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stem-illustration

面向 STEM（科学、技术、工程、数学）领域的 AI 图像生成 Skill。

生成科研示意图、教学插图、技术架构图等概念性图像，覆盖生物医学、化学、物理、工程、数学 6 大学科。

功能特性

• 24 个场景模板：信号通路、实验流程、细胞结构、概念信息图、学术海报、机制图、质粒图、机器学习架构等
• 6 大学科适配：生命科学/医学/化学/物理/工程/数学
• 4 种风格变体：academic / textbook / infographic / 3d-render
• 统一生图脚本：自动兼容 OpenAI 同步 API 和 apimart.ai 异步 API
• 学术诚信保护：禁止用 AI 生成真实实验数据图

实际应用场景

下面展示 13 张实际生成的样例（按学科分组），覆盖 24 个场景模板中的 9 个。

数学（严格证明）

图	模板	说明
图片：Garfield 严格证明	math-concept（代码生成）	加菲尔德 1876 勾股定理证明（matplotlib 严格版，数学验证 diff=0）。AI 生图无法保证几何严格性，本图用 scripts/generate_geometry.py 生成

生命科学

图	模板	说明
图片：MAPK-ERK 信号通路	signaling-pathway	MAPK-ERK 信号通路（生物化学），3:4 垂直
图片：有丝分裂 6 阶段	experimental-workflow	有丝分裂 6 阶段（Nature 期刊风），16:9
图片：Mitosis 详细英文版	experimental-workflow	Mitosis（M 期）— 详细英文版，含 Cytokinesis 和 6 阶段要点

化学

图	模板	说明
图片：阿司匹林合成	chemistry-structure	阿司匹林合成。⚠️ 反应路径有化学错误（苯酚→苯酚钠→阿司匹林不是真实反应），仅作”AI 生图可能渲染错误反应路径”的反面教材

工程

图	模板	说明
图片：3 缸发动机	machine-mechanism	直列 3 缸发动机剖视图。3 活塞 120° 相位差 + 配气机构 + 油底壳

物理（浮力 4 主题）

图	模板	说明
图片：阿基米德原理	physics-schematic	阿基米德原理：F_浮 = G_排 = ρ_液·g·V_排，公式精准
图片：浮沉条件 3 状态	physics-schematic	浮沉条件：FLOATING / SUSPENDED / SINKING 3 状态对比
图片：轮船为什么能浮	physics-schematic	轮船为什么能浮：实心铁块 vs 空心铁船，平均密度对比
图片：饺子先沉后浮	physics-schematic	煮饺子时饺子先沉后浮 4 阶段：20°C→60°C→80°C→100°C，ρ 从 1.20→1.07→1.00→0.86 g/cm³

目录结构

stem-illustration/
├── SKILL.md                         # Skill 核心规则
├── README.md                        # 本文件
├── .env.example                     # 环境变量模板
├── .gitignore
├── scripts/
│   └── generate_image.py            # 复用自 ecom-details-image
└── references/
    └── templates/                   # 24 个场景模板
        ├── 01-signaling-pathway.json
        ├── 02-experimental-workflow.json
        ├── 03-cell-structure.json
        ├── 04-data-infographic.json
        ├── 05-academic-poster.json
        ├── 06-concept-infographic.json
        ├── 07-timeline.json
        ├── 08-comparison-matrix.json
        ├── 09-cross-section.json
        ├── 10-hub-spoke.json
        ├── 11-hierarchical-tree.json
        ├── 12-cyclic-flow.json
        ├── 13-multi-panel-figure.json
        ├── 14-plasmid-map.json
        ├── 15-machine-mechanism.json
        ├── 16-physics-schematic.json
        ├── 17-chemistry-structure.json
        ├── 18-math-concept.json
        ├── 19-graphical-abstract.json
        ├── 20-lab-safety.json
        ├── 21-educational-poster.json
        ├── 22-step-by-step.json
        ├── 23-architecture-diagram.json
        └── 24-bilingual-diagram.json

快速开始

1. 配置环境变量

cp .env.example .env
# 编辑 .env，填入 IMG_BASE_URL / IMG_MODEL / IMG_API_KEY

2. 直接生图

# 异步模式（apimart.ai 推荐）
python scripts/generate_image.py --prompt-file ./prompt.txt --size 3:4 --resolution 2k

# 同步模式（OpenAI 兼容）
python scripts/generate_image.py --prompt "..." --size 1024x1536 --quality high

3. 作为 Skill 加载

将本目录放到 LLM Agent 的 skills 目录下，Agent 会自动按 SKILL.md 规则工作：

• 收集最小输入（学科/图表类型/受众/术语/尺寸/语言）
• 匹配场景模板
• 输出视觉简报（含可执行 Prompt）
• 用户确认后调用 generate_image.py

