Компьютерные методы анализа почерка

Введение

Цели и предпосылки компьютерного анализа почерка

Использование компьютеров для анализа почерка может показаться странной идеей. Благодаря компьютерам или, с точки зрения специалистов по анализу почерка, из-за них мы пишем все меньше от руки. Текст вводится с физической или виртуальной клавиатуры или даже голосом. А для распространенного copy-paste метода написания текстов главным инструментом вообще является компьютерная мышка. Да, изменилась сама технология создания текстов. Авторы преимущественно тексты копируют, читают и тут же и исправляют. Процессы продумывания и написания сливаются в одну процедуру щелканья по клавишам. Раньше текст сначала продумывали. Первый черновик писался в голове – исправлять неудобно. Надо много переписывать. Иначе текст быстро становится необозримым. Кто-то продумывал весь текст целиком. Кто-то только на одну-две мысли вперед. Писали его от руки, уже автоматически. Конечно, в середине какой-то фразы тоже случалось задержаться, чтобы продумать завершение. Но в целом два этапа – создание и написание текста, отделялись друг от друга. Для психологии почерка, кстати, важно, что процесс письма реализуется автоматически с привычной скоростью.

Но странной компьютеризация анализа почерка кажется только на первый взгляд. Это происходит в полном соответствии с известными законами диалектического развития Гегеля. Я имею ввиду закон единства и борьбы противоположностей. Это условие прогресса в любой области. Клавиатурное письмо, появившись и утвердившись как очень эффективное и удобное средство, заняло свою позицию. Сложнейший навык письма от руки, потеснившись, останется в своей нише. Точно также, например, автомобильный транспорт не вытеснил железнодорожный, а самолеты не заменили поезда и автомобили. Все виды сосуществуют вполне мирно. Даже популярность лошадей, но уже форме конного спорта, все более растет в последнее время. Недавно мне довелось изучать отчет о сравнении различных компьютерных программ для ведения заметок и записей, прежде чем они попадут в осмысленный текст. Подавляющее большинство пользователей (порядка 80%) указали, что блокнот и карандаш – самое удобное и популярное средство.

В данной книге мы рассматриваем компьютерный подход к анализу почерка. Он предназначен для поддержки таких дисциплин как психология почерка, криминалистическое исследование почерка, судебная экспертиза почерка, медицина и фармакология. Описываемый подход реализован автором в программной системе HSDetect. Она основана на формализованном подходе к анализу почерка. Система HSDetect включает такие технологии как банки данных, математическое моделирование, экспертные процедуры консолидации данных, статистические методы, графические методы представления данных. Все эти технологии способствуют решению поставленных перед системой задач. Без банка данных и статистических методов невозможно ни провести валидизацию, ни найти новые закономерности психологии почерка. Без процедур консолидации данных не удастся интегрировать анализ почерка с другими методами при включении его в экспертизу или ассессмент. Без математического анализа данных трудно сравнивать почерки или подписи при выяснении их подлинности и определении их авторства. Но в нашем изложении мы не будем привязываться только к этой конкретной реализации, а рассмотрим принципы и методы компьютеризации анализа почерка более широко.

Глава 1. Анализ почерка

Письмо от руки в эпоху дигитализации

«Как часто пишем мы еще от руки?» спрашивает ученый и автор, профессор всемирно известного экономического университета Санкт-Галлена, специалист по коммуникации Мирьям Меккель (Meckel, 2013, pp. 26-28). «Существуют люди, которые еще это делают, например историк Генрих Август Винклер, который пишет свою тысячастраничную Историю Запада от руки. Меня это восхищает, потому что я так уже не могу. Я пишу почти исключительно на компьютере. Это может быть лэптоп, iPad или iPhone. Даже маленькие заметки я записываю иногда электронно и запоминаю их в программном приложении под названием Evernote»1. Точно так может сегодня сказать о себе почти каждый. Но означает ли это, что письмо от руки исчезло. Нет, конечно. Как и всякая технология оно безусловно прошло расцвет и в своем традиционном виде непременно исчезнет. Но еще не сейчас. Сегодня еще невозможно представить человека, который не умеет писать. Более того, грамотность во всех ее аспектах является необходимым условием жизненного успеха (конечно всегда можно найти исключения). Не даром свою ставшую бестселлером книгу немецкие специалисты–педагоги назвали «Кто не пишет, остается дураком. Почему наши дети без письма от руки разучиваются думать» (Schulze Brüning & Claus, 2017).

