Ленинградский геофизик

Овсов М.К.
Картографический метод в геолого-математическом моделировании

Введение

Создание Госгеолкарты нового поколения на основе интерпретации ретроспективных данных с применением компьютерных технологий является одним из направлений деятельности геологической службы. На первом этапе создается т.н. геофизическая основа, которая по существу является комплектом тематических карт. Однако ряд вопросов оценки полноты и качества геофизической основы, остается неясным и дискуссионным. Ранее [8] автор предпринял попытку представить моделирование как когнитивный процесс, т.е. процесс создания, получения новых знаний. Процесс геолого-математического моделирования делится три этапа: 1) актуализация задачи, включая сбор и обработку данных наблюдений; 2) математическое моделирование с применением формального метода, который играет роль инструмента; 3) предметная интерпретация результатов. Наиболее детально в статье рассмотрен этап формального моделирования - методы исследования и компьютерная обработка данных. Одним из результатов рассмотрения общей схемы является построение дерева объектов моделирования (моделей) с возрастающим предметно-концептуальным содержанием. На заключительном этапе предметной интерпретации картографический метод наравне с логическим анализом играет решающую роль. Данная статья продолжает рассмотрение когнитивного процесса моделирования в части предметной интерпретации.

1. Характеристика результатов моделирования

Для методики создания геологической модели с помощью компьютерных средств важно, чтобы рубежи между этапами были обозначены по возможности отчетливо. Это позволяет конкретно поставить частные задачи каждого из этапов, представить их в виде конструктивных (алгоритмических) требований и операций, получить оценку качества работ каждого этапа моделирования.

Для геолого-математического моделирования в целом завершенным результатом является карта геологического содержания как информационная модель объекта изучения, или предметная модель. Результатом применения компьютерных технологий - второго этапа моделирования - являются карты формальных параметров. Эти карты для процесса в целом являются промежуточным результатом, который может состоять в разной степени приближения к завершенному результату. Цель обсуждений данного пункта - дать общую оценку промежуточного результата.

1.1. Результаты формальной обработки данных

В искусственных системах интеллектуальные инструменты и технологии позволяют получить завершенную, или почти завершенную продукцию. В естественнонаучном исследовании природных объектов получение завершенной - исчерпывающей и полной - модели в результате применения инструментальных компьютерных средств невозможно. Это положение обусловлено действием ряда объективных и субъективных факторов.

К объективным факторам процесса моделирования относятся: 1) неполнота данных наблюдений; 2) параллелизм и дивергенция свойств; 3) незакономерный характер изменчивости свойств в зависимости от размеров объектов.

Неполнота данных наблюдений в широком понимании означает невозможность полной исчерпывающей характеристики предмета. "Неполнота" - только краткая формула. Любая система наблюдений, как бы тщательно ни была спланирована, включает наблюдения, в которых какой-либо частью - основной или второстепенной - отражены другие предметные стороны природного явления. Идеальной можно считать систему наблюдений, обладающую свойством целостности. Целостной можно назвать систему, которая в отношении предмета содержит все, без чего нельзя обойтись, и не содержит ничего лишнего.

Названия явлений параллелизма и конвергенции заимствованы из биологии. Конвергенцией называют внешнее сходство совершенно не родственных образований, а параллелизмом - независимое приобретение сходства у образований, относящихся к общей родственной группе. Сходство приобретается под воздействием сходных изменений внешних условий. Эти явления часто неразличимы, для образований с неопределенным генезисом используют один термин - параллелизм. С.В. Мейен, объясняя явление параллелизма, называет причины генетического и негенетического характера [3]. Негенетические причины параллелизма могут действовать и в геологических системах. Дивергенцией называют расхождение свойств близкородственных образований в процессе эволюционного развития. Дивергенция - естественный процесс преобразования внутривидовой изменчивости признаков в межвидовое различие. Л.И. Четвериков называет дивергенцию и конвергенцию свойств причинами, по которым наблюдаемые свойства не позволяют получить однозначные результаты изучения недр [4].

