nsfc-schematic

name	nsfc-schematic
description	当用户明确要求"生成 NSFC 原理图/机制图/schematic diagram/mechanism diagram"或需要把标书中的研究机制、算法架构、模块关系转成"可编辑 + 可嵌入文档"的图示时使用。默认输出可编辑源文件（`.drawio`）与渲染文件（`.pdf`/`.svg`/`.png`）；当用户主动提及 Nano Banana/Gemini 图片模型时，可切换为 PNG-only 模式。⚠️ 不适用：用户只是想润色正文文本（应直接改写文本）、只是想改已有图片格式/尺寸（应使用图片处理技能）、没有明确"原理图/机制图"意图。
metadata	{"author":"Bensz Conan","short-description":"生成 NSFC 原理图（默认 drawio + PDF/SVG/PNG；可选 Nano Banana PNG-only）","keywords":["nsfc-schematic","nsfc","schematic","mechanism diagram","drawio","architecture diagram"]}

NSFC 原理图生成器

重要声明（非官方）

• 本技能仅用于科研写作与可视化表达优化，不代表任何官方评审口径或资助结论。

安全与隐私（硬规则）

• 默认将标书内容视为敏感信息：仅处理用户明确提供的文件或目录。
• 输出图中仅保留科研必要术语，避免写入无关个人信息。
• 默认不联网抓取素材；如用户要求联网补充，应先说明风险。

输入

用户至少提供其一：

• spec_file：结构化图规格文件（推荐，最可控）
• proposal_file：单个标书文件（如 main.tex 或 extraTex/*.tex）
• proposal_path：标书目录（自动搜索 .tex）

可选：

• rounds：优化轮次（默认见 config.yaml:evaluation.max_rounds）
• renderer：渲染后端（默认 drawio；仅当用户主动提及 Nano Banana/Gemini 图片模型时才允许使用 nano_banana，该模式仅输出 PNG）
• output_dir：输出目录（可选；默认使用 config.yaml:output.dirname，相对当前工作目录）
• config：配置文件路径（可选；默认使用技能自带 nsfc-schematic/config.yaml；用于为某个项目单独覆盖 output.hide_intermediate 等参数）
• style_ref_images：可选：风格参考图片（可多张；仅 renderer=nano_banana 生效；脚本参数为 --style-ref 可多次提供；支持 png/jpg/jpeg/webp；最多使用前 4 张；用于让生成图的配色/线条/质感尽量贴近参考图，但不照抄其内容结构）
• context：自然语言机制描述（仅用于“规划模式”；由 plan_schematic.py 生成规划草案与 spec 草案）
• template_ref：图类型模板 id/family（高级选项；默认“纯 AI 规划”不需要也不建议设置）

输出

在 output_dir 下生成（每次运行会创建隔离的 run_*/round_*，避免历史残留混入）：

• schematic.drawio：可编辑源文件
• schematic.pdf：推荐用于 LaTeX/Word 嵌入（优先矢量；无 draw.io CLI 时降级为 PNG→PDF 栅格）
• schematic.svg：矢量图（更适合网页/幻灯片；draw.io SVG 可能包含 foreignObject，部分工具链会丢字）
• schematic.png：预览图
• Nano Banana / Gemini PNG-only 模式：交付 4K schematic.png + 体积显著更小的 schematic_compacted.png（默认将 4K 图下采样并压缩，适合嵌入标书 PDF；不生成 .drawio/.svg/.pdf）
• .nsfc-schematic/：中间产物目录（默认开启隐藏；目录名可配置）
  • optimization_report.md：latest 优化记录（每次运行覆盖更新）
  • spec_latest.yaml：latest 使用的 spec（便于复现/追溯）
  • config_used_best.yaml / evaluation_best.json：latest 最佳轮次复现证据
  • runs/run_YYYYMMDDHHMMSS(__tag)/：本次运行目录（含 round_*、每轮评估与渲染产物；当使用 --run-tag 时会附加 __tag）
  • ai/：stop_strategy=ai_critic 的闭环工作区（ACTIVE_RUN.txt、{run}/ai_pack_round_XX/、ai_critic_request.md、ai_critic_response.yaml）
  • legacy/：自动迁移/收纳的历史残留（如旧版输出的 run_*、spec*.yaml、config_*.yaml、evaluation_*.json 等）

