Техно-флора: генеративная биомеханика в эстетике научной хромолитографии Эрнста Геккеля

В 1899–1904 годах немецкий биолог и натуралист Эрнст Геккель вместе с литографом Адольфом Гильчем выпустил атлас Kunstformen der Natur («Красота форм в природе»). Микроскопические радиолярии, медузы, кораллы и диатомовые водоросли на его таблицах выстроены с почти чертежной симметрией — как ювелирные природные механизмы.
В своём проекте я решила развернуть этот взгляд в обратную сторону: обучить генеративную нейросеть Stable Diffusion XL методом DreamBooth LoRA специфическому стилю печатной научной хромолитографии рубежа XIX–XX веков и создать серию ботанико-технических таблиц «Техно-флора». В ней современные инженерные объекты — часовой калибр, квадрокоптер, кремниевый микропроцессор и акустические приборы — показаны так, словно их препарировал, классифицировал и зарисовал исследователь 1900 года.

Для обучения я отобрала и подготовила 25 квадратных изображений высокого качества (1024×1024 пикселей, формат 1:1). Каждая карточка представляет отдельный биологический таксон без повторов и дублей: актинии (Actiniae), дискомедузы (Discomedusae), сифонофоры (Siphonophorae), орхидеи (Orchidae), шестилучевые кораллы (Hexacoralla), радиолярии (Stephoidea, Spumellaria, Cyrtoidea), диатомеи (Diatomea), асцидии (Ascidiae), кувшиночники (Nepenthaceae) и др. При подготовке я аккуратно обрезала внешние типографские поля с номерами страниц, чтобы модель не выучивала рамки и мелкие подписи по краям.Лицензионная чистота датасета: все 25 исходных иллюстраций опубликованы в издании Kunstformen der Natur (1899–1904). Автор гравюр Эрнст Геккель умер в 1919 году, поэтому все материалы находятся в общественном достоянии (Public Domain / CC0 1.0 Universal) и полностью разрешены для обучения моделей и публикации производных работ. Полный список всех 25 файлов с прямыми ссылками на Wikimedia Commons сохранён в таблице dataset_sources_cc0.csv.

За основу я взяла базовый ноутбук курса SDXL_DreamBooth_LoRA_Colab.ipynb и адаптировала его под обучение собственного стиля:Авторазметка описаний через BLIP (metadata.jsonl): с помощью модели Salesforce/blip-image-captioning-base для каждой из 25 иллюстраций генерировалось краткое описание самого биологического объекта, а в начало строки программно подставлялся префикс scientific chromolithograph plate in HAECKEL_LITHO style, . Это важный технический момент: если учить модель одной одинаковой фразой без описания объектов, токен стиля «склеится» с медузами и ракушками. Вынесение объектов в текст позволило записать в токен HAECKEL_LITHO именно графическую манеру — литографский растр, контур, осевую композицию и минеральную палитру.Динамика шагов: скорость обучения learning_rate = 1e-4, константный шедулер, стабилизатор отношения сигнал/шум snr_gamma = 5.0, всего 500 шагов с сохранением промежуточного чекпоинта на 250 шаге.

Чтобы получить убедительный гибрид современного прибора и старинной научной таблицы, одного факта дообучения недостаточно — важно поймать правильный вес слияния LoRA при инференсе. Я протестировала один и тот же промпт (механический хронограф + скелет радиолярии) в трёх режимах:Слева — checkpoint-250 при слабом весе lora_scale = 0.45: базовая фотореалистичная природа SDXL перевешивает. Получается почти обычная предметная макрофотография латунных карманных часов на бежевой бумаге, а литографская графика едва угадывается.
По центру — финальная модель 500 шагов при lora_scale = 0.85 (выбранный рабочий режим): зубчатые колёса, мосты, винты и анкерный механизм сохраняют чёткую инженерную читаемость, но нарисованы тонким штрихом и пунктирной светотенью, органично прорастая радиальными известковыми иглами и куполами медуз.
Справа — завышенный вес lora_scale = 1.25: адаптер начинает перетягивать генерацию в сторону обучающих примеров — металлические детали растворяются, и картинка превращается в почти чистую морскую радиолярию из исходного атласа.Дополнительно для чистоты печатной графики при генерации всей серии использовались num_inference_steps = 32, guidance_scale = 7.5 и негативный промпт modern 3d render, glossy plastic, neon, blurry, text, watermark, asymmetric, отсекающий пластиковый 3D-глянец и современные блики.