Мирьям Меккель пишет далее в своей книге: «Когда я пишу текст от руки, происходит что-то по-другому. Это становится созданием текста, и оно предполагает определенную последовательность процессов: сначала продумывание, затем написание. При обработке текста на компьютере, это не совсем обязательно происходит таким же образом. Copy-Paste, перетасовывание целых абзацев, переработка текста Генриха Клейста о формировании мыслей во время разговора (или письма), сделанная в плохом и ложно интерпретируемом смысле, все это вполне проходит на компьютере»2. И еще далее… «Имеет смысл однажды задуматься, что письмо от руки делает с нами. Писательница Сибилла Левитшаров (Sibylle Lewitscharoff) говорит, что все, что с помощью ручки и соответствующих передающих движений записывается, оставляет несравненно более интенсивный двигательный след, который может откладывается в памяти как слова и предложения, чем тот, который возникает при легком касании клавиатуры. Поэтому мы говорим о письме от руки как о технике, относящейся к культуре, которая наряду с чтением является необходимым условием для многих других умений и навыков людей»3.

Почерк как форма и результат письма от руки передает несколько больше, чем просто содержание написанного. Авторы (Schulze Brüning & Claus, 2017, p. 154)4 пишут: «Форма написанного передает нечто больше, чем содержательную информацию. Она передает эмоции и эстетическое впечатление. Письмо от руки – это особенно сложный процесс, которым мозг управляет и в то же время должен быть посредником между визуальным восприятием того, что пишется, и движениями руки при письме.»

Почерк – это не только технология передачи информации, но и культурная ценность, требующая сегодня такой же защиты и бережного отношения как и другие культурные ценности. Поэтому сегодня существуют многочисленные организации и общества по поддержке письма от руки, по сохранению этой традиции в школе. Например, Schreiberlebniswelt5 и Initiative Schreiben6 в Германии, или National Handwriting Association7 в Великобритании. В США, а постепенно и в других странах, отмечают национальный день почерка (National Handwriting Day) 23-го января.

Почерк – это продукт сложнейшей абстрактной деятельности. Именно умение абстрагировать выделяет человека в окружающем мире. Способность передавать знания в абстрактной форме. Конкретные сведения животные умеют получать и передавать друг другу с помощью различных механизмов – звуков, запахов, поведения. Даже памятью, как известно, они обладают. Но только у человека есть умение абстрагировать. Умение с помощью системы специальных знаков фиксировать на бумаге что-то такое, что другой человек прочтет и поймет и через несколько сот лет. Что может характеризовать человека более объективно, чем оставленные им письменные следы? Фотографии и видеофильмы часто сильно искажают образ – влияют фотогеничность и умение позировать. Воспоминания других? Они могут быть интересными, захватывающими, даже во многом справедливыми, но они принципиально не могут быть объективными. Собственные дневники? Но и они не объективны, поскольку представляют образ, создающийся человеком самим о себе. Да и предназначаются дневники часто будущим читателям. Встреча, беседа или даже многолетнее общение, безусловно, позволяет составить наиболее полное представление о человеке. Но если исследуемая личность, недоступна во времени или пространстве? Текст, написанный собственной рукой, представляет собой удивительный объективный материал. Надо только уметь его анализировать. Знаменитый врач-криминалист и судебный психолог Чезаре Ломброзо сформулировал это в свое время следующим образом (Lombroso, 1896): «Почерк предоставляет…очень важное преимущество, поскольку в то время как, другие виды движения сразу исчезают или могут быть зафиксированы только с помощью специальных инструментов, он остается постоянно на бумаге».

Всякий раз, изучая новый образец, удивляешься разнообразию почерков, индивидуальности и неповторимости конкретного почерка. Как получается, что люди, одинаково обучавшиеся письму в детстве, приходят через несколько лет к таким разным формам букв, к такому разнообразному расположению текста на листе. Большинство людей относятся к почерку равнодушно, не задумываясь, привычно используют свое умение писать. Раздражаясь, когда через месяц пытаются разобрать написанное. Профессиональные почерковеды, конечно же, воспринимают тему по-другому. Для них почерк – это одно из явлений общечеловеческой культуры. Когда-то люди обходились без письменности. Потом она появилась. В различных формах: мнемонические знаки, рисунки, иероглифы, буквы. Сначала лишь избранный круг использовал письмо. Постепенно, столетие за столетием, умение читать и писать стало распространяться. Особенно после изобретения книгопечатания. Абсолютно в соответствии с законами диалектики. Единство и борьба противоположностей – печатные тексты дали решительный толчок развитию грамотности и, вместе с ним, умению писать от руки. Сейчас мы возвращаемся к тому, что снова лишь все более узкий круг людей будет профессионально владеть этим навыком. Все больше необходимость читать и писать в повседневной жизни заменяется простой привычкой понимать пиктограммы и эмотиконы в программных аппликациях и в социальных сетях, в аэропорту и на вокзале, в учреждениях.