Естественно-структурный подход основан на анализе неоднородностей объема и свойств. Соответствие между изменчивостью параметров и размерами геологических образований послужили основанием для применения полигармонического анализа признаков с целью последовательного выделения частей образований - крупных, локальных, детальных [5]. Л.И. Четвериков показал, что предполагаемое соответствие не всегда имеет место, и сделал вывод о незакономерном характере изменчивости параметров от размеров образований [4]. Опыт построения многоуровневых структур данных позволяет несколько иначе представить соотношение изменчивости параметров и размеров образований. Соответствие изменчивости данных и объемов выделяемых частей сохраняется, но лишь как тенденция. В определенном узле структуры признак может не играть заметной видообразующей роли, зато при следующем делении роль этого признака может вновь стать ведущей. Таким образом, при сохранении закономерности в тенденции наблюдаются локальные "незакономерности".

Объективные причины обусловливают присутствие в результирующей модели ошибок первого и второго рода - излишнюю фрагментацию однородных частей природных объектов и неразделение разнородных частей.

Субъективные факторы связаны с коммуникативными свойствами информации, их можно обозначит как: 1) неоднозначность восприятия информационного сообщения в зависимости от тематики, или цели исследования; 2) зависимость объема и содержания информации в сообщении от суммы знаний, опыта индивида. В зависимости от тематики карты выделенные части могут рассматриваться в составе разных образований или представляться самостоятельными единицами. Цель исследования играет роль своеобразного фильтра, который пропускает только необходимую информацию. "Лишняя" информация не может быть нейтральной, она ухудшает качество эмпирической модели и должна быть изъята. Содержательная ценность сообщения в большой части, а иногда - и полностью, определяется той информацией, которой индивид уже располагает к моменту построения эмпирической модели определенного объекта. Эта информация образует "фон сравнения" и характеризуется как представления о теоретических и обобщенных эмпирических моделях. Через теоретические представления и обобщенные модели фактор содержательной ценности информации связан с фактором целеполагания. В связи с этим особой ценностью обладают инструменты (методы, алгоритмы, технологии), которые в строгом следовании формальному выводу позволяют вести целенаправленный анализ данных. Главную роль субъективные факторы играют на этапе предметной интерпретации. С позиции субъективных факторов формальные результаты также характеризуются частично избыточной детальностью и недостаточным разрешением.

1.2. Карты формальных параметров

Модельные свойства карты можно понять, рассмотрев их в сравнении с моделями других видов. В книге [2], посвященной картографическому методу, рассмотрены модельные свойства карт в ряду десяти других моделей, включая объемные, математические и физические. При сравнении моделей применялась характеристика по 13 качественным показателям. С помощью структурного метода анализа (в упрощенном варианте) в пространстве двух главных факторов построена факторная диаграмма моделей (см. рис. 1). Главные факторы выражаются через структуру характеристик следующим образом:

Фактор 1: абстрактность, избирательность, синтетичность, содержательное соответствие, логичность легенды, однозначность;

Фактор 2: метричность, наглядность, обзорность пространства, геометрическое подобие, непрерывность, организованность пространства, предсказительность.

Первый фактор интерпретируется как фактор логико-аналитического (вербального) восприятия, второй - чувственно-образного (невербального) восприятия. Структура моделей содержит три класса, которые характеризуются далее (положение физической модели особое). Первый класс образуют 4 модели с высоким значением вербального фактора и низким - невербального: текстовое и табличное описание, перфокарта, математическая модель. Во второй класс входит две модели с низким значением вербального фактора и высоким - невербального: аэроснимок и космоснимок. Третий класс образуют три модели с высокими значениями обоих факторов: карта, разрез и объемная модель.

Примечательно, что функции вербального и невербального восприятия, мышления, знания сосредоточены в разных полушариях головного мозга. Психологами установлено, что успешная познавательная деятельность возможна при балансе активности обоих полушарий [12]. Этим можно объяснить исключительно высокий познавательный потенциал карты как модели реальной действительности.

