Современные информационные технологии и проблемы археологической информатики

Десятилетний юбилей персонального компьютера (ПК), отмеченный в 1991 году, лишний раз напоминает о том, сколь стремительно изменяется мир. Восторженность оценок, выпавших на долю юбиляра, оправдывается теми качественными изменениями, которые внес ПК в самые разные области человеческой деятельности. Появление персонального компьютера и его внедрение во все области интеллектуальной деятельности людей стало главной причиной становления и бурного развития новой мощной отрасли индустрии - информатики.

“Информация”, ‘информатика” - термины очень популярные в последние десятилетия. И популярность эта глубоко сущностная.

Академик Н.Н.Моисеев на вопрос “Что Вы вкладываете в термин “информатика?” ответил: “... информатика - это некая ”синтетическая дисциплина, которая включает в себя разработку новой технологии научных исследований и проектирования, основанных на использовании электронной вычислительной техники, и неколько крупных научных дисциплин, связанных с проблемой общения с машиной, и, наконец, с созданием машины” (Информатика, 1985). Другой советский математик, академик А.П.Ершов под этим термином понимал крупную научную область, изучающую “методы представления, накопления, передачи и обработки информации с помощью ЭВМ” (Ершов, 1982).

Эти определения требуют некоторого комментария и уточнения не только в свете появления ряда отраслевых информатик, таких как “историческая информатика” (Boonstra O., Breure L., Doorn P., 1990), “археологическая информатика” (Деревянко, Фелингер, Холюшкин, 1989) и т. д. Они представляются неизбежными, поскольку требуют раскрытия содержания этих новых дисциплин, так как существует альтернативная научная дисциплина, занимающаяся изучением структуры и общих свойств научной информации науковедческими методами с использованием науковедческих закономерностей, критериальной оценки и прогнозирования (БСЭ, т.10:348; Гражданников, 1987:77).

В приводимом ниже классификационном фрагменте “Археологическая информатика” (рис. 4) в качестве опорного понятия приведена общая археологическая информатика, представляющая собой науку, изучающую закономерности информации археологической науки и включающую в себя разработку общих подходов к применению информационных технологий в археологических исследованиях.

Рис. 4. Классификационный фрагмент “Информатика”.

Диадная группа фрагмента представлена прикладной и теоретической археологической информатиками. Из них первая научная дисциплина связана с применением в археологии стандартных информационных технологий и разработкой ряда специфичных объектно-ориентированных на археологию средств. Вторая дисциплина направлена на исследование основных свойств и природы археологического источника в свете теории общей информатики, на разработку моделей построения ориентированных на археологический источник информационных систем.

Создание машин, средств телекоммуникаций, устройств отображения информации и других аппаратных компонентов - это техническая составляющая информатики. Это понятие выступает первичным в классификационном фрагменте, поскольку появление именно этих технических средств открыло возможности создания систем обработки археологических данных для обслуживания различных сфер деятельности археологов, хранения больших объемов археологических данных.

Вторым понятием триады, “интеллектуализирующим” техническую составляющую, является технологическая составляющая: языки программирования, операционные системы и многие другие виды общесистемного программного обеспечения.

Третьим понятием, синтезирующим предыдущие, является интеллектуальная составляющая, в задачу которой входит разработка новых информационных технологий в археологии, разработка методов и средств фильтрации процессов интеллектуальной деятельности археологов, выделение в них технической составляющей, ее отчуждение, исполнение и затем синтезирование результатов с гипотезами, выводами, решениями собственно творческой интеллектуальной деятельности (Деревянко, Фелингер, Холюшкин, 1989:5).

В каждом из приведенных понятий триады можно выделить как прикладную, так и теоретическую составляющие.

В структуре информационных археологических технологий, представленной пятым и шестым уровнями классификационного фрагмента “Информатика”, можно выделить пять групп технологий, определяющих и регулирующих соответственно процессы создания, накопления, представления, обработки и передачи археологической информации.

