# Узревший сокрытое

Константин Владимирович Утолин

Начало этой истории положил генеральный директор фирмы «Заслон», который на одном из совещаний поставил задачу создать новые интерфейсы для УЗИ-оборудования, радиолокационных комплексов и систем обработки данных, получаемых с экспериментальных и испытательных стендов.В результате один из сотрудников фирмы решил попробовать применить для решения этой задачи систему когнитивной визуализации, разработанную в лаборатории профессора ИТМО В.В. Витковского. И он даже представить себе не мог, во что это выльется.

Посвящается моим близким – жене Елене, сыну Дмитрию, маме Римме Андреевне и брату Саше, которые поддерживают меня в моих литературных экзерсисах. А также всем моим читателям. Будьте счастливы!


Возможные совпадения мест, времён, персонажей и событий в тексте могут быть случайны.


«Мир показывает себя нам посредством наших столкновений с ним»

Мартин Хайдеггер


«То, что мы в настоящее время считаем частицами, на самом деле волны»

Э. Шрёдингер


Начало этой истории положил генеральный директор фирмы «Заслон». Александр Анатольевич на одном из совещаний поставил начальнику отдела программирования задачу изучить возможности улучшения интерфейсов для разрабатываемых фирмой систем медицинского ультразвукового оборудования и радиолокационных комплексов, а также систем обработки данных, получаемых с лабораторно-экспериментальных и испытательных стендов. Сказав, что развитие направления Big Data настоятельно требует разработки методик и компьютерных инструментов, позволяющих интегрировать терабайтные многомерные массивы данных в компактные и понятные образы.

Получив такой наказ, начальник отдела слегка приуныл. Ну что нового можно придумать в области представления данных, помимо уже созданных визуализации в BI[1] и средствах дополненной реальности[2]? Которые чего только не предлагают – любые графики, диаграммы, наложения информационных «масок» на реальные объекты и много ещё всякого разного. Поэтому, вернувшись к себе, тут же созвал на «мозговой штурм» всех сотрудников, решив, что что-то новенькое могут предложить и молодые. Описав поставленную генеральным задачу, он уже от себя добавил:

– Напрягите свои воображение, а также естественный или противоестественный – какой у кого есть – интеллект, но выдайте мне здравые и при этом не стандартные предложения.

Все сидели в глубокой задумчивости. И тут один из недавно пришедших на фирму программистов – Пётр, вызвался провести предварительные изыскания, чего такого есть на рынке средств визуализации, что ещё широко не используется, и при этом может оказаться полезным. Начальник отдела спросил, сколько потребуется времени, услышал в ответ, что месяц – и сказал, что на этот срок освобождает Петра от всех других задач и разрешает работать удалённо, но потом ждёт отчёт. На том и порешили.

Пётр был, как принято говорить, «из молодых, да ранних» – и вызвался решить эту задачу вполне обдуманно. Потому что уже знал, в каком направлении станет «копать». Во время учёбы в ИТМО он, как заядлый сноубордист и скалолаз, на практику устроился в лабораторию информатики Специальной астрофизической обсерватории РАН в Архызе. И там столкнулся с созданной под руководством профессора ИТМО и руководителя этой лаборатории Владимира Валентиновича Витковского системой обработки сверхбольших астрофизических данных[3]. Она позволяла визуально представлять содержание огромных многомерных массивов данных в образах, которые давали возможность человеку выделять в них области, содержащие некие «визуальные аномалии». А любое изменение в структуре данных приводило к изменению формы отображающего её графического объекта. Тем самым оператор системы мог предварительно выделить области данных, в которых содержались некие зависимости. Что позволяло в разы, а то и в десятки раз понизить количество данных для обработки, поскольку дальше система выявляла типы зависимостей уже внутри только выделенных областей. И поэтому система позволяла прекрасно сочетать возможности человеческого восприятия и интуиции с возможностями программ многомерного статистического анализа.

Благодаря таким возможностям эта система получила развитие не только в астрофизике, а и для решения задач в других областях – мониторинг подвижного состава РЖД, анализ развития университетов, изучение характеристик объектов здравоохранения, поиск источников минеральных вод, и оценка качества моделирования изделий машино- и приборостроения.

Особняком стояло направление, которое Витковский и его партнёры развивать не особо стремились, но оно было очень близко к разработке новых интерфейсов именно для операторов разного рода систем специального назначения.