Из рассмотрения диаграммы (рис. 1) видно, что математическая модель, которая группируется с первым классом, приближается к третьему классу - картографических моделей. При определенных условиях карта формальных

Группировка моделей в плоскости главных содержательных факторов
Рис. 1. Группировка моделей в плоскости главных содержательных факторов

параметров также может войти в класс картографических моделей. Это относится к результатам формальных методов, которые обладают такими же качественными характеристиками, что и карты геологического содержания. Рассмотрим эти характеристики для формального метода моделирования.

1) Метричность и однозначность достигаются сами собой для методов обработки метрических данных с получением результатов того же качества.

2) Непрерывность и наглядность изображения картографируемой поверхности. Непрерывные изображения результатов обладают и свойством наглядности. Результаты, представленные дихотомическим делением в каком-либо отношении таким свойством не обладают. Например: локальные аномалии (точки), зоны градиентов и корреляции свойств (линии), "перспективные площади" по комплексу признаков. Однако такие результаты можно рассматривать в комплексе с непрерывными результатами для сравнительной характеристики частей.

3) Логичность легенды достигается, в общем случае, таким представлением (логически - определением понятия) картографируемой поверхности, в котором соблюдаются свойства соразмерности и внеположенности выделяемых частей. Краткая трактовка этих свойств следующая: объемы выделяемых понятий, взятых вместе, равны объему делимого понятия (1), а каждый выделяемый объект входит только в один класс (2). Для объема данных логические правила выполняются с очевидностью. Для понятий содержательной характеристики правила означают следующее: выделенные понятия не могут быть слишком широкими или узкими (1) и пересекающимися (2). Легенды геологических карт, как правило, логически строги. Логичность сводных схем интерпретации комплекса геофизических методов не выполняется автоматически, но может быть получена в результате специального исследования.

4) Избирательность, абстрактность и синтетичность модели. Одновременное соответствие этим трем важным качествам обнаруживают формальные результаты, которые получены как существенные характеристики данных во всестороннем рассмотрении свойств и отношений, например, результаты комплексного многомерного анализа.

Названные в этих пунктах 8 качественных характеристик в сумме образуют достижимый предел ("максимальное число очков") для карты формальных параметров. Вне рассмотрения остались еще 5 характеристик: организованность пространства; геометрическое подобие картографической модели геологическому объекту; обзорность в сравнении удаленных объектов и явлений; содержательное соответствие модели объекту; "предсказительность" (по [2]), или прогнозный потенциал. Достижение в близком будущем этих качеств, имея в виду характеристику формальных результатов, следует считать невозможным.

Общие и картографические свойства формальных результатов позволяют обозначить границу между этапами формальной обработки данных и предметной интерпретации. Предел возможного в формальной обработке позволяет оценить интеллектуальный уровень алгоритма и степень приближения формальных результатов к завершенному результату. Формальный метод, приближенный к пределу возможного, должен удовлетворять определенным условиям: 1) комплексность анализа данных наблюдений; 2) естественность выводимых содержательных характеристик и внутренних критериев выбора, "вытекающих" из данных наблюдений; 3) логичность методов построений и результатов. При этом представляемые результаты должны соответствовать карте в широком понимании.

В итоге рассмотрения определены качественные характеристики, которыми карты формальных параметров в общем случае не обладают. Эти качества можно получить в результате интерпретации карт формальных параметров, а достижение этих целей составляет решение типичных задач картографического исследования.

Для определенных формальных методов в конструктивном следовании рассмотренной схеме можно дать оценку приближения формальных результатов к завершенному результату, и очертить круг задач, решаемых на этапе интерпретации. Например, структурный анализ комплекса метрических данных [6] позволяет получить формальные результаты, которые по рассмотренным характеристикам приближаются к предельно возможным. Кроме того, названный метод позволяет строить структуру данных в соответствии с целью исследований, в достижении которой специалист отражает авторские предметные представления.

2. Интерпретация карты формальных параметров

Картографическая информация - сложное явление, в содержательно-коммуникативном смысле она определяется как содержание карты, сведения, заключенные в ней, и которые могут быть извлечены читателем карты [1, 2]. Картографическая информация (КИ) не является свойством исключительно карты, а зависит от читателя карты - его знаний, опыта и цели исследования. В лингвистическом аспекте картографическая информация рассматривается как текст, в строении которого выделяется пять структурно-функциональных уровней: морфемный (знаки - КЗ), лексический (обозначения), морфологический (образы - КО), образный (карта) и лингвистический (атлас карт). Карта формальных параметров, в общем случае, является исходным материалом для построения карты образов, соответствующей третьему структурно-функциональному уровню.

