AIGC则在这个约束空间里高效地探索设计方案。Lei等人的实证研究表明,受众对非遗数字化展示的满意度在很大程度上依赖于“文化真实性”和“交互丰富性”,这给融合模式提供了用户需求方面的支持。不过,专门针对蜀绣的这类研究还没有相关报道。
二、研究方法与知识图谱构建
本研究按照“文化解析→知识建模→技术融合→系统实现”的技术路线来进行。把成都蜀锦织绣博物馆当作主要的调研地点,还对一位资深蜀绣传承人(蒋老师,从事蜀绣数十年,提出“无绣思维”理念)做了深度半结构化访谈。访谈围绕针法特色、传承困境、普及可能性、AI辅助设计等议题来开展,累计的时长大概有2小时。同时结合博物馆藏品研究和文献分析,提炼出蜀绣传承的核心痛点和知识模式。
(一)蜀绣传承痛点与机会点:基于传承人访谈的发现
我们对蒋、梅老师进行了深度访谈,还结合了博物馆调研,从中提炼出了三大核心痛点和相应的机会点:
痛点一:知识高度隐性化和碎片化。蒋老师说,蜀绣跟其他绣种不同的关键在于针法严谨。从古至今,针法都极为严谨,像常用的三二晕针,以3针加2针为一组,每一针的出针点位、落针比例都有严格要求。不过,这种严谨的知识通常以“手感”“眼力”的形式存在于传承人身上,很难进行系统记录。同时,蜀绣在20世纪80年代统计有130多种针法,分散在不同传承人和作品里。机会点:知识图谱可以把这些隐性、碎片化的知识转化成能够检索、推理的实体—关系网络。
痛点二:设计师存在“文化盲区”,和大众有审美代沟。蒋老师直接说,蜀绣传统的“绿底红花”配色已经不符合现代审美了。但是很多设计师因为对蜀绣文化内涵缺乏深入理解,在创作的时候,要么直接照搬传统图样,结果出现重复,要么随意组合,造成文化错误。比如,传统纹样“芙蓉鲤鱼”有它固定的象征模式,芙蓉代表高洁,鲤鱼代表富贵,随意拆分就会让文化含义丢失。机会点:带有文化知识库的辅助设计系统可以实时给出文化提示,同时,AI可以帮助进行符合现代审美的配色和构图创新。
痛点三:传承效率存在“长尾困境”,还面临经济压力。蒋老师说,蜀绣的学习周期特别长,“需要3—8年打基础,而且一辈子都学不完”,这种慢工细活的特点和快节奏的时代不相符。更重要的是,蜀绣在经济转化方面很慢,“学习期间要承担房租等各项开支,短期内很难盈利”,这就使得很多年轻人中途放弃。机会点:AI辅助系统没办法替代传承人,不过可以当作“助教”和“灵感伙伴”,帮助学习者加快设计能力的学习,减少入门的难度,让学习者能更快看到成果,这样就能缓解因为经济压力而导致的人员流失问题。
(二)蜀绣知识图谱的构建流程
根据上面的分析,设计并形成了蜀绣知识图谱(Shu-Embroidery KG),流程分为四个阶段。在形成的过程中,蒋老师对知识分类模式给出了重要建议,除了色彩、针法、材质、纹样这四大模块之外,还应该补充“纹样的文化内涵”(起源、寓意、应用场景)、“针法的操作细节与适用场景”“历史与流派”等内容,这些建议都被完整地纳入了本体设计。
1. 进行本体设计
核心实体类型有:纹样、针法、色彩、构图法则、题材、文化象征、传承人、历史时期。重要关系有“纹样—采用—针法”“纹样—组合—纹样”“色彩—具有—象征”等。蒋老师特意提到,蜀绣没有固定的色彩模式,传统题材有经典的配色,不过不是强制的,现代蜀绣更看重自然本色或者创意配色,这种灵活性在本体里通过“建议配色”和“可选配色”这两种属性来表现。
2. 多模态数据采集
数据从三个渠道进行采集。一是传承人访谈录音转录文本,大约有0.8万字。二是博物馆70余幅高清蜀绣藏品图像和文字说明。三是《蜀绣志》、学术论文等文献里的结构化信息。
3. AIGC辅助知识抽取
可以使用大语言模型对非结构化文本进行命名实体识别和关系抽取。比如说,从访谈记录“清代蜀绣《芙蓉鲤鱼》主要采用晕针表现花瓣层次”里,能够抽取出“芙蓉鲤鱼,纹样”“清代,时期”“芙蓉鲤鱼,采用,晕针”等三元组。同时,还可以利用图像分类模型对纹样进行自动标注。
4. 人机协同知识校验
邀请蒋老师对自动抽取的结果进行确认、修正或者删除。比如,蒋老师把某针法的归类错误进行了纠正,还补充了一条重要知识,即“锦纹针(蜀绣特色针法)常用于人物或装饰性物品,图案源于蜀锦经纬交织原理”。最后得到了200个经过专家验证的高质量三元组,把它们存储到了Neo4j图数据库中。
以“芙蓉鲤鱼”纹样为例,可以用知识图谱查询它使用的针法,像晕针、丝毛针等,还有主色调,比如粉、白、青,文化象征是“富贵高洁”,常见构图,以及传承人代表作品等很多语义关联。
三、辅助设计系统架构与实现
基于知识图谱,我们设计并实现了“蜀绣智绘”辅助设计系统原型。
(一)系统总体架构
