Алексей Коробейников: Имитационное моделирование по данным археологииНазад
Алексей Коробейников: Имитационное моделирование по данным археологии
Монография освещает некоторые аспекты имитационного моделиро-
вания в истории. Для создания процессуальных моделей автор использует ба-
зы правил фортификации, астрономии, математики, физики и других наук.
Предлагаемое исследование и его принципы нацелены на формиро-
вание исследовательского менталитета нового поколения археологов, исто-
риков и этнографов. Тематически, книга является продолжением предыду-
щей работы автора - "Историческая реконструкция по данным археологии".
Рекомендуется в качестве учебного пособия по дисциплинам "Исто-
рия Урала", "История края".
ПРЕДИСЛОВИЕ
В развитии науки нередко возникают моменты, когда реалии изучаемого
источника после детального научного анализа и его интерпретации зачастую
оторваны от объекта и предмета самой науки. В целом это явление связано с
так называемыми информационными кризисами - количество и качество ана-
лизируемой информации зачастую либо противоречит используемым мето-
дологическим основаниям, либо последние вообще не достаточны для анали-
за накопленного корпуса источников. В Российской археологии подобная си-
туация возникла уже к 70-м гг. XX столетия и привела к общеизвестной и не-
продуктивной дискуссии об объекте и предмете археологии.
Предлагаемая монография А.В. Коробейникова освещает возможности
математического анализа и имитационного моделирования в археологических
и исторических реконструкциях. Работа состоит из независимых очерков и
этюдов, которые возможно объединить в два содержательных блока. Этюды
первого блока посвящены способам применения математического анализа при
решении разнообразных культурно-исторических задач - от реконструкции
календарно-метрологических представлений древних сообществ до решения
вопросов локализации и соотнесения древних памятников и территорий с из-
вестными археологическими объектами. В очерках второго блока автор про-
дуктивно использует имитационное моделирование для реконструкции раз-
личных аспектов жизнедеятельности социумов и для содержательного объяс-
нения археологических объектов. Несколько особняком стоит этюд, содержа-
щий воззрения автора на истоки и развитие образа медведя в декоративно-
прикладном искусстве народов Прикамья. Но в целом монография производит
целостное впечатление в рамках предлагаемого автором достаточно нового
направления в методологии российской археологической науки - имитацион-
ного моделирования жизнедеятельности древних обществ.
Следует отметить, что некоторые разделы работы выглядят достаточно
эпатажно - и, несомненно, приглашают читателя к активной дискуссии. Но
видимо (и хочется верить) обсуждение подобных моментов, как и подхода в
целом выведут на качественно новый методологический уровень нашу из-
лишне заформализованную науку. Во всех смыслах монография будет полез-
на всем занимающимся археологией.
С уважением к Читателю и Автору,
канд. истор. наук Д.А. Салангин
ВВЕДЕНИЕ: О ПРОБЛЕМАТИКЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПО ДАННЫМ АРХЕОЛОГИИ*
Широкое распространение компьютеров в последнее время предопреде-
лило проникновение математических методов во многие отрасли знаний, ко-
торые еще каких-то полвека назад, казалось, были полностью лишены всяких
строгих, а возможно и системных, подходов. Сейчас не вызывает сомнения
целесообразность использования компьютеров и в исторических исследовани-
ях, поэтому вопрос о проблематике деятельности, вынесенный в заглавие дан-
ной статьи следует рассматривать как вопрос не о форме, а о содержании. Од-
на из первых работ, посвященная применению математических методов в ис-
тории, в части постановки задач, упоминает о "полезности" лишь комбинато-
рики и статистики [97]. То есть, речь тогда шла о функциях, которые сейчас
доступны специализированным средам по работе с базами данных типа MS
Access, MS Excel или FoxPro. Но ведь математика дает возможность решать не
только статические, но и динамические задачи!
Теоретически, возможность применения имитационных моделей в исто-
рических исследованиях не отвергается историками. Например, академик И.Д.