В общем, система Витковского могла многое. И Пётр резонно предположил, что сможет её применить для решения задачи, поставленной генеральным. Поэтому уже на следующий день Пётр позвонил в ИТМО и узнал, что Владимир Валентинович как раз приехал из Архыза в Питер. Позвонив на работу и сказав, что как раз едет посмотреть одну интересную систему визуализации данных, Пётр отправился в ИТМО. Где спустя полтора часа смог встретиться с Витковским и, описав ему задачу, попросил предоставить на месяц доступ к системе. Заинтересованный в продвижении разработанного подхода в как можно большем количестве областей применения, профессор согласился. Тем более, что двое сотрудников лаборатории собирались в отпуска, а сам он по приезду из Архыза занимался написанием отчётов, посещением семинаров и конференций и другими организационными делами. Поэтому Пётр мог работать с системой, никому не мешая. Чаще всего находясь в лаборатории вообще в гордом одиночестве. И это его уединение лишь раза два, максимум три в неделю должна была нарушать аспирантка Витковского – Лариса. Но она работала с системой не всегда, да и её рабочее место было в другой комнате, и поэтому они с Петром могли лишь здороваться и прощаться, только проходя на свои рабочие места.

Договорившись с профессором, Пётр, не откладывая дела в долгий ящик, прошёл в лабораторию, где сразу же связался с дежурным администратором базы данных «Заслон»-а Сергеем и согласовал, чтобы тот создал на серверах фирмы выделенную зону, куда сбросит данные по списку Петра, и предоставит ему удалённый доступ. Сергей сказал, что к концу дня сделает. Пётр отправил ему в «телегу» заранее подготовленный список данных, а до момента, когда тот сообщит, что всё готово, решил вспомнить навыки работы в визуализаторе. Для чего использовал массив данных наблюдений с БТА и РАТАН-600[4], который ранее передал из Архыза в свою питерскую лабораторию Витковский.

Запустив систему, Пётр вывел на экран первый образ, визуально представляющий данные о характеристиках тех звёздных скоплений. Разглядывая медленно вращающееся на дисплее изображение то ли «медузы», то ли «коралла», Пётр старался увидеть какие-то особенности – сгущения точек, разряжения, регулярности и т.п.

Особо интересно было то, что создаваемые системой Витковского образы обладали свойством стимулировать интуитивное понимание исследуемых объектов. Так, происходящие в звёздных скоплениях процессы возникновения, развития и распада вихрей и кластеров были как минимум четырехмерны. И система позволяла это увидеть! А поскольку в своей последней версии помимо визуальных образов она порождала ещё и соответствующие изучаемым массивам данных звуковые композиции, то и услышать!

Ближе к вечеру, вдоволь наупражнявшись и не получив ответа от админа, Пётр сам набрал его ещё раз. И услышал, что тот за сегодня всё сделать не успел, но к завтрашнему утру «зуб даёт», что сделает. Нажав отбой, Пётр решил не ехать сразу домой, а сначала прогуляться по набережной канала Грибоедова до Невского. Неспешно шагая вдоль канала и глядя на воду, он невольно стал представлять узоры ряби на воде, поднимаемые лёгким ветерком, как если бы это были образы 3V-системы. И неожиданно ощутил, что в этих узорах действительно содержатся взаимосвязи между свойствами воды, воздуха, солнечного света и камней канала. И по одним этим узорам можно построить систему интегро-дифференциальных уравнений в частных производных, которая будет прогнозировать, например, связь скорости и температуры потока воды в канале со скоростью, направлением и температурой дующего над ним ветра. А самое интересное, что имея такое описание, можно управлять этими показателями, осуществляя очень небольшие, но точные воздействия.

За этими созерцательно-размыслительными экзерсисами он не заметил, как дошёл до Невского. Стряхнув возникшее почти что наваждение, Пётр хмыкнул и направился в метро, чтобы доехать к себе на Крестовский, где он недавно в ипотеку купил «однушку» недалеко от Парка Победы.

На следующее утро, позавтракав, Пётр заглянул в «телегу», где увидел сообщение от админа, что всё готово и ссылку на вход по удалённому доступу. Набрав Сергея, он уже с голоса записал пароль доступа, после чего отправился в ИТМО. Придя в лабораторию, Пётр подключился и решил прогнать через систему для начала данные наблюдений за процессами в атмосфере, к которым «Заслон» имел доступ в рамках проекта по модернизации наземной космической инфраструктуры.