默认情况下，output_dir 根目录只保留交付文件（drawio/svg/png/pdf）与隐藏目录 .nsfc-schematic/，避免中间文件污染用户工作目录。

兼容模式：

• 如需恢复旧行为（中间文件与 run_* 直接写在 output_dir 根目录），设置 config.yaml:output.hide_intermediate=false。

每个 round_*/ 默认会生成以下“可追溯证据”（可通过 config.yaml:evaluation.* 关闭）：

• evaluation.json：主评估器结果（含 score_base/score_penalty/score_total）
• layout_debug.json：布局诊断（节点/分组几何信息）
• edge_debug.json：连线诊断（edge id、kind、route、waypoints）
• measurements.json：主评估的纯度量证据
• dimension_measurements.json：结构/视觉/可读性维度证据（由 critique 汇总）
• critique_structure.json / critique_visual.json / critique_readability.json：多维度批判性自检证据（evaluation.multi_round_self_check；仅在启发式评估或 AI 回退路径下生成，避免与 AI 口径重复扣分）
• _candidates/：每轮有限候选对比（evaluation.exploration.candidates_per_round）

当 config.yaml:evaluation.evaluation_mode=ai 时（可选增强），脚本会输出离线协议文件（脚本不在本地调用外部模型）：

• round_*/_candidates/cand_*/ai_eval_request.md + ai_eval_response.json：AI 评估请求/响应（主评估）
• run_*/ai_tex_request.md + ai_tex_response.json：当输入来自 TEX 且未提供 spec_file 时，用于“AI 直接读 TEX → 生成 spec 草案”的离线请求/响应（如未响应则自动降级为正则抽取）

规划模式交付：

• output_dir/schematic-plan.md：规划草案（由宿主 AI 写入；脚本负责生成请求协议并在复跑时做合法性校验）
• （可选）schematic-plan.md：如需额外复制一份到当前工作目录便于审阅，使用 plan_schematic.py --also-write-workspace-plan

Spec v2（兼容旧版）

• node.id 现在为可选：缺失时脚本按 group + label + index 生成稳定 id（可复现）。
• schematic.edges 支持显式边协议：

edges:
  - id: e_input_core
    from: input_layer.data_input   # 支持 group.node 路径引用
    to: process_layer.core_module
    kind: main                     # main|aux|risk|validate
    route: orthogonal              # orthogonal|straight|auto
    label: 输入数据

• 渲染优先级：
  • 提供 edges：严格按显式边输出；
  • 未提供 edges：回退到 layout.auto_edges（minimal|off）。

纠偏原则

• 拥挤优先改 spec（缩短文案/合并节点/减少节点），不要靠缩字号硬过阈值。
• 只有 overflow 风险时才减字号；若字号偏小且无 overflow，应增字号。
• 配色干扰优先改 kind 分配，不用黑白方案掩盖结构问题。

