以傳播意圖為導(dǎo)向的知識(shí)可視化設(shè)計(jì)探究

[摘 要] 文章從設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)的角度出發(fā)，探討了知識(shí)可視化設(shè)計(jì)的內(nèi)涵以及“信、達(dá)、雅”的基本原則；歸納總結(jié)了圍繞“知識(shí)采集”、“意圖確立”、“可視化映射”、“創(chuàng)意草圖”、“知識(shí)圖表”五大環(huán)節(jié)的知識(shí)可視化設(shè)計(jì)流程與方法；并通過對“美國大選”選舉地圖可視化設(shè)計(jì)案例的分析，提出意圖導(dǎo)向型知識(shí)可視化設(shè)計(jì)的重要作用。

[關(guān)鍵詞]知識(shí)可視化設(shè)計(jì)；意圖導(dǎo)向型；傳播；認(rèn)知

[中圖分類號(hào)]TB472；J511 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1008—1763（2017）03—0150—05

Abstract：From the perspective of artistic design and cognitive psychology，this paper is to discuss the connotation of knowledge visualization design and fundamental principles of faithfulness，expressiveness and elegance；it makes a generalization on the process and method of five steps of knowledge visualization design centering on knowledge collection，intention ascertainment，visualization mapping，idea sketch and infographic；also，with a visualization design case analysis of the electoral map of American Presidential Election，it points out the importance of intention-oriented knowledge visualization design.

Keywords：knowledge visualization design；intentionoriented；communication；cognition

一 知識(shí)可視化設(shè)計(jì)的由來

1975年美國心理學(xué)家帕維奧（Paivio）在其關(guān)于長時(shí)記憶的雙重編碼理論中提及：表象系統(tǒng)相較于語義系統(tǒng)在對信息的加工過程中具有一定的優(yōu)勢，即人類大腦對于形象材料的記憶效果和記憶速度要遠(yuǎn)好于語義記憶。通過大腦的視覺系統(tǒng)，我們可以迅速的識(shí)別、貯存、回憶起圖形信息，本能地將圖形信息中的理念轉(zhuǎn)化為長期記憶。視覺感知相對發(fā)達(dá)這一人類的天性決定了我們在生理上更傾向于閱讀圖形信息，人類大腦精準(zhǔn)的視覺輸入幫助我們更快速地抓取視覺特征并理解圖像知識(shí)。伴隨信息社會(huì)的快速發(fā)展，知識(shí)的傳播方式逐步由文字傳播轉(zhuǎn)為視覺傳播，由傳統(tǒng)的語言主因型文化向圖像主因型文化轉(zhuǎn)變[1]。如果不使用圖形而只用文字表達(dá)出相同的信息，就算使用非常多的文字解釋，也很難達(dá)到可視化圖形傳達(dá)信息的清晰程度[2]。作為一種通過交互式視覺表現(xiàn)的方式將思維進(jìn)行外化呈現(xiàn)的過程[3]，可視化（Visualization）在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生，并迅速成為各學(xué)界、業(yè)界熱捧的觀點(diǎn)和研究方向。

全球化、大數(shù)據(jù)浪潮席卷下的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，人們每一天都被淹沒在信息的海洋里。體量龐大和高度復(fù)雜化的社會(huì)知識(shí)，不僅造成人類快速認(rèn)知的訴求得不到滿足，更為用戶在主動(dòng)學(xué)習(xí)獲取知識(shí)的過程中帶來巨大負(fù)擔(dān)。知識(shí)可視化（Knowledge Visualization）是在科學(xué)計(jì)算可視化、數(shù)據(jù)可視化、信息可視化基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的新興研究領(lǐng)域，應(yīng)用視覺表征手段，促進(jìn)群體知識(shí)的傳播和創(chuàng)新[4]。除開在可視化對象與可視化目的上的不同外，知識(shí)可視化與數(shù)據(jù)、信息可視化還有著更顯著的區(qū)別：從本質(zhì)上來說，數(shù)據(jù)、信息可視化實(shí)現(xiàn)的是人-機(jī)之間的可視化界面，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)[5]；知識(shí)可視化的交互類型是間于人與人的，其可視化方式為繪制的草圖、知識(shí)圖表、視覺隱喻，而非計(jì)算機(jī)圖形或圖像。