Практика письма от руки ручкой на бумаге, по всей вероятности, когда-нибудь исчезнет. Исчезнет в нынешней форме. Возможно стилус и планшет продлят жизнь почерка, поскольку специалисты предсказывают через несколько лет отказ от клавиатура как средства ввода данных и замену ее более удобными для человека гаджетами. Исчезнет или почти исчезнет почерк в практическом смысле. Но навсегда останется в культурно-историческом.

Посмотрим на письмо от руки прагматически, как на технологию сохранения и передачи информации. Технологии развиваются по схожей траектории. Достигнув своей зрелости и высшей точки, они начинает постепенно терять свое значение. Некоторые затем полностью заменяются новой технологией и забываются. Другие остаются в своей нише. Третьи адаптируются, меняют свою форму и находят новое применение. Очевидно, что письмо от руки как технология свою верхнюю точку прошло. Но оно явно относится к группе уцелевших. Представить сегодня человека, который не умеет писать, трудно. Сегодня мало кто пишет целые страницы текста от руки, но пометки на документах, записки, конспекты и записи лекций, личные дневники, записи на флипчартах и досках на семинарах. Да и автобиографии, и объяснительные записки чаще соответствующие администрации требуют написать, а не напечатать. В общем, эта технология свою нишу имеет. Адаптируется она за счет упрощение школьных прописей и все большего распространения письма от руки на электронных устройствах.

К технологической можно добавить и романтическую составляющую. Филип Хеншер с своей книге «Пропавшие чернила» (Hensher, 2012) называет о письмо от руки «теплой технологией». Он пишет: «Технологии бывают теплыми или холодными, привязанные к нам, со своими личными характеристиками, или простые, мертвые, заменимые инструменты, которые мы берем а затем выбрасываем. Ручка для письма была с нами на протяжении таких многих тысячелетий, что кажется те только теплой, но почти живой, как дополнительный палец.»8

Дискуссия о письме от руки

Можно приводить различные аргументы в пользу и против письма от руки. Это делают авторы в многочисленных научных и популярных публикациях, особенно, когда обсуждают преподавание рукописи в школе. Ниже мы коротко эти аргументы рассмотрим. Но даже несмотря на них, нам достаточно уже того, что почерк остается важным элементом нашей жизни и уникальным образом отражает индивидуальность человека. Это используется в почерковедении для его идентификации, в психологии почерка для его характеристики и в медицине для отслеживания происходящих с ним физиологических изменений.

В последнее время появилось много публикаций, посвященных роли письма от руки в образовании. Это не случайно – несколько лет назад по многим странам прокатилась волна вымывания из обязательной школьной программы обучения письму курсивом, т.е. рукописному письму. Учеников разумеется учат читать и писать. Они продолжат пользоваться, наряду с компьютерами, ручкой и бумагой. Тенденция включает два аспекта. Первый, ведется разработка и внедрение новых, упрощенных прописей. Второй, отменили требование писать слитно и убрали часы по обучению письму. Считается, что дети сами как-то научатся писать, а как – не важно, поскольку они все-равно в основном используют электронные средства. Главное, чтобы их рукописные тексты были читабельны, т.е. разборчивы, и чтобы он мог писать с приемлемой скоростью. Нигде письмо от руки разумеется не запрещают. Решение отдается школам. Просто это умение не является больше обязательным. Сейчас уже появились результаты этого изменения и их анализ. Стало очевидным, при кажущейся практичности такого подхода, что именно ученики при этом теряют. Об этом, в частности пишут авторы уже упомянутой книги с довольно провокационным названием «Кто не пишет, остается дураком. Почему наши дети без письма от руки разучиваются думать» (Schulze Brüning & Claus, 2017). Поэтому в некоторых странах стали робко возвращать обязательное обучение письму. Это, например, произошла уже в девяти штатах США.

Аргументация за отказ от прописи

Во некоторых колледжах активизируется движение за переход полностью на компьютер. Это может показаться вполне справедливым – облегчает жизнь и студентам и преподавателям. Последним не надо разбирать неумелые, в силу недостаточной тренированности, каракули. Поэтому часто аргументируют тем, что обучение письму от руки в школе – это ненужная потеря времени. Это время следует посвятить обучению работе с клавиатурой, фактически вытеснившей письмо от руки, и другим предметам. Я бы тоже с этим согласился. Но у меня есть два вопроса. Первый: действительно ли знают сегодняшние школьники, сэкономившие время на прописи, больше, чем их сверстники-предки? Т.е. они конечно знают больше благодаря цифровым источникам информации. Но это помимо школы, это не благодаря школе и ее прагматической программе. Второй: чему должна учить школа? Конкретным знаниям и умениям или культуре? Не задача ли школы начальной, да и высшей, развивать интеллект и умение самому обучаться новому, умению адаптироваться к новым техническим возможностям?