Исходным понятием в этом ряду являются технологии создания археологической информации. Они охватывают все этапы и стадии формирования первичных данных, сопровождающих процессы полевых и камеральных археологических исследований, включая работу с литературными источниками и описание находок. Наиболее важными критериями целесообразности подобных технологий является полнота, достоверность и адекватность формируемых в исследовательском процессе данных. Хотя использование этих технологий практически реализует традиционные формы и методы археологических исследований, однако важное значение при этом придается форме, в которой фиксируется археологическое знание. Здесь в первую очередь ставится задача обеспечить возможность использования современных компьютерных методов и средств. Важнейшей процедурой в такого рода технологиях являются модели данных, регулирующих не только форму представления фиксируемых (вводимых) данных (тексты, рисунки, снимки, чертежи, таблицы и т.д.), но и те материальные (бумага, кинопленка, аудио и видеокассеты, компьютерные средства) и логические (макеты данных) носители, на которых эти данные предусматривается размещать для их использования в последующих технологиях. Для этой цели служат разнообразные системы управления базами данных и знаний (СУБД), в частности, ориентированных на гипертекстную и мультимедийную форму представления данных.

Технологии накопления данных продолжают технологии создания археологических данных. Они включают в себя процедуры по актуализации (частичному или полному обновлению, удалению или корректировке) этих данных, а также модификации формы представления информации, заносимой или хранимой в базах данных. И в технологиях создания, и в технологиях накопления важную роль играет приведение информации к виду и формам, наиболее целесообразным для хранения и использования, исходя из содержания информации, ее важности, сроков хранения.

С описанными выше технологиями создания и накопления археологических данных тесно связана технология предоставления (доступа к) информации археологических исследований, с которыми она согласуется по моделям и формам, в которых она фиксирутся в археологических базах данных. В технологии доступа включаются в первую очередь основные процедуры и операции по обеспечению удобного пользования собранными данными, обеспечивающие действенную защиту данных от несанкционированных действий пользователей, имеющих доступ к хранимой информации, или от сбоев оборудования. В них важное значение придается обеспечению возможности удаленной обработки археологических данных.

Технологии обработки данных археологических исследований являются наиболее важным и ответственным звеном в в структуре понятий археологической информатики. Они представляют собой фактически комплекс функциональных подсистем, под потребности и возможности которых должны подстраиваться другие типы технологий, выполняя для комплекса функции обеспечивающих подсистем. Разумеется, процедуры обработки данных и соответственно технологии, предназначенные для этих целей, рассредоточены по всем этапам формирования, представления, хранения, собственно обработки, передачи археологической информации, составляя в первых программно-техническое и технологическое ядро. Однако наиболее важную роль играет подсистема собственно обработки археологических данных, в которой сосредоточены и задействованы основные методы, модели, алгоритмы и технологии по современным формам проведения археологических исследований с использованием технических средств. Их использование дает возможность получать новые результаты и знания о жизни людей и природных процессах в далеком прошлом за счет обобщения имеющихся археологических данных и выделения в них наиболее важной информации методами информатики. Можно с полным основанием говорить, что технологии обработки информации суть технологии собственно археологических исследований.

В той или иной форме все четыре описанных выше типа информационных технологий в ручном (без применения эффективных современных программно-технических средств) исполнении находили применение в практике археологических исследований. Технологии передачи данных в научных исследованиях вообще (а не только в археологии) появились лишь в последнее время. В значительной мере их появление и развитие обусловлены распределенной и удаленной обработкой и хранением информации. В первую очередь это связано с использованием сетевой технологии (прежде всего технологии локальных сетей) и удаленного доступа по каналам глобальных информационных сетей. Повышение познавательной, организационной и управленческой функции информатики определяется степенью ее проработки математическими методами и алгоритмами, адекватными предметной (содержательной) сущности исследовательской или управленческой задачи. Результаты аналитической проработки должны в краткой (сжатой) форме выражать оптимальные вариантиы решений соответствующих задач.

Сказанное относится и к информатике в целом. Наша цель - показать ее действенность в отношении исследовательских методов и задач археологии.