認(rèn)知心理學(xué)與圖形設(shè)計(jì)學(xué)作為知識(shí)可視化的兩個(gè)基礎(chǔ)，前者主要研究人是怎樣感知和認(rèn)識(shí)世界（理論層），后者為其提供更具效率與藝術(shù)張力的表現(xiàn)手段（實(shí)踐層）。與人類其他抽象思維活動(dòng)相比，視覺思維來源于感性體驗(yàn)并能完成一系列的認(rèn)知任務(wù)[6]。圖形設(shè)計(jì)學(xué)正是借助這種視覺思維通過圖形、圖表等表現(xiàn)方式大大提高學(xué)習(xí)者思維認(rèn)知的績效，使他們的認(rèn)知水平提升到一個(gè)新的層面上，從而理解和解決各種更加復(fù)雜的問題[7]。由此，從與圖形設(shè)計(jì)學(xué)休戚相關(guān)的設(shè)計(jì)藝術(shù)領(lǐng)域出發(fā)，知識(shí)可視化設(shè)計(jì)可以被認(rèn)為是一項(xiàng)基于視覺思維的、對復(fù)雜知識(shí)進(jìn)行重構(gòu)和傳達(dá)的工作，它的目的更多的是在于向受眾傳播某種見解和觀點(diǎn)、意見和態(tài)度、期望和預(yù)測等，實(shí)現(xiàn)對知識(shí)內(nèi)容的解釋或分析，從而促進(jìn)人們完善對某一事物的整體認(rèn)知。

二 知識(shí)可視化設(shè)計(jì)的基本原則

知識(shí)可視化設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下三點(diǎn)基本原則：

1.“信”——真實(shí)性、準(zhǔn)確性

知識(shí)可視化設(shè)計(jì)傳遞的內(nèi)容和輸出的成果首先必須是詳實(shí)的、可靠的、有效的，只有信息準(zhǔn)確、含義明晰的可視化設(shè)計(jì)才能幫助設(shè)計(jì)者與學(xué)習(xí)者之間進(jìn)行無礙和有價(jià)值的知識(shí)傳播。

2.“達(dá)”——效率性、規(guī)律性

知識(shí)可視化是將重點(diǎn)的知識(shí)可視化，而不是將所有的數(shù)據(jù)、信息都可視化出來[8]。效率性原則體現(xiàn)在設(shè)計(jì)師往往需要化繁為簡、深入淺出地放大相關(guān)重點(diǎn)內(nèi)容，通過合理的視覺化引導(dǎo)讓最簡明扼要、最需要被強(qiáng)調(diào)的核心知識(shí)內(nèi)容突顯出來，盡快被用戶快速捕捉。合乎規(guī)律性的可視化審美實(shí)踐才能成功地吸引并誘導(dǎo)用戶進(jìn)入到富有感染力的“圖式”世界[9]。“圖式”世界固然美好，但合乎規(guī)律性是必要的前提，可視化不能為美而美，不能因?yàn)樽非竺缹W(xué)上的視覺效果而犧牲掉可視化設(shè)計(jì)中的規(guī)范和秩序。

3.“雅”——愉悅性、故事性

美觀且充滿藝術(shù)張力的可視化設(shè)計(jì)總是能在第一時(shí)間抓住觀眾的眼球，引人入勝的愉悅感大大有助于社交群體間人與人的知識(shí)傳播。故事性也是一個(gè)優(yōu)秀的可視化和可視分析系統(tǒng)不可缺少的要素，富于故事性的可視化設(shè)計(jì)手段不僅將信息包裝得更為有趣，在表達(dá)觀點(diǎn)的時(shí)候更具說服力，更重要的是，利用構(gòu)建場景（營造情境）表現(xiàn)的敘事性可視化手法可有效地幫助人們?nèi)ビ洃浭录@取深度認(rèn)知。

