Параструктуры: безальтернативное расщепление целостности цифровых изображений природных комплексов Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 622 / 553

Э.Я. Островский, С.В. Румянцев, В.А. Фадеев

АНО ИПТ «Лаборатория структурного анализа», Москва

ПАРАСТРУКТУРЫ: БЕЗАЛЬТЕРНАТИВНОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ ЦЕЛОСТНОСТИ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПРИРОДНЫХ КОМПЛЕКСОВ

1. Цифровые изображения природных комплексов (топографические, спутниковые, геофизические и др.) являются основными инструментами при поисках и разведке полезных ископаемых. Под цифровым изображением фМ) мы понимаем 2D-3D матрицу событий, объектам которой поставлены в соответствие цифровые значения интенсивности «п» наблюдаемых параметров (п >1). Сообщества однородных (тождественных) объектов ЭМ отражают особые состояния исследуемой природной среды, фокусируя внимание исследователя либо на них, либо на специфике их взаимосвязей в рамках структуры целостности DM.

Очевидно, что проблема отождествления объектов произвольной DM или иначе, проблема расщепления ЦЕЛОГО на составные ЧАСТИ, есть одна из ключевых проблем, от решения которых зависит эффективность поисковоразведочных усилий.

2. Успех или неудача на этом пути определяются тремя факторами:

- Тезаурусом пользователя (его знаниями, опытом, интуицией, ожиданиями, предпочтениями и т.п.), детерминирующим отбор целостных цифровых изображений для структурного анализа (процедур отождествления);

- Алгоритмом структурного анализа, направленном на расщепление отобранных целостностей на однородные части - составляющие уникальной структуры;

- Корректностью содержательной интерпретации частей образованной структуры ЭМ.

3. Настоящая работа посвящена решению второй задачи. А именно новой концепции, которую можно определить как СТРУКТУРООБРАЗУЮЩЕЕ ОТОЖДЕСТВЛЕНИЕ объектов цифровой среды (1). В предложенном подходе, в отличие от конвенциальных, традиционалистских, решением является безальтернативное (единственное), коммуникабельное и контролируемое (т.е. объективное) образование -непротиворечивая консистентная структура, СБ- структура. Она составлена из непересекающихся сообществ однородных объектов DM, эквивалентно идентифицированных (отождествленных) в многомерном пространстве признаков стационарного состояния DM. Последнее означает, в известном смысле, устойчивое «прошлое» изолированной неравновесной системы, ее более упорядоченное, относительно низкоэнтропийное состояние, развивающееся к более шумовому, более высокоэнтропийному «настоящему».

4. Знаменитый принцип дополнительности Н.Бора постулировал существование неустранимой множественности «точек зрения» на одну и ту же реальность. Тем самым исследователь как бы освобождался от необходимости следовать какому-либо алгоритму отождествления; правомочность любого из них нельзя ни доказать, ни опровергнуть. Тем более, что сам Бор даже противоположные точки зрения объявлял «не противоречиями, а дополнениями» (2).

Подобная свобода отождествления естественно приводила к ситуациям-парадоксам, структурам-фантомам типа слуховых или зрительных галлюцинаций. Необходимое для интерпретации упорядочивание данных, редукция множества их возможных отождествлений к одной единственной композиции - структуре, подчинялась не объективной тенденции развивающейся системы, а субъективизму пользователя.

5. Редукция многообразия возможных вариантов отождествлений объектов DM к единственному напоминает по своей сути процедуру реставрации: восстановление облика «прошлого» из хаоса «настоящего». Идет ли речь о восстановлении древнего храма, текста полусожженной рукописи, истлевших произведений живописи, старинных письмен или утраченных кодов и т.п., всюду мы видим один и тот же феномен единственности результата при восстановлении ЦЕЛОГО из ЧАСТЕЙ. Возможное объяснение этому, на наш взгляд, заключается в автоматической гиперболизации ЧАСТИ по сравнению с ЦЕЛЫМ; две ее проекции на «прошлое» и на «настоящее» совмещаются, обеспечивая единственность восстановления «прошлого».

Следует отметить, что соединение ЧАСТЕЙ в ЦЕЛОЕ всегда единственно, обратная же задача: разбиение ЦЕЛОГО на ЧАСТИ, всегда многозначна.

В созданном алгоритме формирования непротиворечивой, объективной СБ-структуры единственность решения достигается совмещением «прошлого» и «настоящего» DM в каждом ее объекте (3).

6. «Настоящее» DM представляет собой хаотическое множество всевозможных случайных ассоциаций объектов в однородные сообщества (элементарные однородности по тому или иному основанию). Для его формирования в алгоритме предусмотрены следующие операции:

- Трансформация исследуемой ЭМ в множество ЭМ(1), где 1 -различные функции преобразования: градиенты, дисперсии, кривизны и др.;

- Каждая трансформированная матрица преобразуется в базовую дихотомию путем разбиения множества ее объектов на два равномощных, несовместных подмножества;

- Генерирование «настоящего» путем всех возможных пересечений базовых дихотомий между собой с образованием хаотического множества элементарных однородностей.

В созданном море хаотического «настоящего» проступают следы «прошлого», стационарное состояние ЭМ. Оно представлено теми элементарными однородностями, которые спонтанно организуются в

относительно низкоэнтропийные, высококогерентные цепочки-последовательности, где более мелкие однородности вложены в более крупные. Объекты ЭМ идентифицируются этими признаками стационарного состояния и эквивалентно идентицифированные образуют устойчивые непересекающиеся сообщества, однородные части СБ-структуры.

7. СБ-структура ЭМ является уникальной параструктурой, т.е. существующей объективно наряду с множеством других, неуникальных и субъективных, которые, тем не менее, разрешены на ЭМ принципом дополнительности. Значимость структурной организации ЦЕЛОГО заключается в направлении и управлении исследовательским вниманием при осмыслении результатов структурирования. Поэтому столь существенна роль СБ-технологии - технологии объективной редукции множества возможных структур на произвольном цифровом изображении к одной единственной параструктуре.

Помимо прочих аспектов применения СБ-структура обеспечивает исследователю возможность адекватного прогнозирования

(пространственной экстраполяции) тех объектов ЭМ, что заданы пользователем в качестве «мишени», «цели». Ареал экстраполяции это те части СБ -структуры, в состав которых входят отмеченные пользователем объекты. Единственное, что необходимо соблюдать при этом - корректность сопоставления параструктуры с объектами природного комплекса.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Островский Э.Я., Румянцев С.В., ДАН, т.398,№3,2004.

2. Н.Бор, Успехи физических наук, М, январь, 1962.

3. Островский Э.Я., Румянцев С.В., Фадеев В.А., «Геопрофи», М, № 2, 2005.

© Э.Я. Островский, С.В. Румянцев, В.А. Фадеев, 2006