ЦЕЛИ КНИГИ
Обеспечение учебным пособием курса «Новые методы в петрографии», читавшегося на кафедре петрографии геологического факультета в 2001-2004гг.
Систематизация материалов по методу RHA, относящихся к проблеме сжатия информации о составах объектов, упорядочения и обзорности интегрального представления аналитических данных, за годы существования и развития метода с 1971 по 2005 г.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА (отмеченная в книге 2005 года издания)
1. Описание информационного языка-метода RHA как новой знаковой системы (с.64) для сжатого описания полных или стандартизированных составов любой природы, где R— сжатие состава с построением ранговой формулы состава – рейтинга компонентов по невозрастанию содержаний компонентов (с. 35), H – информационная энтропия по К. Шеннону как мера сложности состава (с. 46), А – анэнтропия как мера чистоты состава по Т. Петрову (с.58)
2. Предложение анэнтропии как преодоление малой чувствительности энтропии к изменениям малых компонентов
3. Представление совокупности RHA как системы, как содержательного индекса или кода состава (с.66).
4. Предложение метода RHA как нового информационного языка (с.148) в соответствии с их описанием, приведённым в книге: О.Л. Резников Гносеологические вопросы семиотики (1964),.
5. Представление системы RHA как системы координат областей (не точек!) нормированного пространства любых признаков, (с.148), например, пространств химического или минералогического
6. В отличие от иных методов обработки аналитической информации, работа по кодированию составов ведется с совокупностью сведений о полных и усечённых для сопоставимости стандартизированных по длине – детальности – составах (с.42).
7. Принятие Периодической системы химических элементов в качестве алфавита для упорядочения ранговых формул химических составов минералов, который используется в качестве алфавита для кодирования объектов более высокого иерархического уровня. Конкретно, -для создания системного R- словаря минеральных составов горных пород (с-118)
8. Введение меры репрезентативности выборки по отношению к неизвестному разнообразию составов изучаемого объекта (с. 108)
9. Введение меры новизны выборки по отношению к базе данных
10. Введение меры оригинальности состава по отношению к выборке или базе данных (с.114)
11. Предложение способа выявления типичных анализов выборки (с.113)
12. Представление ранговых формул как комбинаторных объектов (c. 48), исчерпывающе описывающих химический R-универсум (с.44)
13. Сжатие сведений о собраниях ранговых формул в виде обобщённой ранговой формулы (с.130)
НАУЧНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ
Двухалфавитное лексическое и последующее числовое упорядочение кодов RHA в их совокупностях (с.92) с получением иерархических (с.99) периодических (с.103) систематизаций, словарей, каталогов, справочников с ранее недоступной возможностью поиска названия по составу объекта, находящегося в любом агрегатном состоянии (с.5), а также их смеси
Представление многокомпонентных составов в виде точек на диаграмме НА (с.77, 86) (с.85).
Неизменность координат диаграммы при увеличении и сокращении количества данных
Количественные оценки репрезентативности и новизны выборки данных, необходимые для оптимизации качества количества получаемой и публикуемой информации
Построение минеральной классификации горных пород (с.115) на базе химической классификации теоретических составов минералов как минеральном алфавите (с.118) для поиска названия горной породы по минеральному составу
Переход от неориентированной на смысл номенклатуры горных пород к номенклатуре ориентированной на смысл (с.122) для повышения определённости-понимания терминов
Возможности применения метода при изучении геологических процессов (с.123) при контроле за полнотой данных, при прослеживании направленности и непрерывности изменений, мониторинге связей с физическими параметрами процессов. Метод наиболее адекватен описанию процессов смешения и разделения.
Сопоставление больших массивов аналитических данных с помощью обобщённых ранговых формул (с.128).