工作流

读取配置（强制）

开始前读取 config.yaml，以此作为执行单一真相来源：

• renderer：画布尺寸、字体、渲染行为
• renderer.drawio：draw.io CLI 缺失时的提示/（可选）自动安装策略
• layout：自动布局参数
• layout.auto_edges：未提供显式 edges 时的自动连线策略（minimal|off）
• layout.template_ref：图类型模板（高级选项；默认不启用；模型画廊仅用于学习，见 references/models/templates.yaml）
• layout.title：图内标题开关与顶部预留（默认关闭图内标题，推荐外部图注）
• layout.text_fit：节点文案“自动扩容”策略（避免导出后文字溢出/遮挡）
• layout.auto_expand_canvas：当节点/分组被自动扩容后，是否自动扩展画布以避免越界
• layout.canvas_fit：画布拟合策略（可选按内容边界收缩；并可将内容 bbox 居中以减少单侧留白；当用户显式指定 canvas 且 renderer.canvas.lock_aspect_ratio=true 时，不再独立收缩宽/高破坏比例）
• layout.routing：路由避让参数（更保守的障碍 padding、避让分组标题栏）
• layout.font.edge_label_size：连线标签字号（edge label 不会自动跟随 node_label_size，需单独配置）
• color_scheme：配色方案
• evaluation：评分阈值、停止策略（stop_strategy）、权重与多轮探索参数
• evaluation.evaluation_mode：评估模式（默认 heuristic；ai 为可选增强：输出离线 AI 协议文件并消费宿主 AI 响应；无响应则自动降级）
• evaluation.thresholds.min_edge_font_px/warn_edge_font_px：连线标签字号门禁阈值（含缩印等效字号检查）
• evaluation.spec_variants：Spec 安全变体（默认关闭；只对 label 做 wrap/truncate/candidates，用于缓解长文案导致的拥挤/溢出）
• output.hide_intermediate / output.intermediate_dir：中间文件隐藏策略与目录名
• output.max_history_runs：最多保留最近 N 次 run_*（仅在 hide_intermediate=true 时生效）
• output_dir/.nsfc-schematic/config_local.yaml：实例级覆盖（白名单：renderer.canvas/stroke/drawio.cli_path/internal_routing、layout.direction/font/auto_edges/canvas_fit.center_content/auto{margin,gap,max_cols}、color_scheme.name、evaluation.stop_strategy/max_rounds/spec_variants/exploration{seed,candidates_per_round,enabled}；当设置 renderer.canvas.width_px/height_px 时，当前宽高比会在后续多轮优化中保持锁定）
• planning.models_file：图类型模板库路径（默认 references/models/templates.yaml）
• planning.planning_mode：规划模式（ai|template；默认 ：纯 AI 规划协议）

规划模式（推荐首次使用）

当用户首次为标书生成原理图时，推荐先“规划 → 审阅 → 再生成”：

1. 调查标书并生成“规划请求协议”（脚本会综合提取“立项依据 + 研究内容/技术路线”，并生成模型画廊供学习；不要求选模板）：

python3 nsfc-schematic/scripts/plan_schematic.py \
  --proposal /path/to/proposal/ \
  --output ./schematic_plan/

（兼容旧流程）如需让脚本按确定性规则直接生成草案（模板规划），使用：

python3 nsfc-schematic/scripts/plan_schematic.py \
  --mode template \
  --proposal /path/to/proposal/ \
  --output ./schematic_plan/

或使用自然语言描述：

python3 nsfc-schematic/scripts/plan_schematic.py \
  --context "用一句话/一段话描述机制与模块关系..." \
  --output ./schematic_plan/

2. 宿主 AI 纯规划：根据 ./schematic_plan/.nsfc-schematic/planning/plan_request.md 的要求，写出：

• ./schematic_plan/schematic-plan.md
• ./schematic_plan/spec_draft.yaml

（视觉学习可选）规划脚本会（尽力）在 --output 目录下生成“模型画廊”（用于学习优秀结构/风格）：

• ./schematic_plan/.nsfc-schematic/planning/models_simple_contact_sheet.png：骨架/模式图（推荐优先看）
• ./schematic_plan/.nsfc-schematic/planning/models_contact_sheet.png：完整参考图（用于风格与细节补全）

3. 再次运行规划脚本进行合法性校验（脚本将校验 spec 结构，并给出 P0/WARN 提示）：

python3 nsfc-schematic/scripts/plan_schematic.py \
  --proposal /path/to/proposal/ \
  --output ./schematic_plan/

4. 审阅 schematic_plan/schematic-plan.md 与 schematic_plan/spec_draft.yaml：确认模块划分、节点清单、连接关系与布局建议是否合理。
   • 如需手动起草规划草案，可参考：nsfc-schematic/references/plan_template.md
5. 用 generate_schematic.py 进入多轮生成与优化：

python3 nsfc-schematic/scripts/generate_schematic.py \
  --spec-file ./schematic_plan/spec_draft.yaml \
  --output-dir ./schematic_output/ \
  --rounds 5