Ковальченко прямо говорит о двух "равноправных" формах "отражательно-
измерительного" и "имитационно-прогностического" моделирования [44]
среди задач последнего, по мнению названного автора фигурируют:
1. моделирование альтернативных, т.е. объективно и субъективно воз-
можных, но практически не реализованных исторических ситуаций с тем, что-
бы более глубоко охарактеризовать реальный ход развития;
2. построение моделей контрфактических (реально не существовавших)
исторических ситуаций, конструируемых историком для использования этих
моделей в качестве эталона оценки реальной исторической действительности;
3. имитация исторических явлений и процессов, для обычной характери-
стики и отражательно-измерительного моделирования которых отсутствуют
необходимые конкретно-исторические данные.
Из перечисленных задач видна традиционная роль имитационных моде-
лей в структуре исторического знания: это отнюдь не раскрытие и анализ ре-
ального объекта, а изображение или отражение возможного, допустимого или
желаемого. Из этого вытекает и явно непропорциональная значимость двух
* Написано в соавторстве с Н.В. Митюковым вышеназванных видов моделей в историческом исследовании по представлению И.Д. Ковальченко.
Существование такой диспропорции подтверждается мнением академи-
ка Н.Н. Моисеева: "если исключить работы, в которых используется стати-
стика, то примеров успешного применения математических методов в обще-
ственных и гуманитарных науках пока не так много" [93]. Об этом же свиде-
тельствует анализ публикаций вышедших до 2002 г. тридцати выпусков бюл-
летеня ассоциации "История и компьютер", где порядка 80-90 % всех заяв-
ленных и описываемых моделей как раз и составляют "отражательно-измери-
тельные" модели.
Многочисленные публикации, посвященные применению компьютерных
и математических методов в археологии, также описывают применение стати-
стических методов и приемов обработки массивов данных [61-65].
Однако, если проанализировать области применения имитационных мо-
делей в других областях знаний, то наибольший эффект они дают именно как
средство прогнозирования. Даже историки признают полезность имитацион-
ного моделирования в историко-социологических и историко-экономических
исследованиях, т.е. там, где a priori требуется быстрый и точный прогноз.
Наука и техника знает немало примеров, когда принесение из смежных
отраслей знаний открытий и изобретений, используемых в новой области по
традиционному назначению, не дает желаемого результата. Но стоит только
их использовать по-новому, как перед исследователем открываются поистине
заманчивые перспективы. Это случилось, например, при исследовании пути
повышения долговечности электродов, когда "попутно" был открыт новый,
довольно простой и эффективный метод напыления. Не случилась ли с имита-
ционными моделями в истории та же ситуация? Может, они просто использу-
ются не там где надо?
По нашему мнению, следует отойти от традиционно прогностических за-
дач имитационного моделирования в истории с целью получения абсолютно
туманных и сомнительной ценности "альтернатив" и "контрфактов", и сосре-
доточить усилия в получении отражательно-измерительной информации в
форме процессуального моделирования (реконструкции событий).
Сейчас же реконструкция процессов совершается исследователями либо
интуитивно, либо с использованием статических моделей. В этом отношении
мгновенный срез имитационной модели процесса как раз и должен дать стати-
ческую, или по терминологии И.Д. Ковальченко "отражательно-измери-
тельную" действительность.
Проведя параллель, видим, что данная проблема похожа на задачу ап-
проксимации. Действительно, если имеется некоторое множество точек, то их
можно соединить достаточно большим количеством линий: от обычной пря-
мой до полиномов высокого порядка. И тогда вопрос об оценке степени точ-
ности модели будет аналогичен вопросу о точности аппроксимации. До настоящего времени в среде историков построение каких-либо аппроксимаций моделированием не считалось, поскольку оценки проводились в основном интуитивно, т.е. без системы и принципов, свойственных математике. Но стоит только предложить формализованную модель той же самой реконструкции, как возникает еще один парадокс, сформулированный академиком С.П. Капицей: "Традиционные возражения "классических" историков сводятся к следующему: "Вы получили в точности то, что заложили, и что мы и без того знали". Либо: "Модель никуда не годится, потому что мы этого не знали, и получилась нелепость"" [41].
