Историческая информатика в новом междисциплинарном поле: научный симпозиум, посвященный 15-летию кафедры исторической информатики Московского университета

Владимиров Владимир Николаевич доктор исторических наук профессор кафедры отечественной истории, Алтайский государственный университет 656049, Россия, Алтайский край, г. Барнаул, проспект Ленина, 61, ауд. 312 Vladimirov Vladimir Nikolayevich Doctor of History Professor, Department of Russian History, Altai State University 656049, Russia, Altai Krai, Barnaul, Lenin Avenue, 61, room 312 vvladimirov@icloud.com Другие публикации этого автора     Гарскова Ирина Марковна доктор исторических наук доцент, кафедра исторической информатики, МГУ имени М.В.Ломоносова 119991, Россия, г. Москва, ул. Ломоносовский Проспект, 27-4, Шуваловский корпус МГУ, оф. Г423 Garskova Irina Markovna Doctor of History Associate professor, Historical Information Science Department, Lomonosov Moscow State University 119991, Russia, g. Moscow, ul. Lomonosovskii Prospekt, 27-4, Shuvalovskii korpus MGU, of. G423 irina.garskova@gmail.com Другие публикации этого автора

Фролов Алексей Анатольевич кандидат исторических наук старший научный сотрудник, Институт всеобщей истории РАН, руководитель, Лаборатория исторической геоинформатики 119334, Россия, Москва область, г. Москва, ул. Ленинский пр-Т, 32A, оф. 1405 Frolov Alexei PhD in History Senior Researcher, the Institute of General History of the Russian Academy of Sciences, the  Laboratory of Historical Geoinformatics  119334, Russia, Moscow oblast', g. Moscow, ul. Leninskii pr-T, 32A, of. 1405 npkfrolov@gmail.com Другие публикации этого автора

6 декабря 2019 г. исторический факультет МГУ и Ассоциация «История и компьютер» (АИК) провели научный симпозиум «Историческая информатика в новом междисциплинарном поле: от пространственного и визуального поворотов к цифровому», посвященный 15-летию кафедры исторической информатики исторического факультета.

На открытии симпозиума с приветственным словом выступили президент исторического факультета МГУ, академик РАН, профессор С.П. Карпов и президент АИК, заведующий кафедрой документоведения, архивоведения и исторической информатики исторического факультета Алтайского государственного университета, д.и.н. профессор В.Н. Владимиров. Поздравления и теплые пожелания прозвучали от профессора кафедры источниковедения исторического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова, д.и.н., профессора Н.Б.Селунской и представлявшего пермских коллег д.и.н., профессора С.И.Корниенко.

В докладе «Кафедре исторической информатике – 15 лет» её заведующий, член-корреспондент РАН, профессор Л.И. Бородкин представил краткий обзор истории кафедры, рассказал об учебном процессе и осветил текущие и предстоящие научные проекты. Кафедра (до 2004 г. – лаборатория) исторической информатики исторического факультета МГУ является ядром московской школы этого научного направления и безусловным российским лидером в области использования математических методов и информационных технологий в исторических исследованиях и образовании. Все сотрудники кафедры являются членами АИК, пятеро из них входят в Совет АИК, а ее заведующий, проф. Л.И. Бородкин – первый (ныне – почетный) президент Ассоциации, возглавлявший ее с 1992 по 2000 и с 2008 по 2016 гг.

Специфика кафедры, как и в целом московской школы исторической информатики, заключается в том, что ее формирование происходило еще в эпоху квантитативной истории, и многие традиции АИК пришли в историческую информатику вместе с квантификаторами «второго поколения», принадлежавшими к школе И.Д. Ковальченко и применявшими математические методы и компьютерные технологии еще в 1970-е – 1980-е гг.

Закономерно, что в публикациях преподавателей и сотрудников кафедры представлены практически все предметные области и методы исследований, которые развивала отечественная квантитативная история: социально-экономическая проблематика (аграрная история, рабочая история, финансовая история), квантитативные методы исследования статистических и нарративных источников (в частности, методы многомерного статистического анализа и их программное обеспечение) ^{[1; 2, с. 188-190]}. Они являются авторами целого ряда монографий по этой проблематике, переведенных также на китайский язык ^{[3; 4; 5; 6]}, а также учебника по статистическому анализу для историков ^[7].

