Вступна замітка запрошених редакторів Олівера Бімбера (Oliver Bimber) і Карла Чанга (Carl Chang) називається «Обчислювальна археологія - воскресіння минулого з використанням сучасних інструментальних засобів» (Computational Archaeology - Reviving the Past with Present-Day Tools). У всьому світі велика частина нашої історії - у вигляді архітектурних пам'яток, артефактів та інших культурних цінностей - все ще прихована під землею або водою, проте нові обчислювальні засоби дозволяють виявляти і аналізувати цю приховану інформацію. Замість хлиста і мачете сучасний Індіана Джонс використовує мікрофокусную рентгенівську комп'ютерну томографію, магнетометр, тривимірне і «солідарності» (Light Detection And Ranging, LiDAR) сканування, геоінформаційні системи, іммерсійну візуалізацію, аналіз зображень і комп'ютерну графіку. І все це не менш захоплююче, ніж блокбастерного пригоди колишнього Індіани.
Автори першої тематичної статті «Використання обчислень для дешифрування першого відомого комп'ютера» (Using Computation to Decode the First Known Computer) - Майк Едмундс (Mike Edmunds) і Тоні Фріт (Tony Freeth). Здається природним, що вчені використовують комп'ютери для вивчення найдавнішого відомого «комп'ютера» - механізму Антикітери (Αντικθηρα), зробленого в Стародавній Греції. З технічної точки зору цей механізм скоріше є спеціалізованим астрономічним калькулятором, але його конструкція досить складна. Для вивчення Антикітери вчені вже перепробували масу обчислювальних інструментів: прості електронні таблиці, аналіз зображень, симуляцію і анімацію. Після більш ніж столітніх досліджень функції цього обчислювача нарешті вдалося добре зрозуміти.
Історія виявлення Антикітери добре відома. У 1900 році нирці за губками виявили залишки стародавнього корабля з острова Антикітери в Середземному морі; історики датували ці залишки приблизно 80-60 роками до н. е. Багате вміст цієї археологічної знахідки зараз демонструється в Афінському національному археологічному музеї. Після кількох місяців роботи в музеї вдалося розкрити один із знайдених артефактів (поїдену корозією брилу бронзи), всередині якого виявилися бронзові шестерінки, хоча до цього відкриття не було доказів існування технології металевих шестерень в античному світі. Подальше вивчення, фрагментація і очищення дозволили виявити внутрішню структуру пристрою і напис давньогрецькою мовою, яка чітко позначала, що пристрій мав родинні зв'язки з астрономією і датувалися II століттям до н. е. Німецький філолог Альберт Рем в 1905 році першим з'ясував, що механізм Антикітери був астрономічним обчислювальним пристроєм, що має 30 шестерень.
У 2005 році міжнародний колектив учених ініціював проект з дослідження механізму Антикітери для отримання нових даних за допомогою застосування сучасних методів візуалізації та аналізу до збереженими фрагментами механізму. До теперішнього часу зусилля цього колективу дозволили отримати докладне зображення поверхні пристрою і виконати рентгенівську комп'ютерну томографію його фрагментів (рис. 1). Ці зусилля призвели до виявлення нових характеристик механізму, дозволили по-новому зрозуміти його загальну структуру і розшифрувати безліч нових написів.
Статтю «Від городищ Підвищення рівня обізнаності: як комп'ютерна технологія формує археологічну практику» (From Sites to Landscapes: How Computing Technology Is Shaping Archaeological Practice) представили Юджин Чинь (Eugene Ch'ng), Генрі Чепмен (Henry Chapman), Вінс Геффні (Vince Gaffney ), Філ Меджетройд (Phil Murgatroyd), Кріс Чепмен (Chris Gaffney) і Вольфганг Ньюбайер (Wolfgang Neubauer). Велика частина вчених одностайна в тому, що археологія відтворює минуле на основі непрямих фактів. Прикладом може служити розкопана кераміка - черепок античного судини може багато розповісти про які використовували його людей і суспільстві, в якому вони жили. За якістю кераміки можна судити про суспільне становище її власника, функціональне призначення говорить про економічну роль поселення, а декоративні фігури можуть навіть ілюструвати соціальні зв'язки. Однак, врешті-решт, керамічні посудини - це не люди, і археологи повинні в значній мірі покладатися на ланцюжки теоретичних міркувань або експериментальних спостережень, щоб зробити висновки про природу давніх спільнот на основі виявлених артефактів.
