Классификационные построения в экологии и систематике - Андреев В.Л.
Скачать (прямая ссылка):
биологов и математиков. Среди первых, например, до сих пор бытует стремление открыть «естественную» систему организмов 135, 48], а создатели «нумерической таксономии» утверждают, что любая классификация будет тем более эффективной, чем больше используется признаков для описания объектов [631. Нередко теория классификации биологических объектов противопоставляется построениям систем-классификаций объектов небиологического происхождения.
Такие модели противоречат подходам, развиваемым математиками и инженерами в связи с проблемами создания искусственного интеллекта. Многое из того, что ими сделано для теории классификации, попросту неизвестно отечественным биологам. Среди последних, в особенности зоологов, приложения математики в зоогеографии и зоологической систематике представляют собой разрозненные попытки применения отдельных методов. Однако и в этих случаях нередко возникают недоразумения, как плата за веру в непогрешимость результатов, полученных по «сложным» формулам.
1.2. Основные этапы построения и исследования систем-классификаций
Любому изучению природных объектов предшествует формирование цели:бесцельное созерцание нельзя назвать изучением. В смысле этой цели дальнейшая работа состоит в том, чтобы выяснить особенности объектов, что отличает и роднит их.
Итак, первым этапом классификационных построений является глубокое проникновение в суть рассматриваемых явлений и выбор соответствующего принципа классификации. Примеры формирования цели и принципов можно найти в параграфах 3.2, 3.6, а также в описаниях конкретных исследований на протяжении всей книги.
Второй этап — установление списка признаков, подлежащих учету на отдельных объектах. При этом необходимо помнить, что в список должны быть включены такие признаки, которые в полной мере характеризуют изучаемые объекты в смысле заданной цели, а измерение или учет их не составляет принципиальных трудностей. Следует исключать такие из них, которые по сравнению с внутриклассовой изменчивостью мало изменяются при переходе от класса к классу и, следовательно, имеют слабые разделительные свойства. При неизвестном числе классов отбрасываются признаки, имеющие малую дисперсию.
К этому вплотную примыкает вопрос о выборе способа измерения или учета признаков. В конечном итоге качество классификации в значительной мере определяется объемом и качеством исходной информации, а эти последние зависят от длины списка, разделительной ценности признаков и точности измерений на объектах.
Эти вопросы обсуждаются в параграфах 2.5, 3.1, 4.1.
Третий этап — отбор объектов и производство измерений. Самое главное требование, предъявляемое к отбору, заключается в том, чтобы выборка обладала репрезентативностью, т. е. по возможности полно отражала Есе исследуемые свойства генеральной совокупности. Никакой математический аппарат не позволяет избежать ошибочных выводов в том случае, когда отбор произведен предвзято и выборки оказываются «нетипичными».
Измерения признаков, как указывалось, должны производиться с такой точностью, какую только допускают технические возможности. Грубые измерения влекут за собой потерю информации.
Способы составления выборок подробно описываются в любых пособиях по биометрии и в данной работе почти не затрагиваются.
Четвертый этап — выбор отношений на множестве описаний объектов, а также мер, порождающих отношения, решающих правил и критериев эффективности, производство вычислений.
Понятия «множество», «отношение», «мера» рассматриваются в параграфах 2.1, 2.2. Для статистических моделей распознавания мерам расстояния между выборками, объектами и выборками посвящена глава 7, решающие правила и критерии эффективности рассматриваются в главе 8. Использование бинарных отношений наиболее подробно описано в параграфах 3.3, 3.4, 4.4, а и-арных отношений — в параграфах, связанных с математической логикой: 2.4, 4.2, 4.3.
В указанных разделах приводятся и подробные вычислительные схемы. Примерам использования различных мер в построениях при неизвестном числе классов (кластер-анализ) посвящены параграф 3.5, а также глава 9.
Пятый этап — построение и анализ структурной схемы системы, в которой связи между элементами соответствуют выполнению отно шений меж ду ними.
Обычный способ представления структурных схем — с помощью графов (§ 2.3) и дендрограмм (§ 3.5). Понятие системы и структурной схемы вводится в параграфе 2.5. Анализ структурных схем проворится в главе 5. Практические примеры построения структурных схем можно найти в параграфах 3.3, 3.4, 3.5, 9.2, 9.3-
Шестой этап — интерпретации, т. е. перенос полученных утверждений с системы-модели на систему-прототип. Выполнение этого этапа связано иногда с неустранимыми трудностями из-за того, что сложность модели всегда меньше, чем сложность оригинала. Успехом исследования в этом плане является построение простой, но легко интерпретируемой модели.
Вопросы интерпретации рассматриваются на практических примерах книги.
Как можно видеть из приведенного перечня, основные кате риалы книги посвящены описаниям четвертого и пятого этапов Такая направленность ее обусловлена несколькими причинами