Какие элементы стиля удалось передать:Два исторических типа подложки: в оригинальном издании Kunstformen der Natur большинство таблиц отпечатано на тёплой плотной бумаге цвета слоновой кости, а отдельные листы с прозрачными и фосфоресцирующими морскими организмами — на глухом угольно-чёрном фоне. Обученная модель точно переняла оба приёма и позволяет переключать тип листа через промпт (on cream paper / on matte black background) без потери единого почерка серии.
Точечная литографская тушь и минеральный колорит: объём строится не гладкими компьютерными градиентами, а зернистым пунктиром и тонкой контурной обводкой в характерной для хромолитографии гамме — терракотово-коралловой, охристой, шалфейно-бирюзовой, жемчужно-серой и латунной.
Музейная симметрия 1:1: каждый техно-биологический объект фронтально отцентрирован в квадратном поле так, как располагаются препарированные образцы на учебных зоологических таблицах.Разбор отдельных работ серии и их вариаций:Лист 1. Хронограф-радиолярия (Калибр I) Центральное ядро композиции — открытый латунный часовой механизм с читаемыми зубчатыми колёсами, мостами, винтами и регулятором хода. От круглой оправы по восьми осям расходятся ажурные кремнезёмные решётки радиолярий терракотового и стального оттенков, а внешний контур замыкают двенадцать полупрозрачных куполов медуз, работающих как природные часовые деления на тёплой литографской бумаге.

Лист 2. Квадрокоптер-дискомедуза (Аэропланктон II) Корпус дрона с центральным стеклянным объективом камеры и четырьмя лучами-балками переосмыслен через морфологию медуз Discomedusae и сифонофор. Четыре несущих винта превратились в ребристые зонтики медуз, а снизу вместо подвеса тянется симметричное сплетение плоских шлейфов, проводов и разъёмов-щупалец в сдержанной кораллово-шалфейной и охристой гамме.Лист 3. Кремниевый риф (Микропроцессор III) Работа выполнена на характерном для Геккеля глухом матово-чёрном литографском фоне. В центре расположен квадратный кристалл микропроцессора, от контактных площадок которого под углами 45° и 90° расходятся позолоченные дорожки печатной платы. По мере удаления от центра строгая геометрия микросхемы прорастает венчиком бирюзовых и терракотовых полипов шестилучевых кораллов (Hexacoralla) и диатомовых розеток.Лист 4. Параболические апертуры и диафрагмы (Таблица IV) Интересная композиционная вариация серии: поскольку в обучающем датасете встречались многофигурные таблицы Геккеля с несколькими видами сверху, модель сама выстроила лист из четырёх круглых фронтальных проекций параболических зеркал и оптических диафрагм. Концентрические кольца облучателей и спицы рефлекторов перетекают в радиальные перегородки актиний и морских ежей, а по углам каждого сектора появились мелкие круглые медальоны-срезы, как в подлинном научном атласе.

Лист 5. Рупорная акустика и орхидеи (Ботанический лист V) В отличие от круговых мандал первых листов, здесь доминирует строгая зеркальная (билатеральная) симметрия ботанической иллюстрации. Расширяющиеся граммофонные раструбы и ребристые медные резонаторы вырастают из единого стебля с сегментированными гофрированными трубками у основания, а углы квадратного формата удерживают четыре симметричные хитиново-латунные накладки.Лист 6. Акустический наутилус (Резонатор VI) Второй лист серии на угольно-чёрном литографском камне парно рифмуется с «Кремниевым рифом». Верхняя сегментированная дуга оголовья на центральной стойке переходит в две симметричные спиральные камеры раковин наутилуса, заменяющие акустические чашки наушников, а по бокам срез дополняют белые круглые мембраны диффузоров.Как результаты соотносятся с первоначальной идеей: Серия полностью подтвердила исходную гипотезу проекта: при умеренном коэффициенте слияния (0.85) и разделении стиля и объекта через BLIP-подписи SDXL не просто накладывает поверх предмета «винтажный фильтр», а находит морфологические рифмы между техникой и живой природой. Внутри серии получились заметные композиционные вариации: центричная звёздчатая розетка («Хронограф-радиолярия»), вертикальный силуэт с ниспадающими жгутами («Квадрокоптер-дискомедуза»), замкнутая круговая мандала на чёрном камне («Кремниевый риф») и парные спирально-ботанические формы в остальных листах.

В данном учебном проекте генеративные и мультимодальные модели искусственного интеллекта применялись в качестве основного предмета практического исследования и художественного инструмента:Stable Diffusion XL Base 1.0 (stabilityai/stable-diffusion-xl-base-1.0) — репозиторий: https://huggingface.co/stabilityai/stable-diffusion-xl-base-1.0
(в связке со стабилизированным автоэнкодером SDXL VAE fp16-fix: https://huggingface.co/madebyollin/sdxl-vae-fp16-fix
и открытым фреймворком Hugging Face Diffusers: https://github.com/huggingface/diffusers
). Как и с какой целью применялась: дообучение стилевого адаптера методом DreamBooth LoRA на подготовленном автором датасете из 25 иллюстраций общественного достояния (Public Domain / CC0) и генерация итоговой серии иллюстраций «Техно-флора» по авторским промптам.BLIP Image Captioning Base (Salesforce/blip-image-captioning-base) — репозиторий: https://huggingface.co/Salesforce/blip-image-captioning-base
. Как и с какой целью применялась: автоматическое создание базовых текстовых описаний для тренировочных изображений в файле metadata.jsonl перед запуском обучения LoRA (в соответствии с кодом учебного ноутбука курса).