У своїй книзі Classical Landscape With Figures: The Ancient Greek City and Its Countryside британський археолог Робін Осборн досліджує двоїсту природу археології. З одного боку, в археології вивчаються люди і їх діяльність; з іншого - для забезпечення більшої частини цих даних в значній мірі використовуються інші наукові дисципліни. Зокрема, для підтримки хронології застосовуються технології абсолютного датування (absolute dating), для отримання даних про економіку раніше існуючих спільнот - палеонаука, а кліматологія і чисельні науки - для об'єднання величезних обсягів фізичних даних, одержуваних в результаті розкопок або дослідження ландшафту.
Не дивно, що протягом останніх двох десятиліть все більшу роль в археологічних дослідженнях грають ІТ, про що свідчать, зокрема, зміни в тематиці традиційної міжнародної конференції Computer Applications and Quantitative Methods in Archaeology. Комп'ютерні технології не тільки дозволяють значно збільшити масштабність роботи археологів, а й роблять доступними для аналізу величезні обсяги виключно точних даних (рис. 2). Однак для забезпечення реальної можливості роботи міжнародного співтовариства археологів з величезними загальними наборами даних потрібно вирішити ряд серйозних проблем.
Статтю «Тривимірне моделювання культурної спадщини: за межами плоскої візуалізації» (3D Models for Cultural Heritage: Beyond Plain Visualization) написали Роберто Скопин (Roberto Scopigno), Марко Каллієра (Marco Callieri), Паоло Сіньені (Paolo Cignoni), Максімаліано Корсини (Massimiliano Corsini ), Маттео Деллепіане (Matteo Dellepiane), Федеріко Понкі (Federico Ponchio) і Гвідо Ранзуглія (Guido Ranzuglia). Технології створення цифрових моделей зазнали вражаючу еволюцію - спочатку розроблені для підтримки індустріальних додатків, таких як швидка розробка пілотних варіантів різних систем, вони ідеально підходять для збереження і відновлення культурної спадщини (Cultural Heritage, CH). Наприклад, багато технологій, розроблені для тривимірного сканування, виявляються корисними для створення цифрових моделей артефактів CH.
проект Digital Michelangelo Project поклав початок використанню комп'ютерної графіки в області вивчення CH, і ці технології продовжують удосконалюватися. Тепер можна оцифровувати як найдрібніші артефакти (дорогоцінне каміння чи фрагмент стародавнього кам'яного інструмента), так і окрема будівля або цілий історичний місто, забезпечуючи дослідників зображеннями з дуже високою роздільною здатністю і точністю. Також вдалося скоротити час сканування і подальшої обробки даних і загальну вартість процесу. У цих технологій є потенціал для реального розвитку вивчення культурної спадщини, і їх вплив може стати порівнянним з тим впливом, яке надало на область вивчення CH поява фотографії в кінці XIX століття. Однак такі просування стануть можливі тільки при більш широкої доступності технології тривимірного сканування. Для цього, в свою чергу, знадобляться недорогі пристрої і методи тривимірного сканування, засновані на цифровій фотографії подібно використовуваним в веб-сервісі Arc3D. Ключову роль в розширенні поширення цифрових моделей в області CH будуть також грати вільно доступні засоби обробки тривимірних даних, такі як інструментарій MeshLab .
Сьогодні більшість додатків CH забезпечує різні форми візуалізації, зокрема мультимедійні презентації з використанням десктопів і музейних інформаційних терміналів, а також відеофільми, отримані із застосуванням комп'ютерної анімації. При використанні ПК загального призначення і потокової передачі даних на основі Web можна буде в реальному часі візуалізувати моделі, що складаються з десятків мільйонів геометричних компонентів.
Незважаючи на великий потенціал візуалізації, вчені і практики розцінюють отримання цифрових зображень тільки як проміжну мету - більш серйозною проблемою є створення нових інструментальних засобів, заснованих на використанні тривимірних моделей і допомагають дослідникам оцінити стан артефакту або спланувати і задокументувати його відновлення. Роботи минулих років демонструють корисність 3D-моделей при вирішенні двох найважливіших завдань.
- Вивчення творів мистецтва. Вчені можуть створити нові процеси, щоб виконувати деякі дослідження прямо над цифровими копіями, що дозволяють отримувати нові знання.
- Підтримка архівації знань. Тривимірні цифрові моделі можуть використовуватися для анотування, індексації, вибірки, візуалізації і порівняння знань, отриманих при вивченні і аналізі творів мистецтва.
У статті наводиться кілька прикладів робіт, що показують, яким чином 3D-моделі можуть впливати на діяльність вчених, музейних працівників та реставраторів.