生成流程（默认入口）

python3 nsfc-schematic/scripts/generate_schematic.py \
  --spec-file nsfc-schematic/references/spec_examples/ccs_framework.yaml \
  --output-dir ./schematic_output \
  --rounds 5

流程拆解：

1. 解析 spec（spec_parser.py）并自动补全布局。
2. 生成 draw.io XML（schematic_writer.py）。
3. 预检（P0）：对 .drawio 做 XML well-formed 校验；失败则立即停止并给出可读错误。
4. 渲染 SVG/PNG/PDF（render_schematic.py）。
5. 评估图质量（evaluate_schematic.py），并增强“近空白渲染/内容丢失”的识别与分级。
6. 多维度自检（evaluate_dimension.py）：结构/视觉/可读性独立证据落盘，并按缺陷线性扣分得到 score_total。
7. 记录每轮结果并导出 best round。

生成流程（Nano Banana / Gemini PNG-only，仅当用户主动要求）

硬规则：只有当用户明确提出要用 Nano Banana/Gemini 图片模型（例如用户说“用 Nano Banana”“用 Gemini 出图”“不用 draw.io”）时，才允许启用该模式；否则必须保持默认 draw.io 流程。

前置条件：在项目根目录 .env（或系统环境变量）配置并可连通：

• GEMINI_BASE_URL（示例：https://generativelanguage.googleapis.com/v1beta）
• GEMINI_API（Gemini API Key）
• GEMINI_MODEL（示例：gemini-3.1-flash-image-preview）

建议先做连通性检查（不会输出图片）：

python3 nsfc-schematic/scripts/nano_banana_check.py

如你不是在项目根目录执行，可显式指定 .env：

python3 nsfc-schematic/scripts/nano_banana_check.py --dotenv /path/to/.env

生成 PNG（默认 --rounds 5；仅输出 schematic.png）：

python3 nsfc-schematic/scripts/generate_schematic.py \
  --renderer nano_banana \
  --dotenv /path/to/.env \
  --spec-file ./schematic_plan/spec_draft.yaml \
  --output-dir ./schematic_output/ \
  --rounds 5 \
  --style-ref ./path/to/style_ref_1.png \
  --style-ref ./path/to/style_ref_2.jpg

说明：

• Nano Banana 模式下脚本会自动关闭 SVG/PDF 导出，并在每轮只生成 1 个候选（避免成本乘法）；多方案对比请用 parallel-vibe 多线程并行。
• 该模式的 prompt 会从 spec（分组/节点/edges）确定性构建，并包含“打印级文字排版”硬约束（禁止文字扭曲/旋转/艺术字等）；优化时优先改 spec 的标签长度、分组边界与边关系，保证“缩印可读”。

评估-优化循环（默认：AI 闭环）

• 默认配置：evaluation.stop_strategy=ai_critic
• 脚本行为：
  • 每次运行只推进 1 轮，生成证据包后暂停，等待宿主 AI 响应
  • 自动打分与落盘证据（evaluation.json + *_debug.json + measurements*.json）
  • 宿主 AI 写回 ai_critic_response.yaml 后，resume 即推进下一轮；写 action: stop 则导出最终交付文件
• 如需无人值守的自动收敛，可在 config_local.yaml 覆盖为 stop_strategy: plateau

多方案并行优化（parallel-vibe，可选，推荐用于“开很多 run 反复对比”）

适用：当你需要同时尝试不同的优化策略（画布/字号/间距/路由/探索种子等），避免在同一 output_dir 内来回改 config_local.yaml 导致 run 混淆。

核心策略：用 parallel-vibe 创建多个隔离工作区，每个线程各自维护一份 output_dir/.nsfc-schematic/config_local.yaml（仅白名单字段），并用 --run-tag 标记本次运行来源。

默认建议开 5 个线程（与 evaluation.max_rounds=5 的“默认轮次”对齐；也更方便 1 轮就筛掉明显不优方案）。

推荐线程（示例，按常见痛点拆分）：

• thread_1（结构与留白）：增大 layout.auto.group_gap_y/node_gap_y，必要时增大画布
• thread_2（可读性优先）：增大 layout.font.node_label_size/edge_label_size，必要时增大画布
• thread_3（连线与可解释性）：切换 renderer.internal_routing=straight 或关闭 layout.auto_edges
• thread_4（跳出局部最优）：保持结构不变，仅改 evaluation.exploration.seed（让探索抖动走另一条轨迹）