На этапе становления исторической информатики многие теоретические концепции направления и информационные технологии, в первую очередь – технологии баз данных, впервые осваивались именно на кафедре исторической информатики МГУ ^{[8; 2, с. 188-190]}. Там же создан и первый отечественный учебник по исторической информатике ^[9], за которым последовало несколько других.

Следует также отметить приоритет кафедры исторической информатики в разработке методов компьютерного моделирования ^[10], в применении методов анализа социальных сетей ^{[11; 2, с. 171-200; 12]}, в создании масштабных виртуальных реконструкций объектов историко-культурного наследия ^[13]. Сотрудником кафедры исторической информатики Д.И. Жеребятьевым под руководством Л.И. Бородкина была подготовлена и в 2013 г. защищена первая кандидатская диссертация по 3D-моделированию в исторических исследованиях и опубликована первая в отечественной историографии монография по этой проблематике ^[14]. При этом следует отметить, что технологии 3D-моделирования впервые были апробированы тамбовской школой исторической информатики.

Кафедра исторической информатики активно ставила и решала теоретические и прикладные задачи создания тематических интернет-ресурсов, занималась разработкой теоретических проблем исторической информатики, включая источниковедение электронных документов. Первенство в использовании столь популярных сегодня ГИС-технологий в исторических исследованиях московская школа делит с барнаульской ^{[15; 16; 17; 18]}.

Перечисленные выше наиболее востребованные в отечественной исторической информатике информационные технологии указаны в том порядке, в каком происходило их освоение в исторических приложениях. Их можно условно разделить на «классические», с которыми историческая информатика связана с самого начала своего существования, и «постклассические», появившиеся несколько позже и успешно освоенные исторической информатикой.

К «классическим» можно отнести, прежде всего, технологии баз данных, с которых историческая информатика начиналась и без которых она не может существовать. Ведущая роль баз данных в период формирования направления даже вызывала опасения, что это мешает развитию аналитических инструментов исследования. Однако технологии баз данных довольно быстро были дополнены сетевыми, мультимедийными, геоинформационными, 3D-технологиями, но именно дополнены, а не замещены, поскольку базы данных продолжают оставаться информационной основой исторической информатики и используются во многих приложениях. Более того, создание табличных, полнотекстовых баз данных (а в последнее время – и баз данных изображений) зачастую является первым этапом конкретно-исторических исследований с использованием достаточно сложных статистических методов.

В начале XXI в. в использовании технологий баз данных, как одного из основных разделов исторической информатики, наметились тенденции, которые позволяют констатировать расширение сферы ее применения и появление «точек роста» там, где возникают новые перспективы применения баз данных в работах с использованием новейших цифровых технологий.

В первую очередь здесь следует назвать тенденцию комбинирования технологии баз данных с технологиями пространственного анализа на основе геоинформационных систем (ГИС), важнейшей составной частью которых являются базы данных. Это перспективное направление, наиболее ярко представленное в историко-демографических и социально-экономических исследованиях. Технологии баз данных востребованы и в виртуальных реконструкциях объектов историко-культурного наследия, в том числе с использованием исторических ГИС.

В центре внимания симпозиума «Историческая информатика в новом междисциплинарном поле: от пространственного и визуального поворотов к цифровому» были именно «постклассические», геоинформационные и 3D-технологии. Они «пришли» в историческую информатику немного позже, но сегодня это чрезвычайно востребованные инструменты, популярность которых продолжает расти, особенно в рамках крупных политематических исследовательских проектов. Кроме уже упомянутой связи этих технологий с базами данных, они активно используются при создании профессиональных электронных ресурсов для презентации и визуализации данных и результатов исследований.

В программу симпозиума были включены две тематические сессии:

– «Технологии VR/AR и 3D моделирования в проектах по виртуальной реконструкции историко-культурного наследия»;

– «Историческая геоинформатика в изучении пространственных аспектов исторических процессов».