И спустя буквально пару часов работы в прямом смысле слова увидел, что даже малые изменения параметров состояния наблюдаемых объектов или процессов существенно изменяли их когнитивные образы. Более того, он обнаружил некие изменения в визуальных образах, которые предшествовали появлению тех или иных изменений в состоянии атмосферных процессов. И мельком подумал, что это можно хорошо продать синоптикам.

Закончив с данными по атмосферным процессам, он загрузил в систему обезличенные данные с медицинского ультразвукового оборудования. И почти сразу же, буквально с первых созданных образов, он заметил особые классы зависимостей, которые ранее обнаружены не были. И это существенно повышало возможности диагностики заболеваний на их самой ранней стадии. Набрав же статистику этих ранее не выявляемых классов аномалий, можно было создавать учитывающие их выборки для обучения искусственных нейросетей.

Невольно подумалось, что система Витковского позволяет работать с данными по принципу «Veni, vidi, vici»[5]. И с учётом этого, а также того, что ФИО создателя на английском тоже было VVV, Пётр решил присвоить ей рабочее название 3V-система.

Продолжая погружаться в возникающие образы, он, хотя и провёл за компом практически непрерывно уже более шести часов, вдруг почувствовал прилив сил, бодрость и желание работать еще. Словно создаваемые 3V-системой образы стимулировали структуры мозга, отвечающие за выработку эндорфинов. И не только. Ведь если предположить, что реальность – это своего рода мегаволна в некоей среде, то отражающая эту реальность модель – тоже некая волна, возникающая в мозгу человека. И когда параметры-характеристики волны-реальности и волны-модели похожи – возникает резонанс. Из которого и возникает энергия! Тогда получалось, что формируемые 3V-системой когнитивные образы повышали степень близости возникающих в мозге моделей происходящих процессов к изучаемой действительности.

Пётр вспомнил курс квантовой механики и подумал, что в таком случае правы Дэвид Бом с его каузальной формулировкой квантовой теории и развивший его теорию Холланд – и волновая функция действительно отражает некую реальную внутреннюю структуру квантовой системы. Зацепившись за эту мысль, Пётр решил попробовать посоздавать в системе Витковского когнитивные образы на основе данных из квантовых систем и данных из астрофизики, чтобы увидеть, нет ли в тех и других данных похожих визуальных особенностей. Ведь волновые модели вещества позволяют описать процессы на всех этапах превращения «протоматерии» Вселенной. А значит могут быть похожие закономерности на микро- и макро-уровнях.

# Примечания

1

Business Intelligence – это набор инструментов и технологий для сбора, анализа и обработки данных, представляющий собой цифровое решение для поддержки принятия решений в бизнесе.

2

Дополненная реальность (Augmented Reality, AR) – это технология, позволяющая с помощью компьютера или другого устройства дополнять окружающий нас физический мир цифровыми объектами.

3

Эта система реально существует – см. https://elibrary.ru/item.asp?id=36332322, https://ik-ptz.ru/social-studies/kognitivnaya-grafika-obespechivaet-postroenie-zritelnyh.html, https://izv.etu.ru/ru/arhive/20161/9/67-69, https://cyberleninka.ru/article/n/kognitivnye-tehnologii-vizualizatsii-mnogomernyh-dannyh-dlya-intellektualnoy-podderzhki-prinyatiya-resheniy-1, https://ictis.sfedu.ru/ssas/X_Конференция_2021.pdf стр.99, http://www.swsys.ru/index.php?page=article&id=3853&lang=, http://www.myshared.ru/slide/351422/, http://swsys.ru/index.php?page=article&id=3853, https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=38466, http://naukovedenie.ru/PDF/18TVN216.pdf, https://openbooks.itmo.ru/read_economics/6991/6991.pdf

4

Расположенные в Архызе большой телескоп азимутальный и радиоастрономический телескоп академии наук. РАТАН является крупнейшим в мире радиотелескопом с рефлекторным зеркалом диаметром 600 метров. А БТА имеет зеркало диаметром 6 метров

5

Лат. «пришёл, увидел, победил»