關(guān)于大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)信息可視化的研究

韓國中央大學(xué)研究生院產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科視覺設(shè)計(jì)專業(yè)研究室 高立偉

近幾年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，大數(shù)據(jù)時(shí)代來臨。人們的日常生活以及工作中出現(xiàn)了形形色色、各種各樣的數(shù)據(jù)，如何篩選和處理有效的信息，是人們對(duì)數(shù)據(jù)信息提出的新需要。因此，人們對(duì)商業(yè)數(shù)據(jù)的批量計(jì)算以及數(shù)據(jù)倉庫的應(yīng)用等提出了更高的要求。數(shù)據(jù)信息的可視化不但用于科學(xué)的數(shù)據(jù)，而且還廣泛使用于抽象信息，同時(shí)揭示著信息與數(shù)據(jù)間的關(guān)系以及信息背后的規(guī)律。可視化既是一種計(jì)算方法，同時(shí)還能夠把一些非空間的抽象的信息通過映射或轉(zhuǎn)化成為一種直接的、可視的形式來便于人們研究和觀察。

一、關(guān)于數(shù)據(jù)信息可視化的內(nèi)涵及其外延

人們經(jīng)常說的數(shù)據(jù)信息可視化指的是把大量的數(shù)據(jù)、知識(shí)等信息轉(zhuǎn)化成為人類的一種視覺形式。數(shù)據(jù)信息可視化過程中充分運(yùn)用人類對(duì)圖像、圖形等可視模式快速識(shí)別的能力，通過有效的可視畫面，來觀察、研究、分析、操縱、過濾和理解大量的數(shù)據(jù)，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)直接的解釋和分析，形象地表現(xiàn)和模擬大規(guī)模數(shù)據(jù)，以此來發(fā)現(xiàn)或探求數(shù)據(jù)內(nèi)部隱藏的特征以及規(guī)律，從而提高人們對(duì)事物的觀察能力、記憶水平以及理解能力，促進(jìn)人們形成對(duì)某一事物的整體概念。

1989年，Mack in lay和Robertson，Card在其論文《用于交互性的用戶界面的認(rèn)知協(xié)處理器》中第一次提出“ 信息可視化”這一概念。論文指出，由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，促使在用戶界面里使用硬件系統(tǒng)的速度和圖形性能來探索3D 以及動(dòng)畫的可能性提高，為了能夠充分的發(fā)揮其功用，必須研究新的軟件結(jié)構(gòu)來支撐復(fù)雜的多智能體實(shí)現(xiàn)異步交互問題。因此，數(shù)據(jù)信息的可視化是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵點(diǎn)。此后關(guān)于數(shù)據(jù)信息的可視化作為一門獨(dú)立的學(xué)科逐漸成熟起來。數(shù)據(jù)信息可視化在結(jié)合了許多學(xué)科的理論及其方法的基礎(chǔ)上不斷的發(fā)展成長(zhǎng)，數(shù)據(jù)信息可視化技術(shù)能夠明確抽象信息間的關(guān)系。

從本質(zhì)上來說，數(shù)據(jù)信息可視化實(shí)現(xiàn)的是人與信息間的形成的可視化的界面，它是研究人和計(jì)算機(jī)傳達(dá)出的信息以及兩者間互相影響的技術(shù)。數(shù)據(jù)信息的可視化有兩個(gè)基礎(chǔ)，即圖形設(shè)計(jì)與認(rèn)知心理學(xué)。其中圖形設(shè)計(jì)為數(shù)據(jù)信息可視化提供了更具藝術(shù)性的表現(xiàn)方法，為實(shí)際的操作經(jīng)驗(yàn)提出了指導(dǎo)。認(rèn)知心理學(xué)是關(guān)于人們?cè)鯓诱J(rèn)識(shí)與感知世界的理論，其主要研究的是人類的認(rèn)識(shí)與感知信息的過程。數(shù)據(jù)信息可視化的基礎(chǔ)理論便是認(rèn)知理論。數(shù)據(jù)信息可視化的重點(diǎn)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、數(shù)字技術(shù)等手段，把人們無法設(shè)想和想象以及接近或相似的環(huán)境、事物等用動(dòng)態(tài)直觀的形式表現(xiàn)出來，進(jìn)而達(dá)到揭示自然以及社會(huì)發(fā)展規(guī)律的目的。

