Визуальный анализ биологических объектов (Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН). Изображение объекта (имидж) — это основа биологического мировоззрения: любое биологического исследование оперирует с такими изображениями. Для целых разделов биологии создание и анализ изображений — основной технологический компонент исследовательского процесса. Благодаря компьютерной революции, в биологии во многом решена центральная проблема морфологии: появились технические средства создания точных образов биообъектов. И узловая проблема теперь — методологические подходы к анализу изображений. Один из отцов современной морфологии — И. В. Гёте — продемонстрировал, как здесь пересекаются интересы естественных наук и гуманитарных: в течение всей истории науки и культуры разработки подходов к исследуемому объекту в искусстве и науке шли параллельно.
Морфология растений задумана Гёте как наука о строении тела растения, оперирующая его собственными морфологическими элементами. Принципы гётевской морфологии растений — это принципы морфологического анализа слов, перенесённые из лингвистики в ботанику Для носителя языка морфологический анализ не представляет особых трудностей. Проблема возникает в том случае, если требуется провести морфологический анализ слов незнакомого языка — а именно в этом положении, по мысли Гёте, находится ботаник, читающий «книгу природы». Растения для него — слова незнакомого языка, в которых требуется выделить составляющие их части, то есть, морфологические элементы.
Границы частей слов определяются операционально с помощью флексий — операций преобразования ("сгибания") слов. Морфологические элементы, следовательно, это не априорно существующие единицы, из которых можно сложить изучаемую систему, а части или фрагменты, на которые её можно расчленить заранее оговоренным способом. Если неизвестен способ членения системы, то ничего нельзя сказать и о составляющих её элементах. Правила членения являются одновременно и правилами порождения элементов объекта.
А как возможно выделение морфологических элементов в теле растения? Очевидно, что визуально различаемые его части (корень, стебель, лист, цветок) — это еще не морфологические элементы в понимании Гёте. Задача состоит даже не в том, чтобы формализовать те приёмы распознавания образов, которыми мы бессознательно пользуемся, отличая лист от цветка, а в том, чтобы перейти на точку зрения растения и указать систему операций преобразования, отвечающих его природе.
В поисках «естественных» признаков флексии Гёте опирался на признак метаморфозы — сложного преобразования структуры некоего первичного прарастения, которое он называл листом. По его мнению, морфологические преобразования, создающие новые формы, возможны на базе такого прарастения путём соответствующего морфогенеза. Переводя на современный язык, можно сказать, что Гёте предлагал выделять инвариантную структуру объекта исследования, вариантами воплощения которой служат те или иные части растительного организма.
Другим вариантом структурного анализа была морфологическая концепция К. Линнея, отбросившего все признаки, которые невозможно выявить с достаточной точностью. По сути, он предложил выявлять перцептивную (визуально воспринимаемую) структуру объекта. Перцептивная структура — это набор признаков, по которым мы отличаем один объект от другого. Психологи называют эти признаки «гештальт-качествами». Гештальт-качества не существуют сами по себе как отдельные части предмета, а определяются свойствами целого. Они, следовательно, передаются не всеми имеющимися признаками объекта, а только некоторыми, но какими именно — остаётся неизвестным. Современная теория распознавания образов только еще приближается к их выделению, и на практике эта задача решается эмпирически.
В каждом природном объекте можно выделить бесконечное число разнообразных признаков, но неизвестно, какие из них наиболее значимы для его распознавания. Проблему выбора наиболее значимых для распознавания признаков и пытался решить Линней, разрабатывая свою методику описания внешнего строения растений, с помощью которой надеялся, выражаясь современным языком, выделить морфологические признаки, наиболее близкие к гештальт-качествам (признакам перцептивной структуры).
Решение задачи достигалось в два этапа. На первом этапе объект очищался от «лишних» признаков. В их число вошли цвет, вкус, запах растения и все исторические, этимологические и т. п. сведения о нём. В результате оставался один только черно-белый зрительный образ, напоминающий геометрическую схему. Затем, на втором этапе, в полученной схеме предлагалось выделить наиболее существенную часть и описать её в системе четырёх переменных согласно «числу, фигуре, положению и пропорции». Применение данного способа описания позволяло представить образ объекта классификации в виде набора однозначно понимаемых признаков, но проблема соответствия этих признаков элементам перцептивной структуры осталась нерешенной.
Гёте и Линней шли к пониманию структуры растения разными путями: первый «от растения», второй «от человека». На этом примере видно, почему сегодня теория распознавания образов зачастую бессильна: в отсутствии средств объективной оценки каждый исследователь опирается на свои представления, которые, как правило, невозможно сопоставить, поскольку они являются предметом их внутреннего мира — очень часто под одним названием оказывались совершенно разные объекты. Новые технологии обработки изображений породили принципиально иное положение: есть возможность совместно анализировать одно и то же изображение, когда различия в анализе уже будут целиком зависеть от имеющегося у каждого из исследователей программного обеспечения. (По материалам конференции «ЕУА 2002 Москва») А. Барсуков, журнал "ТКТ", № 3, 2003 г.