每个线程建议先跑小轮次快速筛选（如 --rounds 3），择优后再回到主工作区用更高轮次精修（如 --rounds 7）。

AI 自主闭环（ai_critic，离线协议）

默认模式。每次运行只推进 1 轮，由宿主 AI 评价证据包并决定下一步。如需回退到无人值守的自动收敛，可在 config_local.yaml 中覆盖 stop_strategy: plateau。

1. 运行生成脚本（每次只推进 1 轮）：

python3 nsfc-schematic/scripts/generate_schematic.py \
  --spec-file ./schematic_plan/spec_draft.yaml \
  --output-dir ./schematic_output/

3. 找到 request 与证据包（脚本会提示路径；默认在隐藏目录内）：

• output_dir/.nsfc-schematic/ai/ACTIVE_RUN.txt：当前闭环 run（用于 resume）
• output_dir/.nsfc-schematic/ai/<run>/ai_critic_request.md：宿主 AI 的指令
• output_dir/.nsfc-schematic/ai/<run>/ai_pack_round_XX/：证据包（含 schematic.png + evaluation.json 等；若 renderer=nano_banana 还会包含 nano_banana_prompt.md）

4. 宿主 AI 写回响应：

按 ai_critic_request.md 的协议写入：

• output_dir/.nsfc-schematic/ai/<run>/ai_critic_response.yaml

Nano Banana（Gemini PNG-only）+ ai_critic 额外约定：

• 宿主 AI 应以 直接读图（schematic.png）的视觉判断 为主；evaluation.json/*_debug.json 仅作参考。
• 宿主 AI 需要判断当前“整体风格”（构图/线条/配色/质感）是否已经足够好：
  • 若足够好：写 style_continuity: true；下一轮会把上一轮 schematic.png 作为参考图传入 Gemini，保证风格延续。
  • 若仍需大改：写 style_continuity: false；下一轮不传参考图（避免把坏风格固化）。
• 若认为配色仍需优化，可写 nano_banana_color_advice；脚本会自动拼到下一轮 prompt 里。
• 无论 nano_banana_prompt.mode 使用 full 还是 patch，脚本都会在真正发给 Gemini 的 prompt 中自动补齐“字体与文字排版”硬约束，避免多轮优化时字体规则丢失。
• Nano Banana 模式严禁在图内生成总标题/图题；若标书需要图题，应由正文图注承担，而不是画进 PNG。

最小示例（通用）：

version: 1
based_on_round: 1
action: config_only  # spec_only|config_only|both|stop
reason: "一句话说明为什么这样改"
config_local:
  layout:
    font:
      node_label_size: 28

最小示例（仅 Nano Banana，可选字段）：

version: 1
based_on_round: 1
action: nano_banana_prompt_only  # spec_only|config_only|both|nano_banana_prompt_only|stop
reason: "风格已满意，锁定风格并微调配色"
style_continuity: true
nano_banana_color_advice: |
  - 主色不超过 2-3 个；风险/对照用点缀色
  - 保证文本对比度（深色字 + 浅色填充）

5. Resume：

再次运行 generate_schematic.py 即可自动消费响应、推进下一轮；当写入 action: stop 后脚本会清除 ACTIVE_RUN.txt 并导出最终交付文件。