整体由三层组成,分别是数据层,这里面包含知识图谱数据库和微调后的Stable Diffusion模型;还有逻辑层,有语义检索引擎、知识约束编码器、生成与反馈引擎;最后是应用层,也就是Web界面。
(二)知识检索模块
检索模块可以支持三种模式。第一种是精确查询,比如检索“晕针”,系统会返回所有使用晕针的纹样 and 案例。第二种是语义查询,用户输入“寓意吉祥的水族纹样”,系统经过推理会返回“金鱼(金玉满堂)、鲤鱼(富贵有余)”等。第三种是范例检索,用户上传纹样草图,系统会匹配并推荐最相似的经典范式。结果会以图卡列表 and 知识网络图的形式表现出来。
(三)AIGC约束生成模块
这个模块的核心创新点是“知识约束下的生成”,这个思路得到了蒋老师的认可。她在访谈里说,“AI适合处理基础入门级的内容,能通过标准化步骤复制固定的绣面和针法”,还强调要保证核心针法的标准性,“防止变形,保留蜀绣的本质特征”。
具体的流程是:用户设置设计约束,比如纹样设置成“芙蓉”,针法设置成“晕针”,色系设置成“粉白渐变”。系统会把这些约束转换成为结构化提示词,同时从知识图谱里检索出最接近的经典图像,把它作为“参考范例”嵌入进去。经过微调后的Stable Diffusion模型会生成4张候选纹样。用户可以对候选纹样进行“点赞、修改或重新生成”操作。针对蒋老师提出“现代蜀绣应趋向自然本色或创意配色”的建议,系统在配色生成模块中内置了“传统配色”和“创意配色”两种模式,供用户选择。
实验测试显示,和通用扩散模型相比,本整体生成的纹样在“针法可识别度”和“文化语义正确性”方面都有明显提高。“针法可识别度”由传承人进行盲评,识别准确率从28%提高到了71%,“文化语义正确性”则是指可以防止把吉祥纹样用在不合适的场景中。
四、讨论
(一)隐性知识的显性化边界
虽然知识图谱可以把大量的显性知识用形式化的方式表达出来,不过蜀绣里有一种“诗性知识”,就像蒋老师说的“作品的灵气”“针脚的韵味”,很难被离散的实体 and 关系完整地捕捉到。蒋老师强调,“蜀绣一辈子学不完”,其中一个原因就是这种超越规则的身体化知识。所以,这个整体定位为“辅助设计”,而不是“自动设计”,一直把人类的最终审美判断权保留着。
(二)普及与专业的平衡
蒋老师在访谈里提出了一个重要的看法,他说:“人人都会写字,但不一定要都成为书法家”。这个判断给AI辅助系统的设计提供了分层的策略。面向大众的材料包 and AI步骤应该着重“减少门槛”,使用简洁的针法,像齐针、铺针,用比较粗的绣线,还有简化的色块。而面向专业学习者的系统则要保留针法的完整 and 复杂程度。本系统的“入门模式” and “专业模式”就是根据这个思路来设计的。
(三)AIGC文化约束的平衡
如果约束太强,生成的结果就会缺乏新意。要是约束太弱,就会出现文化错误。本研究提出了“动态约束权重”的方式,也就是根据用户预先设置的“创新度”滑块(1-10级),来动态调整引导的强度。当创新度较低时,知识约束起主要作用。当创新度较高时,允许有更大胆的变异。初步的用户体验表明,这种方式在保证文化能够被识别的前提下,可以提供有启发性的新方案。
(四)局限性与未来方向
本研究有一些局限,知识图谱的规模有限,只覆盖了大约40种常用针法 and 60个常见纹样。AIGC生成的针法细节真实感不够,还没有进行大规模可用性测试。未来的工作会这样进行:通过众包模式来扩展知识图谱,和纺织工程专家一起开发针法模拟物理模型,开展设计师对照实验来定量评估系统效果。本模式有向其他织绣类非遗迁移的潜力。
五、结论
在蜀绣传承的过程中,面临着“隐性知识流失” and “创新与文化真实性失衡”这两个挑战。本研究通过对资深传承人的深度访谈,还有对博物馆的调研,找出了蜀绣传承中的重要问题,并且形成了第一个可以计算的蜀绣知识图谱。在这个图谱的基础上,设计了“知识约束下的生成”辅助设计系统,达到了在保证文化准确性的情况下,高效进行纹样创新。
本研究得到了下面这些结论。第一,知识图谱是实现非遗“隐性知识显性化”的有效工具,不过要以传承人的深度参与为前提。第二,知识图谱的符号化推理 and AIGC的联结主义生成能够有机协同,也就是“知识提供约束,生成提供探索”,这种范式可以推广到其他传统工艺。第三,在当前技术条件下,非遗数字化传承的现实路径是人机协同,而不是全自动化。本研究在理论方面丰富了文化遗产计算转译的方法,在应用方面提供了一个智能工具原型,蜀绣从业者、设计师 and 非遗机构都可以使用。希望这项探索能从技术与设计交叉的视角,为蜀绣乃至中国传统工艺的创造性转化 and 创新性发展贡献一份力量。
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