Археология и информатика - различные науки. Соответственно каждая из них имеет свой предмет и методы исследования.

Археология, будучи исторической наукой со своей спецификой и методами, занимает равноправное положение среди других исторических наук, решая вместе с ними задачу объяснения различий и сходств среди культурных систем прошлого, их многообразных взаимосвязей.

Построенная к настоящему времени системная классификация естественных и гуманитарных наук позволяет при изучении их взаимодействия учитывать уровень иерархии научной дисциплины. Согласно этой классификации есть взаимодействие естественной истории в целом и гуманитарной истории, а также взаимодействие разделов этих наук (Гражданников, Холюшкин, 1990: 148). Чем ближе на семантической карте расположены разделы наук, тем взаимодействие теснее. Так, археология наиболее тесно взаимодействует со стратиграфией, палеоантропологией, этнографией, источниковедением и письменной историей. Это не означает отсутствия связей с остальными разделами. Очевидно, что археология тесно связана с исторической геологией, палеонтологией и другими науками (Гражданников, Холюшкин, 1990: 148).

Если же говорить о задачах археологии в целом, то в сильно обобщенной форме сущность многих задач в археологических исследованиях можно отнести к одному из двух типов: реконструкция целого по неполным данным либо представление и выделение существенных черт целого из большого объема данных.

В задачах первого типа происходит домысливание, индуктивное расширение информации на основе меньшего количества фактических данных. Второй тип задач характеризуется свертыванием, сжатием информации. Из большого объема фактических данных либо выделяется существенная часть, либо формируются обобщенные интегрированные показатели (Деревянко, Фелингер, Холюшкин, 1989:6).

Археология была в числе первых исторических наук, обратившихся к математическим методам и информационным технологиям. Так, методы вариационной статистики и геометрии использовались в работах российских археологов уже в 20-х годах XX века (Шер, 1994: 63). На Западе статистические методы при изучении палеолитических индустрий были применены Барнесом и Киддером в 1936 году (Сулейманов, 1972:47). В 40-е годы математические методы стали применяться в Америке (Kroeber, 1940). Последующие работы Брейнерда и Робинсона показали как можно формулировать и математически решать археологические задачи (Brainard, 1951).

В настоящее время накоплен значительный опыт применения математических методов и компьютеров в археологии, имеется достаточное количество публикаций по этим вопросам (см. например, Деревянко, Фелингер, Холюшкин, 1989). Издаются учебники по применению математических методов в археологии (Doran, Hodson, 1975; Федоров-Давыдов, 1987). И, наконец, появился ряд обзоров по которым можно проследить историю применения математических методов и компьютеров в археологии. (Cowgill, 1967a; 1967b; Chenhall, 1968; Burton et al, 1970; Wilcock, 1971, 1973a; Gordin, 1971; Whallon, 1972; Gains and Gains, 1980; Scollar, 1982). Эта история характеризуется ускоряющимся ростом достижений в области компьютерных технологий, которые порой определяли характер стоящих перед археологией задач. Так, например, возрождение интереса археологов к классификациям в конце 60 - начале 70-х годов может быть связано с появлением мощных компьютеров, способных осуществлять многовариантный статистический анализ (Clarke, 1967; 1968; Hodson, 1979; Doran, Hodson, 1975; Aldendefer, Bladfield, 1978; Benfer and Benfer, 1981; Richards, Ryan, 1985 ). Таким образом, в настоящее время уже можно говорить о существовании специализированных научных направлений в археологии : “математическая археология” (Гражданников, Холюшкин, 1990:119); “археологическая статистика” (Гражданников, Холюшкин, 1990:125), которым найдено соответственное место в разрабатываемой в институте Археологии и Этнографии СО РАН системной классификации.

Однако говорить о них, как о полностью сформировавшихся научных направлениях станет возможным лишь только тогда, когда будет достигнуто определенное согласование предметной области и методов собственно археологии с соответствующими методами математики, компьютерной технологии обработки и анализа информации.