Технологии виртуальной компьютерной реконструкции объектов историко-культурного наследия начали использоваться в отечественной исторической науке с конца 1990-х гг., а в публикациях АИК эта тематика появилась, начиная с 2006 года. В программах конференций с 2010 г. присутствует секция «3D-реконструкции объектов историко-культурного наследия», в рамках которой обсуждаются различные аспекты этой тематики: методологические и историографические проблемы, возможности сетевого доступа к виртуальным историческим реконструкциям, результаты конкретно-исторических и археологических проектов, возможности использования методов архитектурного компьютерного моделирования в исторических исследованиях, перспективы применения трехмерной визуализации в музейной работе и др. Методы и технологии 3D-моделирования завоевали большую популярность.

В течение последнего десятилетия значительное внимание на кафедре исторической информатики уделяется применению технологий трёхмерного моделирования в задачах виртуальной реконструкции историко-культурного наследия, с использованием технологий виртуальной и дополненной реальности (VR/AR). Эта тематика вызывает заметный интерес и у студентов, специализирующихся на кафедре.

Неудивительно, что первое заседание симпозиума было посвящено этой полидисциплинарной тематике, представленной двумя докладами, которые по сути являлись презентациями двух проектов, инициированных кафедрой.

Первый доклад – «Реконструируя визуальное прошлое: что дают технологии виртуальной и дополненной реальности (VR/AR)?» был представлен междисциплинарным коллективом в составе: Л.И. Бородкин, Д.И. Жеребятьев, М.С. Мироненко (все – исторический факультет МГУ), В.А. Чертополохов (мехмат МГУ), В.В. Моор (архитектор, Севастополь).

В докладе было отмечено, что возможности виртуальной реконструкции объектов историко-культурного наследия, основанной на технологиях 3D-моделирования, открывают новое направление исторической урбанистики, позволяя воссоздать облик утраченной исторической городской застройки. Так, на территории Москвы в течение ХХ в. исчезли многие здания и ансамбли, значимые для истории города (например, известные монастыри). Важным критерием для выбора объектов виртуальной реконструкции является степень сохранности источниковой базы. С учетом этого критерия в последние годы на кафедре исторической информатики были реализованы три проекта по виртуальной реконструкции монастырских комплексов ^{[19; 20; 21]}. Наиболее значимый из этих комплексов – Страстной монастырь, основанный в 1654 г. и просуществовавший до 1937 г. Виртуальная реконструкция пространственной инфраструктуры Страстного монастыря проводилась на основе источниковой базы, характеризующей объекты реконструкции на трёх временных срезах и включающей планы и чертежи основных построек, делопроизводственные материалы, документы, связанные с перестройкой, реставрацией и другими изменениями внешнего облика зданий монастыря, гравюры и другие изобразительные материалы, а также фотографии конца XIX – начала ХХ в., что позволило воссоздать 3D-модели с документальной точностью. Полученные результаты этого проекта, поддержанного РНФ, представлены в открытом доступе на сайте исторического факультета МГУ (http://hist.msu.ru/Strastnoy/), с предоставлением возможности пользователю ознакомиться с источниковой базой исследования и построенной виртуальной реконструкцией, включая цифровое видео обзора монастырского комплекса, визуальные эффекты дополненной реальности и т.д.

На втором этапе этой работы, поддержанной в 2017-2018 гг. фондом «История Отечества», в центре внимания была адаптация технологий виртуальной и дополненной реальности (VR/AR) для создания новых возможностей верификации результатов построенной виртуальной реконструкции, углубление возможностей репрезентации и визуализации этих результатов. На этом этапе исследование проводилось кафедрой исторической информатики исторического факультета совместно с лабораторией математического обеспечения имитационных динамических систем (МОИДС) механико-математического факультета МГУ. Появилась возможность изучения и репрезентации эволюции исторической застройки Страстной площади и монастыря с помощью AR: ранее существовавшие элементы исторической застройки «вырастали» на месте сегодняшнего городского ландшафта. Разработанные в МГУ шлем виртуальной реальности и специальные средства отслеживания движений пользователя в виртуальной среде, работающие совместно с панорамной системой виртуальной реальности, позволяют осуществить виртуальный тур по центру исторической Москвы с эффектами «погружения» в историческую городскую среду ^[22]. Результаты данного этапа проекта представлены на федеральном историко-документальном просветительском портале (http://portal.historyrussia.org).