Вид Петрович (Vid Petrovic), Аарон Гіддінг (Aaron Gidding), Том Випих (Tom Wypych), Фалко Каестер (Falko Kuester), Томас ДеФант (Thomas DeFanti) і Томас Леві (Thomas Levy) представили статтю «Вирішення проблеми лавини археологічних даних» (Dealing with Archaeology's Data Avalanche). Археологія знаходиться в межах того напрямку, який Джим Грей назвав електронної наукою (eScience), - так званої «четвертої парадигми» наукових досліджень, відповідно до якої відкриття робляться під впливом науки обробки даних (data-intensive science). Ми переживаємо захоплюючий період змін, тісно пов'язують археологію з комп'ютерної наукою і технікою.
Досягнення археології все більше залежать від того, наскільки успішно вдається обробити величезні обсяги цифрових даних, отриманих під час польових досліджень. У 1999 році Міждисциплінарний науковий центр мистецтв, архітектури та археології Каліфорнійського інституту телекомунікацій та інформаційної технології в Сан-Дієго застосував польове топографо-геодезичне обладнання та цифрові фотокамери для точної фіксації даних про археологічні об'єкти. Обидві ці технології використовувалися в реальному часі під час розкопок і складанні карт. Вихідною метою застосування цієї методології було забезпечення більш точних археологічних даних, отриманих в близькосхідних експедиціях, для їх подальшого дослідження в університеті. З огляду на те, що цей регіон протягом більш ніж сторіччя був схильний до війнам і революціям, можливість фіксації і збереження даних культурної спадщини в цифровому форматі особливо важлива.
В останнє десятиліття обсяги даних, що генеруються при виконанні проекту, стали експоненціально зростати через все більшого використання нових для археології діагностичних та аналітичних інструментальних засобів, таких як лідарні сканери, бортові платформи отримання зображень, оснащені цифровими фотокамерами з високою роздільною здатністю, тривимірні сканери високої роздільної здатності, рентгенівська флюоресценція і спектроскопія на основі перетворень Фур'є в інфрачервоній області. Ці технології значно полегшують дослідникам збір великих наборів даних, однак використання всього масиву даних проблематично, тому розроблена система, що інтегрує всередині інтерактивної візуальної аналітичного середовища дані про артефактах, що накопичуються в геоінформаційної системи, з даними, отриманими при тривимірному скануванні артефактів. Ця система дає дослідникам можливість повторного віртуального відвідування археологічних об'єктів, повністю забезпечуючи їх раніше зафіксованими даними.
Остання стаття тематичної добірки називається «Підтримувана комп'ютерами археологічна лінійна графіка» (Computer-Assisted Archaeological Line Drawing), а її автори - Ренью Лі (Renju Li), Тао Люо (Tao Luo), Хонгбін Жа (Hongbin Zha) і Вей Лі (Wei Lu). Точне документування відкриттів є важливим завданням археологічних досліджень - фотографії місць і об'єктів розкопок зазвичай доповнюються схематичними малюнками, на яких фіксуються геометричні характеристики, що не передаються на фотографіях. Малюнки планів місць розкопок, розрізів і артефактів стають суттєвою складовою археологічних звітів.
Традиційні методи двомірної лінійної графіки, в основному, базуються на ручній роботі, підвищуючи трудомісткість і збільшуючи час підготовки звітів (рис. 3). З використанням комп'ютерних технологій, особливо, технологій збору тривимірних даних і реконструювання об'єктів, археологи можуть створювати цифрові моделі поверхонь об'єктів з високою роздільною здатністю (рис. 4). Потім вони можуть отримати з моделі тривимірні лінії і згенерувати малюнок з мінімальними затратами. Цей новий метод дозволяє значно підвищити ефективність складання і точність археологічних дослідницьких звітів.
Поза тематичної добірки в липневому номері опубліковані дві великі статті. Стаття, написана Дакінгом Жангом (Daqing Zhang), Біном Гуо (Bin Guo) і Жівеном Ю (Zhiwen Yu), називається «Поява громадського і общинного інтелекту» (The Emergence of Social and Community Intelligence). В останнє десятиліття спостерігається феноменальне зростання числа служб соціальних мереж, широке розповсюдження мобільних телефонів, оснащених сенсорними пристроями, все більш часте використання GPS у всіх видах транспорту і інтенсивне впровадження сенсорних мереж. Всі ці досягнення призводять до небаченого накопичення цифрових трас, що залишаються людьми при взаємодії з кібернетичними просторами. Громадський і общинний інтелект (Social and Community Intelligence, SCI) - нова галузь досліджень, що спирається на можливість збору та аналізу цих трас для виявлення патернів людської поведінки і динаміки співтовариств. Широта, глибина і масштабність мультимодальних змішаних джерел даних забезпечують можливість компіляції цифрових трас в вичерпну картину різних аспектів повсякденного життя людей, дозволяють по-новому поглянути на життя людей і функціонування організацій і співтовариств, і забезпечують можливість ввести нові служби в галузях охорони здоров'я, охорони громадського порядку , управління міськими ресурсами, контролю навколишнього середовища та управління транспортом.