Применение картографического метода представляет собой сочетание двух основных подходов - картировочного и модельного [2]. Картировочный подход реализуется через операции картографического исследования: фильтрация, районирование, совмещение и опознание. В продвинутых интеллектуальных инструментах картировочные операции выполняются в процессе формального анализа. Модельный подход состоит в выделении картографических образов (КО) и их опознании. В интерпретации карты формальных параметров можно выделить два этапа: 1) формально картографический с целью построение карты образов разных рангов, которая соответствует третьему структурно-функциональному уровню; 2) содержательно геологический с целью построения завершенной карты геологического содержания, которая соответствует четвертому уровню [6, 9]. На первом этапе с применением картографических приемов и методов строится т.н. "поверхностная структура" данных.

2.1. Поверхностная структура

Процесс чтения карты - это выделение и анализ картографических образов. Поэтому большое значение приобретает систематика картографических образов. Для геологических целей А.И. Бурдэ выделяет следующие содержательные облики КО [2]: отношений порядка, отношений соседства, складчатого, инъективного, дизъюнктивного, кольцевого. Эти КО образуют самый низкий - элементарный - уровень. Комбинация (композиция) элементарных КО дает образы второго уровня сложности и т.д. до картографического образа карты в целом. Результатом таких построений является т.н. поверхностная структура карты. При анализе карт интеллектуальных методов, кроме элементарных КО, выделяются и более сложные КО, которые характеризуются образной завершенностью и устойчивостью проявлений. Опыт структурного анализа позволяет выделить некоторые характерные КО более высокого уровня, которые встречаются довольно часто и играют важную роль на первом этапе интерпретации карты. К ним относятся сложные контрастные и явные КО дизъюнктивного, кольцевого и блокового обликов:

1) КО дизъюнктивного облика характеризуются отчетливой рисовкой протяженных линейных элементов, которые проявлены в зависимости от мощности (масштабности) линейной зоны: узкие зоны проявляются как линейные осевые композиции прямолинейных отрезков границ классов; мощные широкие зоны проявлены как полосы линейных классов с согласным и секущим отношением в пределах зоны с субпараллельными границами;

2) КО кольцевого облика в сочетании с дизъюнктивным и отношением соседства; подобные КО характерны (по опыту работ регионального масштаба) для геологических образований в ранге рудных районов и узлов - смежных таксонов минерагенического ряда; образные названия для подобных КО - "битая тарелка", "черепаховый панцирь", "бабочка" - для КО изометричной формы с отчетливой осевой (зеркальной) симметрией с отношениями порядка и соседства;

3) КО изометричной и вытянутой формы с внутренними отношениями порядка и соседства с границами вдоль длинной оси и инъективного отношения с фоном; подобные КО характерны для крупных и протяженных блоковых структур типа горста и грабена, или авлакогена.

Особое значение для целей прогноза полезных ископаемых радиально-концентрических структурно-формационных образований в сочетании с разрывными нарушениями разных порядков признается многими специалистами по металлогении (см., например, [10, 11, 9]). Приведенные здесь сложные КО изометричной формы и кольцевого облика часто встречаются в геологических изданиях, посвященных интерпретации поисковых данных и локальному прогнозу полезных ископаемых.

Картографические образы разных иерархических уровней создают образную поверхностную структуру карты. Поверхностная структура карты как отражение геологической реальности имеет то же направление обусловленности, что и логическая структура - от старших уровней к младшим. Однако, имея в виду чувственную форму восприятия образов, не следует порядку обусловленности подчинять порядок построения структуры карты. По аналогии с восприятием изображений интерпретацию карты следует начинать с выделения наиболее отчетливых КО кольцевого (изометричного) и дизъюнктивного обликов, которые составляют основу каркаса будущей структуры. Далее выделяются менее отчетливые КО того же ранга, которые вместе с выявленными ранее позволят считать каркас карты построенным.