Итак, перейдем к конкретике. Покажем роль имитационных моделей, в
такой сугубо описательной науке как археология, на примере реконструкции
фортификационных сооружений и городищ.
Традиционно принято жаловаться на отсутствие информации, необходи-
мой для математического анализа в области истории. Но очень часто прихо-
дится сталкиваться и с прямо противоположной ситуацией, когда набранный
материал явно избыточен и речь идет о том, чтобы из него выделить "инфор-
мативный" пласт, и уточнить, что необходимо "забыть". В тоннах книг и мил-
лионах фактов просто теряются немногие сведения, определяющие сущность
явления. Современными историками и археологами созданы массивы данных
о тысячах городищ, собраны тонны фрагментов керамики и многие тысячи
предметов. Но все это множество артефактов зачастую не способно ответить
на собственно исторические вопросы: а как это городище выглядело, каковы
были его проектные параметры? А почему оно появилось именно на этом мес-
те? Было ли оно ареной боевых столкновений с участием профессионального
войска, и как были вооружены его защитники т.п.? Таким образом, хотим мы
того или нет, но одной из главных задач историка всегда было и остается зада-
ча реконструкции событий. А это уже и есть процессуальная модель.
С другой стороны, в понимании большинства далеких от истории людей
укрепляется парадигма о "незыблемости факта", о "священности артефакта".
Л.Н. Гумилев по этому поводу замечал: "Ответ содержится не в самих сочи-
нениях, а где-то между ними, и решение вытекает из широких сопоставлений
фактов и явлений. Следовательно, та история, которая нам нужна, может быть
написана не по источникам, а по фактам, отслоенным от источников" [26]. За-
частую абсолютно упускается из виду, что в любом даже самом достоверном
историческом факте всегда присутствует элемент неопределенности.
Попытаемся классифицировать природу неопределенности и проиллюст-
рировать ее примерами из древней истории и археологии. Полагаем, что со-
ставляющими неопределенности являются:
1. Неизвестность (незнание), например, неизученность археологического
памятника раскопками, или незнание (не открытость) близлежащих памятни-
ков, которые могли бы образовать комплексную систему с этим.
2. Физическая неопределенность, как отсутствие точно зафиксированных
количественных параметров раскопанного (зачастую, лишь частично раско-
панного) памятника, как по причине невозможности полного описания, так и
по субъективному мнению раскопщика о "незначительности" описания тех
или иных параметров. Достаточно упомянуть хотя бы об отсутствии в публи-
кациях археологов данных о величинах зенитного и азимутального угла стол-
бовых ям, что ведет к принципиальной невозможности научно реконструиро-
вать наземные части сооружений, силовые элементы которых оставили следы
в виде этих ям. Ведь любое программное обеспечение потребует от нас ввести
значения углов для создания трехмерной модели постройки.
3. Недостоверность информации может быть проиллюстрирована тем, что
исследователи древних городищ, к примеру, в массе своей работают с топо-
графическими планами и ситуационными схемами, снятыми способом так на-
зываемой глазомерной съемки. Таким образом, определение точных количест-
венных параметров объекта на момент его функционирования (например, рас-
стояния от вала до внешних огневых позиций) становится самостоятельной
задачей реконструкции.
4. Неоднозначность, когда неизвестен достоверно механизм функциони-
рования сооружения, и при его описании автор делает упор на свою собствен-
ную реконструкцию, которая может казаться ошибочной множеству его оппо-
нентов. В исторической науке не прописан пока механизм того, как параметры
сооружения соответствуют потребностями строителя (защитника), как то или
иное сооружение соответствует задачам защиты от определенных угроз, как и
в какой степени параметры фортификации определяются тактикой и характе-
ристиками применяемого оружия, физическими свойствами материала (на-
пример, качествами строительных грунтов) и т.п.
5. Лингвистическая неопределенность из-за отсутствия общепринятого
понятийного аппарата, и погрешности перевода с языка на язык. Достаточно
лишь упомянуть о том, что в понятийном аппарате исследователей разнооб-
разных оборонительных сооружений пока нет самой дефиниции "уровень за-
щищенности", обращение к которой позволило бы оценивать фортификации
не по признаку формы, а с точки зрения их существенного признака.
