نموذج انتشار مع حقن تعدد المقدمات ببوابة انتباه لاستعادة صور فن الصخور في هواشان

إعادة إحياء لوحات الجروف القديمة

تقع رسومات زووجيانغ هواشان على صخور تطل على نهر في جنوب الصين وهي عبارة عن معرض ضخم على جرف صخري رسم قبل أكثر من ألفي عام. اليوم، كثير من هذه الأشكال والرموز المصبوغة بألوان الخطْرة باهتة بشدة أو متشققة أو مفقودة بالكامل. يقدم هذا البحث طريقة رقمية تستخدم تقنيات توليد الصور المتقدمة لإصلاح هذه الأعمال الفنية الهشة افتراضياً، بهدف دعم الحفظ الدقيق والبحث والتقدير العام دون لمس الصخر نفسه.

لماذا تهم هذه اللوحات الجرفية

تمتد رسومات هواشان على منحدرات نهرية شديدة الانحدار وتصور شخصيات بشرية جاثية ومشاهد طقسية وأشكال رمزية أخرى بدرجات حمراء لافتة. إنها واحدة من أكبر وأغنى مجمعات فن الصخور في جنوب الصين وجنوب شرق آسيا، وجزء رئيسي من التراث الثقافي للزووانغ. لكن الأصباغ، المصنوعة من معادن غنية بالحديد، حساسة للغاية للمطر والرياح والنمو الحيوي والاتصال البشري. على مدار قرون، أدى ذلك إلى بهتان الألوان، وتكسر الحواف، وتقشر البقع، وظهور نسيج متآكل ومشوش يصعب تمييزه عن الزخارف المرسومة الفعلية. الاستعادة اليدوية التقليدية بطيئة وذاتية ومن الصعب تكرارها، مما يجعل حماية موقع كبير وهش بهذا الحجم تحدياً.

كيف يمكن أن تساعد الاستعادة الذكية

توفر الاستعادة الرقمية للصور طريقة «لملء الفجوات» افتراضياً، متبعة مبدأ الحفظ بأدنى تدخل ممكن. بدلاً من إعادة طلاء الجرف، تستنتج الحواسيب الأشكال والأنسجة المحتملة في المناطق المفقودة، منتجة نتائج متسقة وقابلة للعكس يمكن حفظها في أرشيفات عالية الدقة، واستخدامها للدراسة، ومشاركتها مع الجمهور من خلال معارض وتجارب غامرة. ركزت الأعمال السابقة في الذكاء الاصطناعي المتعلقة بالتراث الثقافي بشكل أساسي على اكتشاف التلف أو تقسيم الزخارف، أو على استعادة الجداريات حيث تكون الأشكال والأنسجة أكثر انتظاماً. يشكل فن الصخور تحدياً أصعب: فمعناه يكمن في محاور دقيقة ووضعيات رمزية، بينما تكون السطوح بالغة التآكل وغير منتظمة. يجب على طريقة الاستعادة أن تحترم الأشكال الأصلية مع استكمال الأنسجة المتكسرة بطريقة مقنعة دون اختلاق زائد.

مجموعة بيانات جديدة لأسطح صخرية متآكلة

يبني المؤلفون أولاً مجموعة صور مخصصة لاستعادة فن الصخور في هواشان. جمعوا 528 صورة مرشحة من أطالس مطبوعة ومصادر عامة على الإنترنت، ثم قاموا بفرزها بعناية للاحتفاظ بـ177 تظهر بوضوح زخارف فن الصخور إلى جانب تدهور مرئي مثل البهتان والتقشر والحدود المشوشة. حُوّلت كل الصور المختارة إلى تنسيق لوني موحد وأعيد تحجيمها إلى 512×512 بكسل، مع توسيط المنطقة المرسومة الأساسية. لتدريب واختبار طرق الاستعادة بشكل محكم، ولّدوا ثلاثيات لكل عينة: (1) صورة مرجعية نظيفة، (2) صورة إدخال حيث تم قناع 30–65% من المساحة ببقع سوداء لمحاكاة التلف، و(3) قناع يشير إلى المناطق المفقودة. تتيح هذه البنية تقييمًا موضوعيًا على مستوى البكسل لمدى قدرة الطرق المختلفة على إعادة بناء العمل الفني الأساسي.