От наиболее отчетливых КО каркаса продолжение построений возможно в направлении верхних (общих) иерархических уровней и нижних - детальных. Построения в детальном плане состоят в выделении (подчеркивании) элементарных КО, структурных линий и узлов. Построения в плане обобщения состоят в выделении фрагментов карты, в которых каркасные КО составляют узлы образов более высокого иерархического уровня. Часть пространства карты в таком построении может оказаться вне выделенных КО - в пограничных областях крупных КО, либо в качестве участков нерасчлененного картографического фона. Эти построения составляют первый этап интерпретации, который можно назвать организацией образной структуры, а результат организации определить как поверхностную структуру карты. Наиболее простой вариант состоит в выноске на карту линейных знаков в соответствии с рабочей легендой. Такой прием использован в интерпретации формальных результатов к прогнозу алмазоперспективности в северо-западном регионе России [9]. В итоге построений на обширной территории число образов, сопоставляемых геологическим объектам, ограничено. Сложность выделенных объектов не представляет затруднений к изложению результатов, поскольку информация структурирована по уровням детальности и вложенности.

В композиции КО из детальных фрагментов картографируемой поверхности исключительно картографическими приемами имеется существенная проблема. Она обусловлена отсутствием однозначного соответствия между КЗ и КО с одной стороны и между локальной композицией фрагментов и КО - с другой. Эту неоднозначность помогает разрешить использование карт отдельных параметров и осредненных по локальным фрагментам их значений, а также параметрических профилей сходного содержания. В совместном рассмотрении карт классификации по комплексу признаков с картами исходных параметров осуществляется синтез картографической и логической информации. Подобный прием оказался оправданным и применяется для построения поверхностной структуры по результатам структурного анализа комплексных данных [6].

2.2. От картографических образов к карте

Содержательным развитием поверхностной структуры является глубинная структура карты. Глубинная структура - теоретическая концепция, определяющая выделение объектов картографирования и изучаемые отношения между ними. Она может рассматриваться как модель недр, отображаемая в картографической форме. Традиционные средства изображения, которые геолог выбирает, сообразуясь с общей теоретической моделью, детально разработаны и включают в себя весь арсенал картографических знаков - цвет, текстура (крап, штриховка), линии дополненные накладками (зубцы разной формы и ориентировки).

На втором этапе построений специалист применяет свои знания об общих закономерностях и изучаемой территории. Деление процесса интерпретации на этапы в значительной мере условно, а сам процесс имеет характер более сложный, чем линейный. В процессе построений уточняются первоначальные представления, часть из них получает подтверждение в результатах, часть - не согласуется с представлениями и требует пересмотра. Некоторые построения оказываются ненужными для целей исследования; от них следует отказаться как от неполезных. Таким образом происходит переключение с этапа построения к интерпретации, от образов - к геологической модели, и обратно - к построению поверхностной структуры.

С развертыванием поверхностной структуры в глубинную происходит фиксирование определенных отношений между объектами всех уровней. Таким образом, результат применения формального метода на основе объективных данных наблюдений является авторским. Модельные представления разных специалистов могут быть оценены по информационному критерию соответствия модели наблюдениям. Модели, имеющие близкие оценки по критерию соответствия, априорно равноценны. Неоднозначность заключений соответствует основам структурно-вещественного подхода - принципиальной невозможности определенной реконструкции генезиса геологических объектов [4, 5], который понимается как непротиворечивое суждение с конструктивными следствиями, поддающимися опытной проверке.

Построенная карта может рассматриваться как прогноз геологического строения территории - выделение предполагаемых явлений и процессов, недоступных современному непосредственному наблюдению. Это определение можно конкретизировать, учитывая, что выделенные в итоге интерпретации объекты представляют собой полностью, либо частично иерархические структурные модели свойств недр - модели структурно-вещественных комплексов.