Второй доклад – «Виртуальная реконструкция исторического ландшафта Белого города: проект на стыке наук (истории, географии, геологии, математики, IT, истории архитектуры)» – был представлен коллективом исследовательского проекта, поддержанного РФФИ, в составе: Л.И. Бородкин, Д.И. Жеребятьев, М.С. Мироненко, И.Г. Тришин (все – исторический факультет МГУ), В.А. Чертополохов (мехмат МГУ), А.Л. Энтин (географический факультет МГУ,), С.З. Чернов (Институт археологии РАН).

Этот новый полидисциплинарный проект, развивающий методы и цифровые технологии изучения исторического городского ландшафта, был начат на кафедре исторической информатики в 2018 г. Методологической базой работы является концепция ландшафта, предложенная ЮНЕСКО. Предметом исследования в данном случае является виртуальная реконструкция ландшафта Белого города XV-XVIII вв. – исторической территории в центре Москвы, а также доминантных объектов Белого города, 3D-модели которых «встраиваются» в воссоздаваемый исторический ландшафт в его трехвековой эволюции ^[23].

Виртуальная реконструкция доминантных объектов Белого города потребовала использования лазерного 3D-сканирования, съемки с квадрокоптера (для получения облака точек) сохранившихся объектов, претерпевших заметные изменения в ходе эволюции территории центра Москвы. Эта информация в сочетании с выявленными графическими, визуальными и текстовыми источниками положена в основу виртуальной реконструкции ряда храмов и других объектов исторической застройки Белого города. Проведена работа по геоинформационному анализу рельефа на основе алгоритмов создания цифровых моделей рельефа (ЦМР) — условно-непрерывных цифровых представлений полей высот, с использованием возможностей двумерной и трёхмерной визуализации.

Междисциплинарный характер исследования проявился и при сопоставления различных источников пространственной информации (археологических и геологических изысканий) с применением трехмерных ГИС-технологий ^[24]. Участие в проекте коллег из лаборатории МОИДС механико-математического факультета обеспечило использование VR/AR технологий, адаптацию алгоритмов, отслеживающих движения пользователя в воссозданной виртуальной среде в режиме «иммерсивного погружения», с учетом особенностей исторического городского рельефа и доминантных исторических построек ^[25].

Ветвь исторической информатики, связанная с изучением пространственных закономерностей исторических процессов и явлений с помощью географических информационных систем (ГИС), появилась около 20 лет назад. В настоящее время применение геоинформационных технологий и географических информационных систем в исторических исследованиях является одним из наиболее популярных направлений исторической информатики. Картографическая историческая информация используется в социальной, политической и экономической истории, исторической демографии, археологии, а геоинформационные технологии в исторических исследованиях представляют собой пример междисциплинарного взаимодействия истории, географии, картографии и информатики. В.Н. Владимиров предложил для этой области название «историческая геоинформатика» ^[26].

На второй секции симпозиума были представлены два доклада, один из которых в большей степени был ориентирован на теорию, а второй – на практику геоинформационных исторических исследований.

В докладе «Реализация "концепции динамической карты" и другие перспективные технологические решения в исследованиях пространственных аспектов исторических процессов средствами ГИС» А.А. Фролов (ИВИ РАН) попытался ответить на концептуальный вопрос о том, что нового в облик исторических ГИС как одного из векторов развития исторической информатики было привнесено за последнее десятилетие.