Итогом всех этих неопределенностей становится расплывчатость фактов.
Возвращаясь к параллелям задачи аппроксимации, аппроксимировать прихо-
дится не по точкам, а по областям. И даже если удалось в рамках модели нани-
зать все факты на нить теории, то не обязательно такая теория получится наи-
более достоверной.
Что же нового вносит имитационное моделирования в дело создания теорий? А.С.К. Гуссейнова и Ю.Л. Павловский сформулировали базовую гипотезу о применимости имитационных моделей следующим образом: неизвестные коэффициенты в модели подбираются так, чтобы динамика процесса не противоречила известным данным. Если это удается, то будет воссоздана числовая информация и будет получена картина развития, т.е. проведена реконструкция исторического процесса [28]. Теоретически не должно возникнуть проблем для построения модели и при наличии противоречивой информации. В этом случае всегда один факт ляжет ближе к полученной генеральной совокупности событий, чем другой. Отсюда, имитационное моделирование приобретает еще одно мощное приложение как средство идентификации первоисточника.
Однако, на наш взгляд, при всех отличиях от интуитивного метода, по
своей гносеологической сути означенный подход определяется все той же па-
радигмой типа: "давайте посмотрим, на что это похоже". Для него характерна
та же последовательность и содержание действий. Сначала предварительное
описание объекта на основе известных исследователю параметров, затем отне-
сение его к определенному типу (классу, подмножеству или области) объек-
тов, потом поиск аналога в этом классе, и, наконец, сравнение исследуемого
объекта (явления) с его ближайшим аналогом (прототипом, эталоном), и пере-
несение известных параметров прототипа на недостающие значения парамет-
ров объекта исследования. То есть, названные методы сводятся к распознава-
нию объекта по эталону, и экстраполяции свойств изученного объекта на объ-
ект с неизвестными доселе свойствами.
Таким образом, даже при самом добросовестном применении аналоговых
методов они дают, скорее, видимость объективной реконструкции. А в этом
случае выводы историков и археологов просто принципиально не проверяемы,
а процесс познания здесь ограничивается рамками уже известного прототипа,
что не дает выхода к новой научной информации. Используя сравнение с ана-
логами, можно с определенностью лишь диагностировать, что перед нами но-
вый, ни на что не похожий объект с неизвестными свойствами, но познать его
невозможно, ведь его просто не с чем сравнить.
С другой стороны, следы оборонительного сооружения, например, шири-
на подошвы вала, будучи измерены археологом со всевозможной тщательно-
стью, не дают в готовом виде информации о субъекте истории, например, о
трудоемкости строительства городища и о вооружении его защитников. Но
"не дают" для нас не тождественно тому, что такой информации они не со-
держат. Поэтому в качестве базы данных для реконструкции древних горо-
дищ, мы полагаем целесообразным обращение к археологическим источни-
кам, вернее, к их опубликованными описаниями. А осознание ограниченности
существующих методов приводит нас к выводу о необходимости выработки
новых способов познания.
Нам представляется, что областью, наиболее глубоко сокрытой от непо-
средственного восприятия историком являются сведения о субъекте фортифи-
кационной деятельности. С другой стороны, изучение исторического субъекта
по определению составляет "хлеб" историка.
М. Блок и ряд его последователей получили широкую известность, предложив критический подход к доступным источникам, что тем самым превращает работу историка в своеобразное "историческое расследование". При этом традиционные приемы криминалистики и использование стандартов анализа, принятых в юридических науках, помогли получить много интересных научных результатов в этом жанре "исторического детектива" [4]. Историк, подобно криминалисту, по определению обречен действовать в условиях дефицита информации о предмете исследования.
Конечно, данный подход связан с психикой человека (человеческим фак-
тором) и регуляцией поведения человека в обстановке повышенной сложно-
сти. Поэтому, проблемы могут анализироваться диалектически средствами,
принятыми не только в криминалистике, но и в когнитивной психологии [4].