三 知識(shí)可視化設(shè)計(jì)的流程與方法

知識(shí)可視化設(shè)計(jì)的流程可以劃分為“知識(shí)采集”、“意圖確立”、“可視化映射”、“創(chuàng)意草圖”、“知識(shí)圖表”和“檢驗(yàn)評(píng)估”這幾個(gè)主要階段（見圖1）。

1.知識(shí)內(nèi)容的采集

對知識(shí)內(nèi)容的采集是一個(gè)將知識(shí)總量遞減、價(jià)值提升的加工過程，包括結(jié)合調(diào)研等手段對知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行整理分析、歸納匯總。在知識(shí)可視化設(shè)計(jì)的最初階段，設(shè)計(jì)師需要弄清可視化對象的基本屬性，即對何種類型的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)。可視化設(shè)計(jì)的知識(shí)內(nèi)容一般來說可劃分為數(shù)據(jù)型知識(shí)和概念型知識(shí)。

2.傳播意圖的確立

知識(shí)可視化設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是通過信息圖形對知識(shí)內(nèi)容的圖解化表達(dá)與視覺化傳播。信息圖形是具有明確使用目的的圖形，因此，在進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)師首先要深入分析人們的使用需求，然后才能根據(jù)具體的需求確定圖形表現(xiàn)的內(nèi)容[10]。面向受眾認(rèn)知需求與預(yù)期的傳播意圖（設(shè)計(jì)目的）一直貫穿在可視化設(shè)計(jì)的全過程當(dāng)中，它能夠很好地幫助設(shè)計(jì)師具有針對性地去篩選關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)、構(gòu)建視覺表征、選擇可視化工具及設(shè)計(jì)表現(xiàn)形式，并合理利用所需資源從而做出一系列正確有效的設(shè)計(jì)決策。只有確立了清晰的傳播意圖（設(shè)計(jì)目的）才能使整個(gè)設(shè)計(jì)有一條合理的設(shè)計(jì)思路，才能使知識(shí)可視化的傳播效果具有針對性。因此，傳播意圖的及早明確對知識(shí)可視化設(shè)計(jì)至關(guān)重要。認(rèn)知心理學(xué)中，受眾對知識(shí)的認(rèn)知需求可以分為“探索型”與“陳述型”兩類，借助下面的一張四象限圖我們能夠歸納總結(jié)出12種基本的可視化設(shè)計(jì)傳播意圖（見圖2）。

以探索型傳播意圖為導(dǎo)向的可視化設(shè)計(jì)作品往往采用一種持續(xù)而開放的方式，利用視覺化手段引人深思。設(shè)計(jì)者需要鼓勵(lì)用戶并讓他們參與其中，推進(jìn)故事的發(fā)展，甚至引導(dǎo)用戶自己去完成故事的最后一章[11]。

3.可視化映射

可視化設(shè)計(jì)者想要將新的知識(shí)內(nèi)容無礙地傳達(dá)給學(xué)習(xí)者，就必須將知識(shí)內(nèi)容和視覺要素之間聯(lián)系起來，通過構(gòu)建合理的知識(shí)可視化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出合適且有效的知識(shí)視覺表征內(nèi)容，這一過程被稱為可視化的映射。知識(shí)表征是指知識(shí)的外在表現(xiàn)形式，與此相對應(yīng)的是承載知識(shí)的圖解手段，也是直接作用于人的感官的刺激材料[12]。知識(shí)可視化視覺表征設(shè)計(jì)包括形式設(shè)計(jì)、內(nèi)容設(shè)計(jì)和效用設(shè)計(jì)三個(gè)層面。設(shè)計(jì)師可以通過肖似類視覺表征（icon）的外觀相似來實(shí)現(xiàn)對形態(tài)性知識(shí)的可視化；可以利用導(dǎo)引類視覺表征（index）的關(guān)聯(lián)關(guān)系來實(shí)現(xiàn)內(nèi)容性知識(shí)的可視化；還可以利用象征類視覺表征（symbol）的約定俗成來實(shí)現(xiàn)效用性知識(shí)的可視化[13]。