Процессы развития исторических ГИС оценивались в трех аспектах: а) создание и передача геоданных, б) визуализация геоданных, в) анализ геоданных. Необходимо отметить, что значительное влияние на развитие ГИС-технологий в настоящее время оказывает эволюция «железа». Она неминуемо ведет к сращиванию друг с другом таких форм «электронного бытия» ГИС, какие прежде существовали раздельно. Десять лет назад можно было говорить о трех базовых формах, каждая из которых развивалась самостоятельно и по-разному выглядела с точки зрения реализации отмеченных выше трех аспектов: 1) десктопные ГИС были предназначены для локальных исследовательских проектов, реализуемых на ПК посредством той или иной десктопной программы; 2) веб-ГИС предлагали широкому кругу пользователей доступ к ГИС, расположенной на сервере, посредством интернет-браузера, доступ заключался в основном в возможности просматривать карты, фильтруя их по слоям и наборам, иногда с визуализацией на карте статистики; 3) мобильные ГИС, первоначально существовавшие без особой специфики, отличающей их от веб-ГИС, но приспособленные к просмотру на смартфонах и планшетах.

В настоящее время барьеры между этими формами стали очень проницаемы и не ограничивают эволюцию ГИС. Сегодня не только на планшетах, но и на смартфонах можно создавать и анализировать геоданные, как на десктопной ГИС, с мобильного устройства можно администрировать веб-ГИС, размещенную «в облаке», а персональный компьютер может выступать в качестве сервера для хранения геоданных. Применяемые комбинированные решения не позволяют иногда даже отнести ту или иную ГИС к одной из трех форм: база геоданных проекта, редактируемая с гаджета как десктопная, может размещаться на облачном геосервере, который, в свою очередь, используется как посредник для обмена данными между десктопными ГИС. Интерфейс браузера позволяет создавать геоданные без установки специального ПО на десктоп - с помощью сервиса Google или ему подобных.

Представляется, что мы вступили в новый этап развития геоинформатики. Начав с периода «государственных инициатив» (1960-1970-е гг.), она прошла этап «коммерческого развития» (1980-1990-е гг.), который сменился периодом расцвета «открытых ГИС» (2000-е гг.), когда проприетарный «закрытый» код сильно потеснили продукты «оупенсофта». Все аспекты работы с геоданными стали легко доступны любому желающему. Роль создателя/владельца геоданных перестала четко отделяться от роли их потребителя. Решение отдельных специфических задач в ГИС осуществляется теперь путем создания специальных модулей, интегрированных в общие открытые программные решения.

В 2010-е годы началось, а в 2020-е, вероятно, продолжится внедрение в геоинформатику технологий Web 2.0. Ключевыми для этого внедрения является появление систем, которые посредством сетевых взаимодействий (как правило, модерируемых) становятся тем лучше, чем больше людей ими пользуется. Мобилизация потенциала широкого круга участников в создании геоданных видна на примере таких проектов как OpenStreetMap. Сбор геоданных через мобильные устройства лежит в основе мониторинга различных явлений современной жизни. Возможности агрегации метаданных способствуют распространению геоданных через множество сайтов. Появляются сервисы, позволяющие проанализировать свои геоданные или геоданные ресурса с помощью специального «облачного» инструментария, а потом здесь же их и опубликовать.

Перечисленные подвижки в развитии «железа» и «софта», как представляется, подводят нас и к пересмотру понимания того, что такое ГИС. Все более очевидно, что ГИС – это лишь во вторую очередь карта, а в первую очередь – пространственно-временная база данных.

Реализация «концепции динамической карты» ^[27] в совместном проекте Руниверс, НекстГИС и Лаборатории исторической геоинформатики ИВИ РАН (https://map.runivers.ru/?year=1720) послужила в докладе примером, иллюстрирующим практическую реализацию охарактеризованных выше новых подходов. В ее основу положено техническое решение, предложенное для отрисовки изменения границ во времени еще два десятка лет назад разработчиками национальной исторической ГИС Великобритании ^[28]. Однако, в полной мере оно, по признанию Яна Грегори, ими так и не было реализовано на практике, поскольку требовало сложных технических решений и чрезмерно больших мощностей. В проекте «Динамическая карта» мощности задействованы тоже довольно значительные, но уже посильные для современного «железа» и не производящие шокирующее впечатление на слушателя. Генерация в «облачном» процессинге слоев внешних границ России с середины XV до начала XXI в. в формат *.shp, выступающих в качестве посредника между сырыми геоданными (в бинарном представлении в СУБД) и загружаемыми на веб-сервер векторными тайлами, при современной скорости передачи данных по сети Интернет занимает около недели (при этом есть перспективы ускорения процесса). Создание исходных геоданных в СУБД потребовало установки на довольно производительный ноутбук сервера баз данных PostgreSQL.