脚本职责

• scripts/spec_parser.py：解析/校验 spec，补全自动布局，校验边。
• scripts/schematic_writer.py：将规范化 spec 转为 draw.io XML。
• scripts/render_schematic.py：优先 draw.io CLI 渲染；缺失时内部兜底渲染。
• scripts/ai_evaluate.py：生成/消费 AI 评估离线协议（ai_eval_request.md / ai_eval_response.json），不在脚本内调用外部模型。
• scripts/ai_extract_tex.py：生成/消费 AI TEX 提取离线协议（ai_tex_request.md / ai_tex_response.json），不在脚本内调用外部模型。
• scripts/measure_schematic.py：主评估的“纯度量采集层”（几何/路由/像素 proxy），保留用于启发式评估与降级兜底。
• scripts/measure_dimension.py：多维度自检的“纯度量采集层”（structure/visual/readability），保留用于启发式自检与降级兜底。
• scripts/evaluate_schematic.py：启发式评估（兜底）；启用 evaluation_mode=ai 时输出离线 AI 协议并消费宿主 AI 的评审响应（缺失时自动回退启发式）。
• scripts/evaluate_dimension.py：启发式多维度自检（用于 penalty 扣分；当 AI 主评估生效时默认跳过，避免口径重复）。
• scripts/routing.py：确定性正交路由（waypoints），用于渲染兜底、drawio 写入与评估口径对齐。
• scripts/extract_from_tex.py：从 TEX 抽取术语用于初版 spec 填充。
• scripts/generate_schematic.py：一键编排多轮迭代。
• scripts/env_utils.py：.env 解析与向上查找（用于 Nano Banana/Gemini 模式读取 GEMINI_* 配置）。
• scripts/nano_banana_client.py：Gemini REST 调用封装（连通性检查 + PNG 生成 + 限流重试）。
• scripts/nano_banana_check.py：Nano Banana 连通性检查 CLI（不生成图片）。
• scripts/nano_banana_generate_png.py：Nano Banana PNG 生成 CLI（便于单独调试 prompt）。

评估标准

重点检查 6 个维度：

• 文字可读性（字号阈值）
• 节点重叠（交叠比例）
• 箭头完整性（端点有效、交叉数量）
• 画布溢出（越界/贴边）
• 视觉平衡（重心偏移）
• 整体美观（基于渲染产物的本地代理评估）

硬门槛（必须满足，否则视为 P0）：

• 文字不得溢出/被遮挡：节点文案不应超出节点边界，也不应被连线覆盖（通过 draw.io 元素层级：分组底层、连线中层、节点顶层 来降低风险）。

额外增强维度（更贴近“缩印可读性/审稿人观感”）：

• 长对角线连线惩罚（鼓励更清晰的层次与对齐）
• 连线穿越/贴近节点惩罚（减少穿字/贴字风险）
• 连线标签缩印可读性门禁（edge label 的字号与缩印后等效字号）
• 节点文案拥挤度 proxy（提示缩短文案或增大节点）

AI 自主评估模式（离线协议）

• 触发：设置 config.yaml:evaluation.evaluation_mode=ai
• 行为：脚本输出 ai_eval_request.md + ai_eval_response.json（以及 TEX 场景下的 ai_tex_request.md + ai_tex_response.json）模板；宿主 AI 可基于 spec+config+PNG/TEX 做语义判定并写回 response；若 response 缺失或不合法，脚本自动回退到启发式评估，保证流程可跑通。

失败处理

• draw.io CLI 不可用时：
  • 可在 config.yaml:renderer.drawio.cli_path 显式指定 draw.io CLI 可执行文件路径（或可被 PATH 解析的命令名）；
  • 默认使用内部渲染兜底并给出强提示（内部渲染可用，但最终交付质量通常不如 CLI 导出）；
  • 若 config.yaml:renderer.allow_internal_fallback=false，则直接失败并提示安装 draw.io。
• spec 校验失败时：立即返回错误，指出字段路径。

维护者自检

• 版本号仅记录在 config.yaml:skill_info.version。
• 修改脚本后至少运行 1 组示例（references/spec_examples/*.yaml）。
• 新增/调整输出字段时同步更新 README 与 CHANGELOG。

交付与自检（交付前必须过）

• A4/屏幕可读（不依赖放大）
• 主流向清晰（上→下 或 左→右）
• 配色 ≤ 3 种主色调（允许辅助灰）
• 节点命名与正文一致
• 输出包含 schematic.drawio 与至少一种可嵌入格式（svg 或 png）
• 连线标签可读（缩印后等效字号 ≥ 10px）