24 个模板速查

触发词	模板	场景
信号通路, pathway, 机制图	01	信号通路/分子机制图
实验流程, workflow, 技术路线	02	实验流程/技术路线图
细胞结构, 解剖图, organelle	03	细胞/解剖结构图
数据信息图, data infographic	04	数据可视化信息图
学术海报, conference poster	05	双语学术海报
概念图, concept infographic	06	概念教育信息图
时间线, timeline, 科学史	07	科学史时间线
对比, 比较, comparison	08	对比矩阵
截面, 剖视, cross-section	09	截面/剖视图
中心辐射, hub spoke, 思维导图	10	中心辐射图
层级树, 分类树, taxonomy	11	层级树/分类树
循环, cycle, 水循环	12	循环流程图
多子图, multi-panel, figure 1	13	多子图组合
质粒, plasmid, 载体	14	质粒图/分子结构图
机械, 装置, 爆炸图	15	机械/工程示意图
物理, 力学, 电路, schematic	16	物理原理示意图
化学, 反应, 分子, synthesis	17	化学结构/反应机理
数学, 几何, 函数, math	18	数学概念可视化
图文摘要, graphical abstract	19	论文图文摘要
实验室安全, lab safety	20	实验室安全/操作规范
教学海报, classroom poster	21	教学海报
步骤, step by step, protocol	22	步骤说明图
架构图, 神经网络, architecture	23	系统/算法架构图
双语, 中英对照, bilingual	24	中英双语通用图

推荐尺寸

用途	比例	分辨率
期刊单栏图	4:3	2K
期刊双栏图	16:9	2K
垂直机制图（信号通路/树）	3:4	2K
学术海报（A0/A1）	2:3	2K
PPT/幻灯片插图	16:9	2K
正方形示意图	1:1	2K
长流程横幅	21:9	2K

STEM Prompt 铁律（10 条）

1. 颜色用 hex 码（#10b981、#ef4444、#3b82f6）
2. 方向显式声明（top-to-bottom、left-to-right、clockwise）
3. 字体明确指定（中文 SimHei/Microsoft YaHei；英文 Arial/Helvetica）
4. 术语标准化（用 MAPK/ERK，不用”细胞信号”）
5. 分辨率和比例（期刊图 4K，PPT 2K）
6. 否定清单（禁止虚构数据/认证/相互作用）
7. 标注规范（激活实线、抑制虚线 T 型、磷酸化红圈 P）
8. 中英混排（线粒体 (Mitochondria)）
9. 多子图编号（A/B/C/D 加粗左上角）
10. 期刊合规（禁止 AI 生成真实实验数据图）

详见 SKILL.md。

使用示例

示例 1：生成一张 MAPK 信号通路图

用户输入：

帮我做一张 MAPK-ERK 信号通路图，期刊风格，垂直方向。

Agent 响应：

1. 匹配模板 01-signaling-pathway.json，变体 academic
2. 套用学科提示（生命科学）
3. 应用铁律 + 9 段 Prompt 结构
4. 输出视觉简报 + 完整 Prompt
5. 用户确认后调用：

   python scripts/generate_image.py --prompt-file ./prompt.txt --size 3:4 --resolution 2k

示例 2：生成整套论文 Figure

用户输入：

论文有 6 个子图（Figure 1A-F），需要做一套风格统一的期刊图。

Agent 响应：

1. 匹配 13-multi-panel-figure.json 或分别匹配各子图模板
2. 强制应用 Campaign Style Lock（统一色板、字体、线宽、标注框）
3. 为每个子图分配不同角度/景别避免重复
4. 批量生图，确保风格一致

学术诚信

✅ 允许：概念示意图、机制图、流程图、架构图、教学插图、海报

❌ 禁止（AI 不能做的事）：

• 生成真实实验数据的统计图（散点/柱状/线图）→ 用 GraphPad/Origin/Python matplotlib
• 虚构 Western blot 条带、PCR 凝胶图、显微镜图像
• 虚构蛋白质相互作用、通路分支
• 虚构化学反应机理、电子转移方向

与 ecom-details-image 的关系

• 复用：scripts/generate_image.py（统一 OpenAI/apimart 接口）
• 扩展：24 个 STEM 场景模板、6 学科适配、学术诚信规则、Campaign Style Lock
• 差异：比电商图更严格（术语准确、方向正确、期刊合规、不可虚构）

License

参考父项目。

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