3. Когнитивные свойства карты

Прямым следствием коммуникативного рассмотрения картографической информации являются прагматические отношения, которые отражают весь спектр значений и значимостей карт. Прагматические отношения являются организующими для процесса картографического исследования в целом (по [2] со ссылкой на 13-ю конференцию международной картографической конференции - ICA, Mexico, 1987). Важной частью прагматических отношений является получение из карт нового знания в процессе интерпретации.

Сложные информационные отношения можно отобразить на логической диаграмме Венна, которая отражает объемные отношения частей информации (см. рис. 2, по [2]). Полная информация, соотнесенная карте, является объединением частей - областей логического пересечения геологической реальности, представлений о ней (выделена область ошибочных представлений) и сведений,

Соотношение информации карты с геологической реальностью и представлениями составителя и потребителя
Рис. 2. Соотношение информации карты с геологической реальностью и представлениями составителя и потребителя
(по А.И. Бурдэ [2] со ссылкой на А.А. Робинсона)

М1 - М4 - актуализированная информация; М1 - известная потребителю ранее; М2 - новая для потребителя, заложенная в карту составителем; М3 - заложенная в карту составителем, но не усвоенная потребителем из-за недостаточной подготовленности или ненужности для решения задач; М4 - извлеченная из карты потребителем за счет его знаний, но не предусмотренная составителем; М5 - потенциальная информация, которую можно получить дополнительно при исследовании карты;

A - D - информация: А - полная, B - вложенная в карту составителем;

C - полученная из карты потребителем; D - неактуализированная

которыми располагают составитель и потребитель карты.

Информация, сообщенная составителем и известная потребителю ранее (на рисунке - М1). Это - не бесполезная информация, некоторый объем ее необходим для оценки правильности выбора метода обработки и приемов выделения картографических образов, соответствующих представлениям об объектах моделирования.

Новая для потребителя информация, вложенная в карту составителем (М2). Объем этой части зависит от совпадения представлений составителя и потребителя, а также от объема части М1. Действующие на высоком уровне критерии качества информации включают в себя трехсторонние отношения между теоретическими представлениями, методом исследования и эмпирическими моделями [7]. Изначально активным оказывается ожидаемый эффект - то есть соотнесение определенной модели с опытом. В итоге сравнения определенной и обобщенной моделей происходит корректировка хода построений и/или пересмотр собственных представлений. Это наблюдалось неоднократно: первоначальное построение ограничивается некоторым уровнем детальности, по прошествии времени проходит осмысление результата, его соотнесение с имеющимися фактами и модельными геологическими представлениями, в результате которого полученное в начале решение уже не кажется удовлетворительным в деталях, которые дополняются и уточняются в дальнейшем исследовании.

Информация, вложенная в карту составителем, но не востребованная потребителем как несоответствующая цели, либо не оцененная в контексте "сведений потребителя" (М3). Эта часть информации является потенциальным источником новых знаний об объектах моделирования при изменении цели исследования, либо с той же целью другими потребителями. Получение новой информации влияет на границу области "сведений потребителя", которая приближается к верхней границе области М2. Извлечение новых знаний подразумевает многократное обращение к картам, это отличает картографический текст от обычного текста коренным образом. Сумма объемов информации (М13) - это представления составителя об объекте моделирования, выраженные в картографической форме, новая информация, произведенная составителем.

Информация, извлеченная потребителем в процессе чтения карты "за счет его знаний, но не предусмотренная составителем" (М4) и потенциальная информация (М5), которую можно получить дополнительно при исследовании карты. Цель картографической коммуникации - максимально увеличить объем актуальной информации (М14), что достигается изменением соотношения между различными концепциями отражения геологической реальности [2].

Рассмотрим динамику картографической информации на двух этапах исследования - чтения карты формальных параметров и поверхностной структуры. При этом потребитель карты является и составителем, поскольку фиксирует собственное прочтение в качестве результата - поверхностной структуры и геологической модели.