Возможность работы на разных уровнях общности (детальности) аналитических материалов (с. 108)
Снятие междисцплинарных барьеров между специалистами, занимающимися объектами с одинаковым компонентным составом. «Теперь, когда найдена единая система описаний составов всех природных объектов, составы троицы «минерал-минералоид-неминерал» и их модельных систем становятся доступными для сравнения и изучения на общем поле» (с.145),
Снятие междисцплинарных барьеров между специалистами занимающимися процессами, изменений составов любой природы (с.123).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Перечень новаций и возможностей (значимостей), фундамент которых был заложен в книге
1) осознание и развитие метода с разработками представлений: об а) интенсиональных, b) двухпараметрических, в частности – структурных алфавитах в кристаллохимии, c) порождаемых алфавитах, а также создания и использования новых алфавитов для упорядочения возрастных распределений населения, черно-белых и тоновых рисунков, каркасов шрифтов;
2) введение термина и формулы для толерантности как меры высокой степени чистоты с целью преодоления недостатка представления малых содержаний компонентов с использованием анэнтропии,
3) введение термина пурификация как названия процесса очистки высокой степени
4) предложение использования энтропии, анэнтропии и толерантности как энтропии смешения, энтропии разделения и энтропии пурификации для представления на диаграмме НА, НТ и НАТ природных, технологических и социальных процессов, что обеспечивает обнаружение общих механизмов процессов, скрывающихся за различиями их материального воплощения;
5) сопоставления по 17 параметрам Периодической системы элементов и Иерархической периодической системы составов,
6) сопоставление по 10 параметрам системы RHAT с бессистемным собранием бессодержательных номеров CAS (CAS Registry Number) в пользу первой,
7) публикации в книгах, статьях и в сети Research Gate: R— словаря-каталога химических составов минералов; RHA-каталогов скаполита, эвдиалита, химических составов горных пород, метеоритов, возрастных распределений населения стран мира, каркасов прямых шрифтов ROMAN, RHA-каталога минеральных составов горных пород, а также биэнтропийных -диаграмм в них.
8) введение расстояний между составами в пространстве их компонентных составов как способа снятия неопределённости отношений между точками на диаграммах НА, НТ, связанной с неизученностью диаграмм аналитическими методами, что засвидетельствовано крупными специалистами, в частности, Математического института им. В. А. Стеклова РАН и ответами на соответствующие вопросы в сети Research Gate, в которой насчитывается 15 млн пользователей.
9) Язык-метод RHA открыл возможности систематизаций: полутоновых и цветных рисунков (реализовано — статья Петров, Шуйский ), данных о балансе веществ при геохимических процессах (способ получения исходных данных – статьи), коэффициентов корреляции, национальных, конфессиональных составов, процессов изменения национальных составов
10) Открытие возможностей для международных проектов, в области систематизации, химико-элементных составов
I Объединение коллекции, насчитывающей несколько тысяч минералов, не имеющих названий, рассеянных и «затерянных» в книгах и журналах, изданных начиная с 1846 года, с современным систематизированным R-словарём-каталогом химических составов минералов Петрова и Красновой (в «живом» формате Excel находится в Research Gate) с установлением определённого места в системе RHA для всех безымянных минералов с их описаниями, то есть включение большого архивного аналитического материала в действующую науку.
II Создание «RHAT-каталога минералов», включающего все твёрдых фазы, полученные при синтезе веществ, аналогичных природным (кварц, алмаз, корунд, шпинель, турмалин и др.), а также при модельных экспериментах.
III Создание фундаментального для всех отраслей геологии, справочника природных субстратов, включающего химические составы косных природных объектов в любых агрегатных состояниях вплоть до объектов космологии.
IV Создание фундаментального для всех отраслей естествознания справочника-каталога, включающего косные и биологические объекты. Это возможно, так как не существует химического количественного состава, который было бы невозможно представить в коде RHAT. Объединение в одном собрании и линейный химико-алфавитный порядок расположения составов любых, без исключений, объектов позволяет ответить на информационный вызов химического единства Вселенной. Для всех объектов в R-химическом универсуме места уже заготовлены.