Учителя и специалисты, выступающие против сохранения прописи в школе, апеллируют к тому, что для многих учеников упражнения по письму становятся «пыткой». Они ненавидят и боятся их. Но весь многовековой опыт обучения показывает, что тот, кто учится и успевает хорошо, как правило, успешен по всем или большинству предметов. Его прогресс не зависит от того, требуют ли от него писать вручную на бумаге, печатать на клавиатуре ли писать стилусом. Так, например, исследование (Feng et al., 2017) показывает, что скорость письма и печатания у учеников сильно коррелированы. Кто хорошо печатает, тот и хорошо пишет, у него нет с этим проблем. Обучение письму нисколько не отвлекает от получения навыка печатания. А методику обучения чтению и письму конечно нужно постоянно совершенствовать, в частности, использую электронные средства.

Другой коллектив ученых (Kiefer et al., 2015) исследовал две группы младших школьников, самых начинающих. Их обучали буквам и словам. Всего провели 16 уроков. В первой группе дети обучались на компьютере, щелкая по клавиатуре. Во второй группе они писали буквы на бумаге. Никаких преимуществ у первой группы не установлено. Наоборот, умение писать и отчасти читать слова, оказалась у них намного (статистически значимо) хуже. Это еще раз подтвердило связь между эффективностью работы разных органов (в данном случае между тонкой моторикой руки и глазами). Письмо от руки развивает и способствует ее повышению, а не просто отвлекает ресурсы учеников на ненужные упражнения.

Итак, единственный, хотя и весьма весомый аргумент против письма от руки – это тот, что данный навык не нужен ни школьникам при обучении, ни взрослым в их профессиональной деятельности. Но так ли это в действительности? Что теряют и школьники, и взрослые, отказавшись от ручки и бумаги? Об этом ниже.

Аргументы в поддержку письма от руки

Важное значение для обучения и развития детей

Важнейшее значение для развития учеников имеет письменно-двигательная активность. Причем развитие многоаспектное. Его никак нельзя игнорировать. Умения писать влияет не только непосредственно на письмо, но и на освоение других предметов в школе. Исследование (James & Engelhardt, 2012) с помощью магнитно-резонансной томографии показало, что при письме и работе на клавиатуре задействованы разные разделы мозга. И это не удивительно: на клавиатуре каждый символ реализуется одним и тем же движением, нажатием на клавишу. Каждая буква при письме выполняется различно с точки зрения моторки и соответствующей программы в головном мозге.

Улучшает чтение. Многие авторы подчеркивают связь между письмом и чтением. Эти две разные системы, которые постоянно коммуницируют друг с другом, причем предсказуемым образом (Berninger et al., 2002). Авторы проводили свои исследования в течение десятилетий. Развитие письменно-двигательного навыка положительно влияет на чтение на самых ранних стадиях обучения (Longcamp et al., 2008).

Положительно влияет на рабочую память. Рабочая память на уровне отдельных слов и фраз является во многом определяющим фактором успешного освоения языковых знаний. В нескольких исследованиях было показано, что письмо от руки способствует более эффективной работе памяти. Ученики лучше запоминают и осваивают слова и предложения, когда пишут от руки по сравнению с набором текста на компьютере или на виртуальной клавиатуре сенсорного экрана. Подобного рода исследований довольно много. Это, например, (Berninger et al., 2010; Mangen et al., 2015).

Улучшает грамотность. Ученики, пишущие больше от руки, демонстрируют лучшую грамотность (Dinehart, 2014). Это, естественно, не только потому, что они не могут использовать орфографическую и грамматическую поддержку на компьютере, а потому, что развитие письменно-моторной активности способствует их общему развитию.

Улучшает качество текстов. Улучшение общего качества текстов, включая не только грамотность, но и богатство языка, и четкость изложения мыслей отмечают, например, (Jones & Christensen, 1999; Christensen, C. A., 2005; Medwell et al., 2009).

Положительно влияет на успехи в учебе. Высокая выработанность почерка у школьников, хорошее владение письмом от руки положительно связаны с успехами в учебе (Dinehart, 2014). Конечно трудно однозначно утверждать, что письмо от руки непосредственно положительно влияет на успехи в учебы, поскольку может быть просто, кто хорошо учится, тот осваивает и письмо наряду с другими предметами лучше. Но, по крайней мере, качество почерка может явиться хорошим индикатором и предсказателем будущих академических успехов (Grissmer, et al., 2010; Mangen & Balsvik, 2016).