二、數(shù)據(jù)信息可視化的過程

數(shù)據(jù)信息可視化的過程一般包括信息的組織和調(diào)度、靜態(tài)的可視化、模擬過程以及探索性分析四個(gè)階段。數(shù)據(jù)信息的組織和調(diào)度這一階段主要實(shí)現(xiàn)的是適用于大規(guī)模信息的簡(jiǎn)化模式以及快速調(diào)度。數(shù)據(jù)靜態(tài)可視化這一階段主要實(shí)現(xiàn)的是通過符號(hào)系統(tǒng)來反映信息的質(zhì)量特征、關(guān)系特征和數(shù)量特征。數(shù)據(jù)的模擬過程主要實(shí)現(xiàn)的是通過對(duì)信息的引導(dǎo)、跟蹤、監(jiān)控等來完成信息的分析、處理、維護(hù)和使用，為信息的可視化提供了手段。數(shù)據(jù)的探索性分析主要是通過交互式建模分析、多維分析等為數(shù)據(jù)信息的可視化提供技術(shù)上的支持。

三、提高視覺設(shè)計(jì)能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息可視化的方法

數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)可視化，最為關(guān)鍵的在于提高人們的視覺設(shè)計(jì)水平，將多維的、抽象的數(shù)據(jù)以二維或三維圖形的模式展現(xiàn)在人們的面前，實(shí)現(xiàn)人與信息數(shù)據(jù)的交互。實(shí)現(xiàn)視覺設(shè)計(jì)的方法主要有以下幾種：

(一)基于多維數(shù)據(jù)信息的視覺設(shè)計(jì)

基于多維數(shù)據(jù)信息視覺設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)信息可視化的重要內(nèi)容。目前世界上比較流行的多維數(shù)據(jù)信息視覺設(shè)計(jì)的方法主要有平行坐標(biāo)法、表透鏡法、星圖法、三點(diǎn)矩陣法等。這些方法基本上實(shí)現(xiàn)了多維數(shù)據(jù)的展現(xiàn)，讓用戶能夠從許多側(cè)面對(duì)數(shù)據(jù)展開分析與理解，通過人機(jī)交互過程后，得到需要的可視化的結(jié)果。用戶能夠更加方便的對(duì)數(shù)據(jù)展開觀察和分析，從而獲得有價(jià)值的信息，這就為用戶大大的減少了工作量，提高了工作效率。

(二)基于層次的視覺設(shè)計(jì)

抽象的、多維的信息間的關(guān)系中最普遍的就是層次關(guān)系，最為直觀的層次視覺設(shè)計(jì)的方法就是樹型結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于結(jié)構(gòu)層次的增多或節(jié)點(diǎn)增多，因此這種結(jié)構(gòu)會(huì)占用較大的可視化空間。所以，如何利用有限的視覺空間完整的將數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)出來是層次信息的視覺設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

(三)基于文本的視覺設(shè)計(jì)

鑒于需要處理的信息里大部分都是文本信息，而且文本信息的數(shù)量及其種類也是多種多樣。如何進(jìn)行視覺設(shè)計(jì)，及時(shí)地從浩瀚的文本信息里提取到自己需要的內(nèi)容與知識(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的可視化，是我們需要研究的內(nèi)容。針對(duì)文本信息設(shè)計(jì)主要有兩種；一種是對(duì)單個(gè)文本進(jìn)行的視覺設(shè)計(jì)；另一種是對(duì)大型的文本集合的信息的視覺設(shè)計(jì)。對(duì)于單個(gè)的文本視覺設(shè)計(jì)可以通過進(jìn)行字體設(shè)計(jì)、強(qiáng)化刺激、加大信號(hào)強(qiáng)度、利用文本結(jié)構(gòu)進(jìn)行藝術(shù)設(shè)計(jì)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。針對(duì)大型集合文本而言，視覺設(shè)計(jì)的重點(diǎn)應(yīng)放在主題或相關(guān)內(nèi)容方面。

四、結(jié)語

綜上所述，越來越多的單位或個(gè)人將注意力轉(zhuǎn)移到視覺設(shè)計(jì)中，通過視覺設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的可視化，有利于為人們提供信息背后的規(guī)律與知識(shí)，為信息資源的科學(xué)管理創(chuàng)造根本上的有利條件，而且能夠?qū)⑷藗冸y以想象的信息以及多維的信息，用動(dòng)態(tài)的直觀的方式呈現(xiàn)在人們面前，對(duì)政府、企業(yè)以及個(gè)人等進(jìn)行的科學(xué)研究和決策工作有著重要的作用。

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