Алгебраическая Теория Информации В Геолого-Гидрогеологических Исследованиях

Опубликованно: 04/07/2013 |Комментарии: 0 | Показы: 89 |

Основоположником теории информации можно считать Р. Хартли (1928), который впервые предложил логарифмическую меру информативности и К. Шеннона (1949) отчетливо сформулировавшего положения этой теории. Обобщение алгебраической сущности информации провел В.Д. Гоппа (1984), впервые предложивший алгоритм вычисления информационных характеристик при декодировании, хотя некоторые идеи по применению элементов теории информации для распознавания образов предлагались и ранее (И.И. Елисеева, Рукавишников В.О.,1977). 

Наиболее яркие примеры реализации существующих алгоритмов распознавания образов в геологических исследованиях приведены в работах Губермана Ш.А, Никитина А.А., Еремеева А.Н., Пинелиса Р.Г. с соавторами. Большинство из них базируется на логическом правиле, заложенном в алгоритм Кора 1, 2 М.М. Бонгардом и усовершенствованы им же с соавторами (М.Н. Вайцвагом и М.С.Смирновым) в алгоритме Кора – 3. В соответствии с этим правилом кодирование признаков ведется в двоичной системе, и объект исследований описывается набором признаков. Первый этап распознавания заключается в обучении модели на эталонных объектах и сводится к перебору всех возможных комбинаций признаков по два, три и т.д. для каждого выделенного класса. Если появляется такая комбинация признаков, которая не менее К-раз встретилась среди эталонов первого класса и ни разу не встретилась среди эталонов других классов, то эта комбинация выделяется как сложный признак первого класса. Пороговое значение К, являющееся коэффициентом усиления в модели Ф.Розенблата, устанавливается исследователем и задается в процессе обучения модели. При этом предполагается, что если один из двух сложных признаков характеризует большее число эталонов, то первый признак информативнее второго. На втором этапе осуществляется распознавание исследуемых объектов. ЭВМ, сопоставляя изучаемый объект с эталоном, устанавливает, сколько в нем содержится сложных признаков первого, второго и т.д. классов. Далее выполняется процедура «голосование», на основании результатов которой объект относится к тому или иному классу. По аналогичному принципу построен алгоритм «Перебор», реализованный для оценки рудных полей по комплексу геологических, геохимических и геофизических данных.

Алгоритм «Тупиковых тестов» также работает в двоичной системе кодирования, но решающее для распознавания образов правило базируется на поиске для матрицы Т, описывающей информационную структуру эталонного объекта, так называемых тупиковых тестов.

Определенный интерес представляет группа методов, использующих суммарную оценку информативности признаков (алгоритм «Тау», «Энтропия»).

Достоинством указанных алгоритмов следует считать использование детерминированной модели, связывающей построенную на основе логического анализа матрицу эталонных объектов Т и целевую функцию , характеризующую число выделяемых классов.

Перечисленные выше алгоритмы реализованы на практике в нефтяной геологии для разделения продуктивных и непродуктивных признаков, корреляции разрезов скважин, интерпретации результатов каротажа, изучении сейсмичности отдельных регионов, прогнозировании месторождений олова, оценки запасов подземных вод и общих перспектив рудоносности различных регионов России и сопредельных государств.

В гидрогеологических исследованиях «распознавание образов» использовалось А.П. Хаустовым при классификации речных бассейнов в районе озера Байкал и обоснования его районирования по условиям формирования естественных ресурсов подземных вод. Также не исключена возможность применения теории при переоценке запасов подземных вод.  

     Широкое применение аппарата теории информации нашло в географических науках, и наиболее интересной в этом отношении является монография А.Д.Арманда «Информационные модели природных комплексов», в которой автор аргументировано иллюстрирует возможность генерации и передачи информации в пределах физико-географических систем и между ними, используя введенную К.Шенноном  меру информации (информационная энтропия). При этом подчеркивается, что для неживых природных систем информация является характеристикой разнообразия минимум двух объектов, участвующих в обмене информацией. Используя далее энтропийную характеристику, как меру информативности признака, объекта и системы в целом, автор оценивает величину плотности связей природных комплексов, селектирует  информационные показатели, их характеризующие, создает теоретическую базу для построения физико-географических моделей. Информационное моделирование природных систем, сложившихся в исследовании района юга Архангельской области, позволило автору сделать ряд конкретных выводов об их структуре и функционировании.

В качестве примера практического использования энтропийной меры информации в геологии следует привести работы Е.Б.Высокоостровской и Д.С.Зеленецкого. Информационную энтропию авторы аппроксимируют как вероятность наличия рудного тела, которая впоследствии заменяется частотой втречаемости  признаков оруденения в интервалах их квантования. Полученные в результате значения «информационной содержательности» всех значений геологических, геофизических и геохимических признаков использованы для построения карты суммарной информации поисковых признаков в изолиниях, на которой выделены участки распространения рудных объектов и площади отсутствия оруденения.