تعليم نموذج لاحترام الشكل والسطح

جوهر الورقة هو إطار استعادة مبني على نماذج الانتشار، وهي فئة حديثة من طرق التوليد التي تحول تدريجياً الضوضاء إلى صور عبر عدة خطوات صغيرة لإزالة الضوضاء. بدلًا من التعامل مع جميع الإشارات البصرية كحزمة واحدة، يجزّئ المؤلفون التوجيه إلى «مقدمتيْن» منفصلتيْن: واحدة تبرز البنية (الحواف والحوامل الشبيهة بالخطوط)، وأخرى تبرز النسيج (الحبيبات الدقيقة وخشونة السطح). تُحتسب هذه المقدمات من الأجزاء المرئية المتبقية من الصورة المتضررة باستخدام مرشحات حتمية ثم تُرمز إلى خرائط ميزات. يقرر وحدة دمج بانتباه بوابي، في كل خطوة من خطوات إزالة الضوضاء، مدى الاعتماد على التوجيه البنيوي مقابل توجيه النسيج ودرجة حقنهما في عملية الانتشار. في المراحل الأولى، يميل النظام إلى الاعتماد أكثر على الحدود المستقرة؛ وفيما بعد، ومع تقليل الضوضاء، يولي اهتمامًا أكبر لإعادة بناء تفاصيل النسيج التي تتوافق مع سطح الصخر المحيط.

مدى أداء المستعيد الرقمي

درّب الفريق واختبر أسلوبهم على مجموعة بيانات هواشان، وقارنه مع مجموعة واسعة من نماذج استعادة الصور القائمة، من شبكات المشفر–فك التشفير التقليدية إلى الأساليب التوليدية المتقدمة ونماذج الحالة-الزمكانية. باستخدام مقاييس معيارية للخطأ والحدة والتشابه البنائي، حقق نموذجهم أخطاءً أقل على مستوى البكسل واتفاقًا بنيويًا أعلى من جميع النماذج الأساسية على مجموعة اختبار فن الصخور. تُظهر دراسات الإزالة (ablation) أن كل مكون مضاف — استخراج المقدمات ذي الفرعين ودمج الانتباه البوابي — يقدّم مكاسب واضحة. تكشف المقارنات البصرية عن استمرار أنعم لحواف الشخصيات والرموز واندماجًا أكثر طبيعية للمناطق المستعادة مع الخلفيات المتآكلة. وتدل خرائط الانتباه أيضًا على أن النموذج يركز على الحدود المفقودة، والحواف الرمزية الرئيسية، ومناطق انتقال النسيج، بدلًا من إعادة طلاء مساحات كبيرة بلا تمييز.

ماذا يعني هذا لحماية الماضي

بالنسبة لغير المتخصصين، الخلاصة الأساسية هي أن هذه الطريقة تقدم وسيلة أكثر حذراً وقابلة للتفسير لإصلاح اللوحات الصخرية القديمة رقميًا. من خلال فصل دلائل الشكل والسطح وضبط تأثيرها مع مرور الوقت، يمكن للنموذج أن يعيد وصل الشخصيات المكسورة ويملأ البقع المفقودة مع الحفاظ على مظهر وملمس المادة الأصلية للجرف. يؤكد المؤلفون أن نظامهم أداة لمساعدة الخبراء لا بديلة عن حكمهم، وأن هناك حاجة إلى بيانات أكثر تنوعًا وتقييم من قبل متخصصين. ومع ذلك، يشير العمل إلى مستقبل يمكن فيه توثيق الفن الصخري المهدد بالخطر ودراسته ومشاركته في شكل مستعاد رقميًا، محافظًا على التأثير البصري والمعنى الثقافي دون تدخل مادي.

الاستشهاد: Zhao, T., Huang, L., Qi, X. et al. A gated-attention multi-prior injection diffusion model for Huashan rock art image restoration. Sci Rep 16, 10414 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41226-7

الكلمات المفتاحية: استعادة فن الصخور, التراث الثقافي, نماذج الانتشار, استكمال الصور, لوحات هواشان