Аналогичные системы с иными компонентными составами – абсолютными и относительными – возможны для частных отраслей знания: экологии, техники, социологии, медицины…
Современное состояние языка-метода RHAT и математического аппарата составистики как направления разработки способов оперирования с аналитической информацией о составах объектов любой природы представлены на создающемся сайте https://tomaspetrov.ru,
Там же находится программа Petros 3, предлагающаяся для безвозмездного скачивания, Составитель программы С.В. Мошкин.
СТРУКТУРА КНИГИ
В книге 6 глав, Главы разбиты на 2-18 параграфов. Содержит: Предметный указатель (с.151-152) и 5 приложений, среди которых « Нерешённые задачи развития метода RHА (с.162).
Оглавление
Предисловие ………………………..……………….………………. 3
Глава 1. Методологические и математические основы
метода RHA. …………………………………………………..….……. 8
1.1. Методология науки и научный метод …. ………………
1.2. Внешние и внутренние системы в геологии …………9
1.3. Состав и структура вещества ……………………………….. 10
1.4. Объект, его состав и анализ …….……………………………. –
1.5. Формы и виды компонентов …………………………………. 14
1.6. Единицы измерения содержаний компонентов состава… 15
1.7. Полнота и детальность анализов ……………………………17
1.8. Достоверность анализа …………………………..….…..……..18
1.9. Усреднение = смешение составов ……………………………–
1.10. Разделение веществ……………………………………………..19
1.11. Логарифмы ………………………………………………..……….20
1.12. Диаграммы отображения составов ……………………….21
1.13. Химическое пространство …………………………..………23
1.14. Составы минералов и составы горных пород в химичес–
ком пространстве ………………….…………………………..………. 24
1.15. Расстояния и расхождения в многомерных пространст..–
вах………………………….……………………..……………………….….. 25
1.16. Матрицы…………………………………………………………….. 29
1.17. Коэффициенты корреляции…………………….……….… 30
1.18. Общие свойства традиционных подходов к классифи….–
цированию горных пород и минералов …….………………. 32
Литература…………………………..………………………………..…..33
Глава 2. Описание единичного состава на языке RHA ….35
2.1. Ранговая формула R ………………………..……….. ……….. –
2.1.1. Понятие. Способ получения. ………………..……… –
2.1.2. Размах колебаний составов в пределах рангов….38
2.1.3. Графическое представление ранговых формул
в виде гистограмм . ……………………….………………39
2.1.4. Еще о знаках равенства в ранговой формуле ……40
2.1.5. Стандартизация длин ранговых формул…………. 42
2.1.6. Количество возможных ранговых формул ………..43
2.1.7. Необходимость следующего шага ……….. ………. 45
2.2. Информационная энтропия H или En………..……………. 46
2.2.1. Понятие, формула, вклады ………… …….………… 47
2.2.2. Стандартизация энтропии ………………………….. 52
2.2.3. Нормирование энтропии .…………………………….53
2.2.4. Зависимость общего от частного………….………. 54
2.2.5. Необходимость следующего шага ………..………. 56
2.3. Анэнтропия A или An …………………………………………. 57
2.3.1. Понятие, простейшая форма, вклады ……..…….. .–
2 3.2. Нормирование анэнтропии …………….….…………61
2.3.3. Зависимость общего от частного …………………… 62
2.4. RHA как знаковая система: немного о семиотике …..….. 64
2.5. Требования к анализам……………………………………… 67
Литература………………………………………………….……….. 69
Глава 3. Поле HA (или EnAn) – отражение распределения
содержаний компонентов в ранжированном анализе ……70
3.1. Границы поля и его особые точки ……………………….….. –
3.2. Распределение составов некоторых распространенных..…
геологических объектов на диаграмме EnAn …… .……74
3.3. Генетический ряд кварцевый диорит – гранит …83
3.4. Связи изменений энтропийных характеристик с иными……
характеристиками наборов данных ……………..……… 85
3.5. Соленость морской воды, о других эталонах чистоты и