В инженерной геологии аппарат теории информации впервые был применен И.С.Комаровым и Н.М.Хайме. В этих работах информация трактуется как мера разнообразия, неоднородности инженерно-геологического объекта. Для описания меры неоднородности авторами использован информационный коэффициент корреляции К, выведенный С.Кульбаком для оценки сравнительной информативности признаков. По величине К в работе выполнена сравнительная оценка информативности показателей состояния инженерно-геологических объектов при дешифрировании аэрофотоснимков. Впоследствии В.В.Пендин для оценки степени неоднородности строения инженерно-геологических разрезов использовал относительную энтропию. Степень расчлененности рельефа им оценивались по «энтропии абсолютных отметок». Для комплексной количественной оценки инженерно-геологических условий, с целью классификации их по степени изменчивости, автор использует «полную энтропию», характеризующую суммарный вклад всех признаков, описывающих сложность инженерно-геологических условий.

Аналогичный подход к оценке характеристик информативности гидрогеологических параметров, как «вероятности разнообразия», использован в гидрогеологии К.П.Каравановым для сопоставления гидрогеологических объектов.

В работе А.Б. Лисенкова «Научно-методические основы диагностирования эколого-гидрогеологических систем», автор использовал информационный анализ, совмещающий в себе математический аппарат теории информации и алгоритм распознавания образов. На основе информационного анализа были выполнены работы по оценке условий загрязнения месторождений подземных вод хозяйственно-питьевого назначения, а также проведено диагностирование реакции состояния эколого-гидрогеологических систем на техногенное воздействие.

Информационный анализ совмещает в себе аппарат теории информации и алгоритм распознавания образов и был разработан сравнительно недавно. Однако за это время он применялся в ряде работ в различных областях знаний, в том числе и при оценке запасов подземных вод.

На основе информационного анализа В.М. Швецом, А.Б Лисенковым и другими были разработаны шкалы оценки ландшафтов в районах выходов запасов подземных вод на территории г. Москвы.

Информационный анализ использовался в геологических исследованиях при поисках месторождений золота на Дальнем Востоке и Вьетнаме. 

Источник статьи: http://www.rusarticles.com/nauchnye-issledovaniya-statya/algebraicheskaya-teoriya-informacii-v-geologo-gidrogeologicheskix-issledovaniyax-6667258.html

Обсудить статью

Новый взгляд на историю цивилизации

От: Николай Батинl Культура> Историяl 24/05/2008 lПоказы: 251

Проблема интереса к структуре целостной личности занимает одно из важных мест в отечественной психологии и педагогике. Это одна из тех проблем, которую изучали очень интенсивно, но которая во многом продолжает оставаться загадкой.

От: Аленаl Образование> Научные исследованияl 05/07/2013 lПоказы: 107
Alyonka Kostenko

Диссертация, как правило, представляется в виде специально подготовленной рукописи, значительно реже — в виде опубликованной монографии. Вместе с диссертацией соискатель должен подготовить автореферат диссертации (краткое изложение основных результатов диссертационной работы).

От: Alyonka Kostenkol Образование> Научные исследованияl 04/07/2013 lПоказы: 123

Психологические исследования финансовых рынков показывают, как на индивидуальном, групповом и глобальном уровнях продуцируются и активно действуют "фантастические объекты", которые периодически почти полностью подчиняют себе рынки — потребительский, информационный, финансовый и политический.

От: Ira Aleksandrovel Образование> Научные исследованияl 03/07/2013 lПоказы: 91

Как мультфильмы действуют на психику и поведение ребенка?Стоит ли родителям опасаться плохого влияния со стороны телевидения?

От: Evelinal Образование> Научные исследованияl 27/06/2013 lПоказы: 512
Alyonka Kostenko

Трудные моменты обучения в аспирантуре. Полезные ссылки и советы аспирантам и соискателям.

От: Alyonka Kostenkol Образование> Научные исследованияl 26/06/2013 lПоказы: 90

В данной статье рассматриваются структурные особенности современной промышленности. А так же, исходя из анализа отраслей промышленного производства, выявляются факторы, влияющие на их размещение.

От: Katerinal Образование> Научные исследованияl 10/06/2013 lПоказы: 488

Многие специалисты убеждены, что прогресс, достигнутый молодым объединением государств БРИКС уже на начальном этапе своего существования, а главное – динамика и перспективы его развития убедительно свидетельствуют: БРИКС – глобальный форум, который будет во всё большей мере определять вектор мирового развития в XXI веке.

От: Геннадий Кушниковl Образование> Научные исследованияl 09/06/2013 lПоказы: 649
Amaplace.ru

Выдвигается множество гипотез и теорий о развитии у человека интеллекта. Многие вещи, которые, как многие считают, под силу только человеку, на самом деле доступны и некоторым другим животным. Тем не менее, это не помогло им встать с нами на один уровень развития. Способность человека постоянно совершенствовать свои навыки и умения с учетом опыта своих предшественников позволила выделиться из мира природы.

От: Amaplace.rul Образование> Научные исследованияl 08/06/2013 lПоказы: 88
Блок автора
Категории статей
Quantcast