4.創(chuàng)意草圖

創(chuàng)意草圖階段的主要任務(wù)是充分發(fā)揮設(shè)計(jì)師的思維創(chuàng)造力，對各種視覺表現(xiàn)形式進(jìn)行迭代性探索。設(shè)計(jì)師們可以嘗試?yán)靡延械闹R(shí)可視化工具如概念圖（Concept Map）、思維導(dǎo)圖（Mind Map）、認(rèn)知地圖（Cognitive Map）、語義網(wǎng)絡(luò)（Semantic Network）和思維地圖（Thinking Map）對不同層次的視覺形式進(jìn)行挖掘[14]。通常地，視覺表層形式（物質(zhì)材料）包含的要素有形狀（點(diǎn)、線、面）、色彩等；視覺深層形式（結(jié)構(gòu)關(guān)系）包含的要素有空間關(guān)系、力（平衡、韻律和對稱）等。

5.知識(shí)圖表的設(shè)計(jì)與繪制

知識(shí)圖表的設(shè)計(jì)繪制工作從本質(zhì)上而言是一項(xiàng)知識(shí)視覺轉(zhuǎn)化過程，即將知識(shí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為具象的可視化的視覺形式，其中包含知識(shí)整體信息的視覺轉(zhuǎn)化，知識(shí)結(jié)構(gòu)信息的視覺轉(zhuǎn)化和知識(shí)單元信息的視覺轉(zhuǎn)化等。從視覺表現(xiàn)形式上可以將知識(shí)圖表（infographic）歸納為六個(gè)類別，它們分別是：圖解（Diagram）、圖表（Chart）、表格（Table）、統(tǒng)計(jì)圖（Graph）、地圖（Map）和圖形符號(hào)（Pictogram）。其中圖解主要運(yùn)用插圖對事物進(jìn)行說明；圖表運(yùn)用圖形、線條及插圖等，闡明事物的相互關(guān)系；設(shè)置有縱軸與橫軸的表格則根據(jù)特定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息區(qū)分；統(tǒng)計(jì)圖一般通過數(shù)值來表現(xiàn)變化趨勢或進(jìn)行類比對照；地圖往往用來描述在特定區(qū)域和空間里的位置關(guān)系信息；圖形符號(hào)則是不使用文字，運(yùn)用圖畫象征語義直接傳達(dá)信息。

6.檢驗(yàn)與評(píng)估

知識(shí)圖表設(shè)計(jì)繪制工作的完成并不意味著整個(gè)可視化設(shè)計(jì)工作就結(jié)束了，知識(shí)可視化設(shè)計(jì)最終輸出的成果必須接受細(xì)致的檢驗(yàn)和完善的評(píng)估從而確保知識(shí)內(nèi)容可視化傳播的有效性，設(shè)計(jì)的成功與否取決于受眾群體對知識(shí)可視化結(jié)果的接受和理解程度。一個(gè)優(yōu)秀的可視化設(shè)計(jì)應(yīng)該具備如下五個(gè)特征：（1）真實(shí)——可視化須盡可能客觀準(zhǔn)確地還原數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)本身；（2）明晰——可視化須清楚可見，并使用適當(dāng)?shù)墓ぞ邩?gòu)建良好的可識(shí)別維度；（3）迷人——可視化應(yīng)具有一定的美感并可以讓用戶關(guān)注到有價(jià)值的相關(guān)信息；（4）深刻——可視化能夠揭示隱藏的知識(shí)；（5）啟發(fā)——可視化能有助于知識(shí)創(chuàng)新探索。

四 意圖導(dǎo)向型的知識(shí)可視化設(shè)計(jì)案例分析

借助可視化設(shè)計(jì)手段呈現(xiàn)美國總統(tǒng)大選結(jié)果早已是世界各新聞媒體報(bào)道的典型手法。選舉期間，電視新聞報(bào)道以及相關(guān)網(wǎng)站會(huì)發(fā)布一張基于美國地理的“選舉地圖”，讓民眾實(shí)時(shí)獲取各地州投票情勢。在2016美國大選的“選舉地圖”中，各州投票結(jié)果用“共和黨紅（特朗普）”或“民主黨藍(lán)（希拉里）”明顯標(biāo)示。之所以采用對立的紅-藍(lán)基色來代表選舉中處于競爭關(guān)系的共和黨與民主黨，是基于長久以來美國民眾對國內(nèi)黨派政治象征色彩的認(rèn)知慣例。