чуть-чуть детектива………..………………………………..…. 88
Литература ………………………………………………………..… 91
Глава 4. Упорядочение аналитических материалов в
системе RHA……………………………..………………….………92
4.1. Упорядочение ранговых формул и порождение
классификации химических составов …………… ………–
4.1.1. Процедура алфавитного упорядочения ранговых…
формул и свойства последовательности ….……….…..93
4.1.2. Выявление структуры таблиц ………….……………. 96
4.1.3. Упорядочение составов, имеющих одинаковые
ранговые формулы …..…………..…….………………… .98
4.2. Свойства классификаций составов на базе языка RHA….. 99
4.2.1. Универсальность…………………………………… ….–
4.2.2. Иерархичность ……………………………………… ….–
4.2.3. Регулируемость детальности …………………..….. 101
4.2.4. Периодичность ………….………………..……………103
4.3. Использование R-классификации составов……….………105
4.3.1. Обнаружение сходных составов без использования
названий объектов ………………. …………….……….. –
4.3.2. Сопоставление сильно различающихся систем …106
4.3.3. Оценка представительности материала ………….109
4.3.4. Оценка степени новизны выборки по отношению
к имеющемуся банку данных …………………………… .. 112
4.3.5. Выявление типичных составов ……………..…….. 113
4.3.6. Выявление оригинальных составов ……….…….. 114
4.3.7. Возможность установления присутствия в горной
породе некоторых минералов ………………………………115
4.4. Минеральная R-классификация составов горных пород 113
4.4.1. Компоненты минерального состава горных пород и
построение ранговых формул ………………………… 116
4.4.2. Упорядочение ранговых формул минерального соста–
ва и получение минеральной R-классификации..…. .118
4.4.3. Сопоставление химической и минеральной классифи–
каций, формирующихся на базе метода RHA ……… 120
4.4.4. Использование минеральной классификации ………. 122
4.5. Пространственно-временное упорядочение РФ ………. 123
Литература………………………………………………………… .126
Глава 5. Обобщенная ранговая формула (ОРФ) …….…… 128
5.1. Процедура построения ……………………………..…………–
5.2. Использование ОРФ ………………………….…………….. 130
5.2.1. Сравнение разнообразия составов ОРФ ……………..… –
5.2.2. Общая оценка роли элементов в выборке ……133
5.2.3. Сравнение ОРФ групп пород одного
генетического ряда ……………………………………… 134
Литература ……………………………………………………..….. 135
Глава 6. Некоторые особенности использования метода и
интерпретации его результатов …………….………..…136
6.1. Вариации EnAn как следствие погрешностей при
проведении анализа («псевдопогрешность» EnAn) ….. –
6.2. Детальность и энтропийные характеристики ………..…. 138
6.3. Энтропийные характеристики средних составов и средние
энтропии частных анализов ………………………….. .140
6.4. Границы и «псевдограницы» между областями средних
составов объектов с разными названиями …………. 141
6.5. Еще раз о полноте анализов …………………………… ….142
6.6. «Что такое минерал» и «что такое горная порода» …… 144
Литература ………………………………………….………………146
Заключение …………………………………………………………148
Предметный указатель ……………………………………………151
Приложение 1. RHA-каталог средних химических составов
изверженных горных пород …………………….………….153
Приложение 2. Группа анализов скаполита, имеющих оди-
наковые ранговые формулы OSiNaAlClCa KCSFe и
несколько различающиеся EnAn ………………………… 155
Приложение 3 Последовательность ранговых формул хи-
мического составов минералов как алфавит для классифи-
кации минерального состава некоторых горных пород и
коэффициенты перехода к молекулярным количествам
(от мас. % – К1, от об..% – К2) … …………………………………156
Приложение 4. RHA-каталог выборки минеральных соста-
вов магматических и метасоматических горных пород …….. 160
Приложение 5. Нерешенные задачи развития метода RHA.. 162