Вкратце обрисуем сами проблемы реконструкции ментальной стороны дея-
тельности исторического субъекта, и наше видение путей их решения, обра-
тившись к области реконструкции древних укрепленных поселений.
1. Непрозрачность как элемент неопределенности в ситуации планирова-
ния и принятия решений (Не все из того, что хочет человек, видно) [98]. Пути преодоления: моделирование универсального мотива фортификационной дея-
тельности. В общем виде этот мотив древнего строителя можно обозначить,
как желание получить преимущества над противником. Далее возможна дета-
лизация мотивов применительно к конкретным угрозам, видам объектов, под-
лежащих защите, способам защиты в условиях тех или иных лимитов, гипоте-
тическое выделение угроз поражения т.п. Выделение подмножеств городищ
по наличию сходных мотивов и способу их реализации может дать новый по-
знавательный импульс в деле изучения систем обороны территории, ареалам
расселения носителей той или иной культуры, видов вооружений в историче-
ской перспективе там, где сами предметы оружия не найдены и т.п. [53].
2. Незнание. Человек включен в сложные динамические системы, основ-
ной характеристикой которых является сетевое строение с многочисленными
связями. Незначительное изменение в какой-либо ветви сети может вызвать
существенные изменения во всей сети.
Путь преодоления: для упрощения динамической системы в целях ее изу-
чения логично произвести условное деление исторического субъекта на част-
ные: 1 - руководитель обороны, он же и заказчик фортификации; 2 - произво-
дитель работ, инженер-городничий; 3 - исполнитель работ, физическая сила, и
основная трудоемкость; 4 - противодействующий субъект-агрессор. Далее мо-
жет следовать реконструкция сетевых связей между выделенными условными
составляющими. Такое исследование может приблизить историка к обладанию
достоверной информацией о способе правления в том или ином сообществе
там, где нет прямых свидетельств потестарной элиты, об объеме технических
знаний, об экономических возможностях того или иного социума и т.п.
3. Ложные гипотезы, для которых характерны. а) Недооценка интенсив-
ности нарастания изменений в системе и, как следствие, неверный прогноз по
срокам возникновения (реализации) критической ситуации. б) Непонимание проблем, которые пока отсутствуют, но могут появиться в результате наших
собственных действий.
Способ преодоления: оценка веса каждого признака (фактора) и механиз-
ма его влияния на жизнеспособность системы (модели). Для преодоления ло-
гично провести экспертные оценки веса фактора по аналогии с современной
(исторической, то есть, описанной начиная от античности?) парадигмой фор-
тификации и военными стратегиями применительно к природным и историче-
ским условиям, характерным для изучаемого объекта. Например, создать мо-
дель того, как оборонительное сооружение противодействует определенным
угрозам: обстрелу из метательного оружия, штурму валов, осаде и т.п. Далее
возможна и необходима проверка модели оборонительного сооружения на ра-
ботоспособность через принудительный ввод факторов дестабилизации с па-
раметрами из областей, которые близки к границам предполагаемых допусти-
мых значений. И в этом отношении имитационная модель полезна не столько
как "основание" для появления еще одной, возможно ложной гипотезы,
сколько для выявления областей существования и границ применимости уже
сформулированных гипотез.
Нельзя не заметить особенность обрисованной проблематики имитацион-
ного моделирования по археологическим источникам: любая плодотворная
деятельность в этой области не может игнорировать привлечение методов не-
скольких наук. Таким образом, характерной особенностью такого исследова-
ния нам представляется междисциплинарность.
В заключении необходимо подчеркнуть, что данная работа лишь призва-
на обратить внимание научного сообщества на проблемы исторического моде-
лирования и автор отдает себе отчет в том, что в условиях нечетких множеств
параметров и нечетких отношений моделирования решение означенных во-
просов есть дело будущего. Отсутствие каких-либо специальных формул в
предлагаемых текстах, с одной стороны, есть результат наших сегодняшний
сомнений в возможности их универсального применения, а с другой - данное
обстоятельство продиктовано соображениями междисциплинарной доступно-
сти этих тезисов.
НОУ "Камский институт гуманитарных
и инженерных технологий", 2006