На первом этапе карта формальных параметров содержит часть образов в "готовом" виде - простые, явные и контрастные КО. Знания составителя образуют общие представления, сведения о районе работ, картографические закономерности отражения объектов в полях формальных параметров и свойства выделенных частей. За счет знаний составителя формируются новые КО, которые вместе с выделенными ранее образуют модельную часть информации (М123). При этом часть информации (М3 карты формальных параметров и М5 для карты образов) остается на карте в качестве "подложки" так же, как кондиционная карта содержит все известные факты, относящиеся к тематике и соответствующие картографическому цензу (назовем эту часть информации неактуализированной). На втором этапе знания составителя дополняются генетическими представлениями относительно целевых объектов моделирования. За счет знаний составителя формируется геологическая модель объекта в картографической форме. Потребителю карты в следовании цели полезной оказывается не вся новая информация, произведенная составителем, а лишь ее часть (М12). Соотношение между объемами частей модельной информации (М12) и М3 непостоянно и отражает цели исследования потребителя и видение им карты, т.е. актуально.

Рассмотрим детальней очень интересную часть информации - М4 с точки зрения многократного использования карт в решении широкого круга задач. Соотношение между частями модельной (М13) и неактуализированной информации в разных картах может варьировать Извлечение информации "за счет" знаний потребителя осуществляется в трех сценариях, которые различаются соотношением потенциальной (неактуализированной) и модельной информации:

1) При отсутствии неактуализированной информации имеется возможность композиции новых образов или моделей из модельных элементов составителя и сведений потребителя. В этом случае потребитель, на основании предметных знаний и владения приемами составления карт, производит мысленную частичную декомпозицию модели составителя в поле непротиворечивых фактов, т.е. производит реконструкцию карты фактического материала. Эти мысленные "факты" вместе с М5, моделями составителя и сведениями потребителя образуют исходный материал для производства информации потребителем, для получения нового знания. В психологии эта сторона познавательной деятельности хорошо известна и изучена. Умение индивида применять подобные операции ("метаоператоры") к мысленным фактам, понятиям и категориям ("ментальным пространствам") является определяющим для успешного решения творческих мыслительных задач [12]. Такие карты в прагматическом отношении наименее продуктивны: с их помощью потребитель может решить ограниченный круг задач.

2) Карта, которая в дополнение к модельной информации (М13) частично содержит неактуализированную информацию, воспринимается потребителем как "живая", с ней можно вести "диалог", задавая вопросы и находя в ней варианты ответов. Формирование комбинаций новых образов, моделей дополняются (к первому сценарию) возможностью соединения моделей составителя с частью неактуализированной информации и сведений потребителя. При этом объем неактуализированной информации уменьшается, возрастает объем информации М4, на основе которой создается новое знание. Новое знание получается исключительно в прагматическом отношении, выразителем которого является потребитель, преследующий определенную цель исследования, т.е. актуально.

3) Третья возможность появляется, если карта в дополнение к модельной информации (М13) содержит в качестве "подложки" фактические данные. Например, карты формальной обработки, или интерпретации одного параметра, группы сходных параметров. В процессе чтения карты потребитель имеет еще одну возможность получения новой информации. Потребитель производит частичную декомпозицию актуализированной составителем модельной информации, т.е. возвращает ее из объема части (М13) в неактуализированную часть. Затем следует выделение новых образов, построение новых моделей объекта, в результате которого возрастает объем информации М4. Подобные карты обладают наиболее высоким потенциалом к многократному использованию для решения разнообразных задач. Именно с этой целью подобный прием применялся для построения карты образов на карте формальных параметров [9].

Итак, в образовании объема актуальной информации потребителем (М4) выделяется три возможности с нарастающим потенциалом к производству новой информации. Эти возможности сообщают карте свойство информационной неисчерпаемости потребителем, продуктивности многократного использования карт в новых фактических и гипотетических (прогнозных) обстоятельствах.

Так замечательным образом прагматический аспект оказался связующим между данными наблюдений и модельными представлениями. В результате синтеза трех категорий гносеологического отражения (эмпирические данные, теоретические знания и цель исследования) рождается новое знание, собственно - цель познавательного процесса. Возможно, подобная модель отношения трех категорий найдет свою реализацию в компьютерных системах будущего, в которых новое знание будет получаться в естественной связи баз данных и баз знаний в процессе прагматического исследования.