Выполнимой столь масштабную задачу сделали именно современные решения в области ГИС-технологий: при генерации данных "модульность" ИТ-решений позволила выстроить процессы под нужды конкретного проекта. При необходимости для работы с таблицами базы данных посредством «облачных» технологий, предоставляющих администрируемый доступ, дистанционно привлекались различные сторонние участники. Визуализация через веб-браузер огромного объема геоданных не является испытанием для компьютера конечного пользователя, благодаря нарезке векторных (а не растровых) тайлов. Сервис анализа представленных геоданных будет реализован в будущем.

Проект вызвал и критические замечания, которые могут быть использованы для улучшения проекта. В частности, это касается корректности представления исторических границ на отдельных участках и в определенные хронологические интервалы, а также корректности формулировок, характеризующих те или иные исторические объекты на карте. В отличие от печатной карты представленная динамическая карта не является окончательным продуктом. В архитектуру проекта заложена возможность постоянных корректировок геоданных и непространственных атрибутов (с обновлением версий наборов данных), которые будут тем более эффективны, чем больше специалистов по отдельным регионам и периодам смогут принять участие в такой работе.

Еще одной важной чертой, характеризующей современный этап развития ГИС, стала возможность делиться большими объемами геоданных с другими интернет-проектами через модерируемый доступ проекта-реципиента (например, http://map.750mm.ru/?year=1884) к его геосерверу. Процесс улучшения исходных данных при таком решении не требует перезагрузки их новой версии в проект-реципиент, обновление происходит автоматически при загрузке новой версии геоданных на сервер их владельца.

Проект «Динамической карты» может быть расширен за счет любых геоданных, поэтому создатели рассматривают его в перспективе как платформу, способную интегрировать усилия представителей исторического сообщества в визуализации различных наборов геоданных исторического профиля.

В.Н.Владимировым и Е.П.Крупочкиным был представлен доклад «Опыт разработки предметно-ориентированной исторической ГИС (на примере инфраструктуры Барнаула)», основанный на исследованиях, выполненных в рамках выполнения проекта РФФИ в 2017-2019 гг. Основным направлением изучения инфраструктуры города стал геоинформационный анализ пространства, в котором размещались объекты ее различных структурных частей (жилищно-коммунальной, экономической, транспортной, информационной и т.п.). Затрагивались не только вопросы размещения объектов, но и их влияние на экологическую обстановку в городе.

В качестве картографической основы исторической ГИС, созданной в ходе реализации проекта, использовались планы Барнаула почти за 200 лет. Для устранения искажений по всему полю карт использовались различные методы трансформации (аффинной, проективной, «резинового листа»). В результате удалось совместить элементы современной дорожно-транспортной сети и гидрографии с объектами промышленно-производственного комплекса прошлых веков, что обеспечило возможность пространственно-временного изучения инфраструктуры города и систем расселения.

База данных таких объектов построена по территориальному принципу на основе операционных ячеек, образующих единое покрытие территории. Учитывая тот факт, что прямые источники по экологической ситуации в Барнауле XVIII-XIX вв. отсутствуют, антропогенное влияние на окружающую среду рассчитывалось на основе экспертных оценок влияния предприятий той или иной отрасли на экологическую обстановку. В результате удалось создать несколько интегральных моделей оценки антропогенного воздействия в различные годы (1893, 1907, 1927). На их основе установлены общие закономерности, заключавшиеся в расширении зоны негативного влияния деятельности промышленных объектов, в дроблении «ядер» влияния из центров размещения таких объектов в периферийные зоны, в формировании промышленной зоны, четко отделенной от жилых районов.

Научная программа симпозиума завершилась дискуссией, в ходе которой участники обсудили выступления коллег и рассмотрели перспективы развития исторической информатики в условиях «цифрового поворота».