Понятно, что в современной школе необходимо обучать обоим методам письма – от руки и на клавиатуре. Но пока еще неясно, как это оптимально делать, с какого метода начинать и в какой пропорции учить. Многочисленные дидактические эксперименты в разных странах и школах, дают очень противоречивые результаты.

Улучшенное когнитивное восприятие

Это особенно заметно на студентах университетов и колледжей. Проводились многочисленные исследования, в которых сравнивались студенты, конспектирующие лекции или просто делающие свои заметки от руки, с теми, кто работает исключительно на компьютере. Скорость работы и тех, и других примерно одинакова, но все-таки от руки пишут чуть быстрее (Manzi et al., 2017). Те, кто работает на компьютере, в большей степени просто дословно записывают за лектором. Пишущие от руки успевают обрабатывать в голове смысл и используют разумные сокращения. Это приводит к тому, что у них повышается внимание (Manzi et al., 2017) и они демонстрируют более хорошее понимание сути материала (Mueller & Oppenheimer, 2014; Aragón-Mendizábal et al., 2016). При этом отдельные детали и факты обе группы воспроизводят одинаково. То, что исследовано в основном на студентах, разумеется относится и к профессиональной деятельности. При работе на компьютере часто проявляется тенденция к одновременному выполнению нескольких заданий (multitasking): человек не только занят предметом лекции или обсуждения, но еще ищет информацию в интернете, общается в чатах, реагирует на имейлы и т.д. Понятно, что внимание дополнительно рассеивается.

Успокаивающее, терапевтическое и медиативное действие

Письмо от руки оказывает успокаивающее действие. Это одна из причин, по которым его используют в психологической терапии. Очень интерес опыт по эмоциональному письму по методу Пеннебейкера (Kacewicz et al., 2007). В принципе, тексты в этой терапии можно писать и на компьютере, но эффект при этом может сильно снизится. Письмо от руки как форму необходимой ежедневной медитации упоминал еще Рудольф Штайнер, основоположник антропософии.

Удобство

Написать что-то от руки во многих случаях быстрее и удобнее. Собственно именно это в первую очередь приводит к тому, что данная технология имеет свою нишу. От руки мы можем более свободно комбинировать текст, рисунки, схемы, более свободно размещать их на листе. При этом не важно, какие носители и инструменты мы используем – бумагу и карандаш или планшет и электронную ручку. Удобство письма от руки может показаться второстепенным и не очень-то научным аргументом. Однако именно он, а не польза от обучения письму будет решающим для сохранения этой технологии хранения информации и коммуникации.

Недоступность электронных устройств

Электронные устройства могут быть в какой-то момент недоступны. По самым разным причинам. Здесь можно дать простор фантазии и вспомнить множество реальных случаев. Поэтому важно иметь запасную системы для записи информации.

Безопасность

Все, что пишется на компьютере или смартфоне так или иначе попадает в сеть или, по крайней мере, доступно из сети. Причем из любой точки мира. Всякая защита работает до тех, пока ее не взломали. Рано или поздно это происходит. Понятно, что далеко не для всякой информации это действительно существенно. Но надо понимать, что принципиально она не находится в абсолютной безопасности. Текст, написанный от руки, обеспечивают необходимую конфиденциальность. Сегодня это возможно еще не очень сильный аргумент, но со временем, с развитием технологии его значение будет только усиливаться.

Индивидуальный стиль

Письмо от руки способствует проявлению индивидуальности. Почерк каждого человека уникален и несет в себе некий портрет его владельца. Вследствие этого часто даже в рекламных целях используют рукописные послания. Написанное от руки поздравление носит более индивидуальный, теплый характер. Это давно поняли. Поэтому существуют фирмы, в которых специалисты-каллиграфы пишут для клиентов приглашения или поздравления их почерком. Существуют фирмы, в которых можно заказать компьютерный фонт в виде вашего почерка9. Именно индивидуальность, неповторимость лежит в основе как психологии почерка, так и почерковедения. Почерк фактически является средством передачи кодированной информации о человеке.

Дополнительное диагностическое и терапевтическое средство

Почерк давно используется как дополнительное средство для диагностики некоторых физических и психических заболеваний. Разумеется с большой осторожностью. Точнее даже не для диагностики, а как некий индикатор, того, что то или заболевание может иметь место. Преимущество использования почерка – ранняя индикация, когда о медицинских или психологических инструментах еще не встает вопрос, так как никаких проявлений заболевания еще нет.