Для розуміння потенціалу SCI можна розглянути види діяльності в типовому університетському кампусі, де студентам часто потрібно спонтанно визначати місцезнаходження партнерів по спорту або приміщень для занять - їм бажано миттєво отримувати відповіді на запитання на кшталт: «Коли прибуде наступний автобус на зупинку, найближчу до бібліотеки?» або «Хто знаходиться на цій зупинці?». У таких випадках забезпечення подібних послуг - це розкіш, але якщо виникає, наприклад, пандемія типу свинячого грипу H1N1, воно стає необхідною. Організації охорони здоров'я повинні мати можливості для швидкого виявлення осіб, з якими мав контакт передбачуваний носій інфекції, коли і де мали місце ці контакти. З використанням наявної технології як і раніше важко відповідати на питання про активність окремих громадян, взаємодіях груп і динаміці спільнот.
SCI може зробити таку інформацію доступною на основі аналізу потоків даних, що збираються з сенсорних пристроїв мобільних телефонів, автобусних GPS-пристроїв, шлюзів локальних мереж всередині будівель і інтернет-додатків, таких як соціальні мережі. У разі пандемії система SCI могла б надати дані про час контактів з носіями інфекції, можливих місцях контактів (офіс або автобус), про персональні і ділові зв'язки носія інфекції.
Розвиток SCI засноване на результатах родинних дослідних областей, таких як соціальний комп'ютинг (social computing), інтелектуальний аналіз реальності (reality mining) і міський комп'ютинг (urban computing), однак при цьому у області SCI є власні потреби в інфраструктурі, даних, технології та додатках . На відміну від соціального і міського комп'ютингу SCI аналізує дані, що надходять з трьох джерел: інтернет-сервіси і Web-додатки, статична інфраструктура, сенсорні і мобільні пристрої.
Можна очікувати появи багатьох додатків SCI, для підтримки яких необхідна загальна системна інфраструктура, що забезпечує однаковий доступ до різних пристроїв і програмного забезпечення, а також підтримує швидку розробку додатків. Прототип такої інфраструктури розроблений авторами статті.
Остання велика стаття Липневій номера написана Мохаммадом Техраніпуром (Mohammad Tehranipoor), Хасаном Салманов (Hassan Salmani), Ксюху Жангом (Xuehui Zhang), Ксяоксяо Вангом (Xiaoxiao Wang), Рамеш каррі (Ramesh Karri), Джеявіяном Раджендраном (Jeyavijayan Rajendran) и Куртом Розенфельдом (Kurt Rosenfeld) і називається «Довірча апаратура: виявлення троянів і проблеми проектування з урахуванням вимог надійності» (Trustworthy Hardware: Trojan Detection and Design-for-Trust Challenges). Уразливості сучасного процесу розробки інтегральних схем призводять до серйозних проблем у військових, фінансових, транспортних та інших критично важливих системах через можливих загроз з боку апаратних троянів. Зловмисник може привнести в схему трояна, який в деякий момент часу призведе до непрацездатності або руйнування системи. Або ж ворог може впровадити з'єднувальні елементи або інші компоненти, що витримують тестування, але відмовляють раніше очікуваного кінця часу життя інтегральної схеми. Апаратні трояни можуть також призвести до витоку з системи конфіденційної інформації.
Трояни можуть реалізовуватися у вигляді апаратних модифікацій спеціалізованих інтегральних схем (Application-Specific Integrated Circuit, ASIC), комерційних серійних компонентів, мікропроцесорів, мікроконтролерів, мережевих процесорів, процесорів обробки сигналів або модифікацій мікропрограм, наприклад бітових потоків програмованої вентильної матриці. Обговорення різних видів апаратних троянів наводилося в статті, опублікованій в журналі Computer в жовтні 2010 року.
Щоб гарантувати справжність використовуваної інтегральної схеми, потрібно або зробити надійним процес проектування і розробки, або забезпечити відповідну перевірку на стороні клієнта. Оскільки для реалізації першого підходу необхідна наявність довіреної центру проектування і відповідних виробничих потужностей, він представляється дорогим і економічно неможливим. З іншого боку, для реалізації другого підходу потрібно тільки перевірити відповідність виготовленої інтегральної схеми вихідним функціональним та принцип роботи даного.
Всього найкращого, Сергій Кузнецов .
» або «Хто знаходиться на цій зупинці?