Заключение

Рассмотрен картографический метод как составная часть геолого-математического моделирования. Сущность метода реализуется на этапе построения геологической модели объекта изучения, который назван предметной интерпретацией. Это не обычная интерпретация - "перевод" описания построенной модели с математического языка на язык предметной области знаний. Интерпретация с применением картографического метода - самостоятельный этап исследования, в процессе которого извлекается новая информация об объекте изучения и создается новое знание. Особенность этого этапа состоит в том, что в процессе картографического исследования происходит синтез предметных вербальных представлений, которые воплощает формальный метод как инструмент, и невербальных, которые в большей части еще не осознаны.

Показано, что прагматический аспект вместе с профессиональной любознательностью (которую, конечно, не следует сбрасывать со счетов) играют определяющую роль на этапах построения формальной и профессионально-предметной модели. Таким образом, результат геолого-математического моделирования всегда является авторским. Вместе с тем результаты формального моделирования и их интерпретации содержат огромный потенциал для последующих исследований - с актуальными целями и в контексте предметных представлений.

Картографический метод рассмотрен применительно к одному объекту изучения, одной карте. Принципиально новые возможности открываются в интерпретации множества карт, которые содержательно могут быть отнесены к одному явлению, процессу. Методы анализа сугубо картографических многомерных данных очевидно должны функционировать в среде ГИС - геоинформационных систем. Однако построение таких методов следует рассматривать как перспективное направление. В качестве разведки подступов к этому направлению следует начать работы по систематике результатов картографических построений и отчетливых результатов их комплексного анализа.

По признанию В.Н.Страхова, аналитические методы достигли в последние десятилетия впечатляющих успехов; однако, результаты эти получены для условий, неадекватных реальности. Разрыв с реальностью произошел отчасти потому, что геолого-математическое моделирование не рассматривалось как целостный процесс достижения определенной цели исследования. Попытки представить процесс целиком, не включая в него картографический метод как одно из "главных действующих лиц", не дали конструктивных следствий к развитию методов формальной обработки. Осознание этого явление - начало преодоления кризиса и нового этапа в развитии методов геолого-математического моделирования.

Список литературы

  1. Берлянт А.М. Образ пространства: карта и информация. - М.: Мысль, 1986. - 240 c.
  2. Бурдэ А.И. Картографический метод исследования при региональных геологических работах.- Л.: Недра, 1990. - 251 c.
  3. Мейен С.В. Из истории растительных династий. - М.: Наука, 1971. - 223 с.
  4. Четвериков Л.И. Теоретические основы разведки недр. -М.: Недра, 1984.-156 c.
  5. Каждан А.Б. Методологические основы разведки полезных ископаемых. - М.: Недра, 1974. - 272 c
  6. Овсов М.К. Структурный анализ геоданных. Методические рекомендации по применению. С.-Пб., Фонды ГП "Невскгеология", 1999.
  7. Овсов М.К. Число, Мера, Информация, Знание // Геофизика и математика: Материалы 1-й Всероссийской конференции, Москва, 22-26 нояб. 1999 г./ Под. Ред. Акад. В.Н.Страхова. - М.: ОИФЗ РАН, 1999. c. 108-112.
  8. Овсов М.К. Геофизическая интерпретация: от наблюдений к знаниям. Тр. Конгресса-2000 "Фундаментальные проблемы естествознания и техники"//Серия "Проблемы исследования Вселенной". Вып. 23. С.-П-б., 2000. с. 668-681
  9. Скороспелкин С.А., Иванов А.И., Овсов М.К. Прогнозная оценка алмазоносности северо-запада России с применением компьютерных технологий. Ж. "Разведка и охрана недр", 1999, № 9-10. с. 37-39
  10. Томсон И.Н., Кравцов В.С., Кочнева Н.Т. и др. Металлогения орогенов. - М.: Недра, 1992. - 272 с.
  11. Структурно-геоморфологические методы в прогнозно-металлогенических исследованиях./ Сб. науч. трудов. Сост. Н.В.Скублова - Л.: Недра, 1987. - 177 с.
  12. Компьютеры и познание: очерки по когитологии./ Сб. науч. трудов. - М.: Наука, 1990. - 126 с.

    Ленинградский геофизик