福克斯新聞?lì)l道采用傳統(tǒng)常見的面量圖（Choropleth maps）又叫地區(qū)分布圖來對選舉情況進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)（見圖3）。面量圖的特點(diǎn)就是在不同區(qū)域會(huì)根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的大小完整填充顏色，使得相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果以色塊面積這一視覺指標(biāo)呈現(xiàn)出來，但這樣的可視化方案曾在2012年的奧巴馬大選上就被廣為詬病和質(zhì)疑。原因在于美國是個(gè)人口分布不均衡的國家，某些州人口稀少、擁有較少的選舉人票數(shù)，但該州的范圍在地圖上卻占有很大一塊面積，這就容易造成支持票數(shù)與地圖對應(yīng)面積不成比例地被凸顯和放大。通常面積廣大的偏鄉(xiāng)州多為共和黨勢力范圍，因此我們能夠在地圖上很明顯地看出紅色（圖中淺色）局面（共和黨勢力范圍）的壓倒性優(yōu)勢，這也在一定程度上看出Fox News的傳播意圖和政治傾向。

相對而言，CNN則把對信息的關(guān)注聚焦點(diǎn)放在了各州所持有的有效選舉票數(shù)上。可視化方案采用靈活的氣泡圖（Bubblemap），將各州用大小相同的圓形表示（見圖4），積極傳達(dá)出各州民主平等的設(shè)計(jì)意圖，雖然一定程度地在視覺形式上割裂了地理區(qū)域的相對關(guān)系并犧牲了每一州的形狀和邊界的實(shí)際樣貌，但對于熟悉美國地理信息的本土讀者民眾而言，還是能非常快捷明晰地獲取到每個(gè)州所持的選舉人票數(shù)情況和政治立場關(guān)系。特別地，該設(shè)計(jì)方案中還用線圈標(biāo)注出幾個(gè)競爭最為激烈的關(guān)鍵州（立場搖擺州），將選舉的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)情勢和民眾最為關(guān)注的重點(diǎn)信息納入了設(shè)計(jì)的考量。

作為置身美國本土之外的國外媒體如英國金融時(shí)報(bào)（Financial Times），在可視化方案的表現(xiàn)形式上力求曝露和展示更多完整的細(xì)節(jié)信息：可視化設(shè)計(jì)中不僅保持各州地理形狀和邊界的實(shí)際樣貌，更使用小圓點(diǎn)來表現(xiàn)各州的支持票數(shù)（見圖5），希望通過藍(lán)紅點(diǎn)的數(shù)量，精確表達(dá)各州占整體大選的份量，這樣就使得各州獲得的選舉人票數(shù)多寡能輕易通過視覺辨認(rèn)；另外，由于選舉人票是一個(gè)個(gè)不連續(xù)的圓點(diǎn)，讀者還能觀察到例如選舉人票在圖中最右上角的緬因州（Maine）產(chǎn)生分裂的特殊情況，即選舉人對所屬政黨的不忠誠等敏感化的政治問題。

從以上的三個(gè)案例中我們不難看出各家新聞媒體在可視化設(shè)計(jì)方案的選擇上不盡相同：福克斯新聞選擇著力以陳述式手段去展現(xiàn)概念型知識(shí)內(nèi)容；CNN強(qiáng)調(diào)傳達(dá)數(shù)據(jù)型知識(shí)內(nèi)容對大選的影響；金融時(shí)報(bào)的可視化設(shè)計(jì)方案則更貼近民眾的探索型訴求，致力于對事實(shí)的求證并引人進(jìn)行思考。所以，選擇何種可視化方案和視覺表現(xiàn)形式完全取決于媒體希望為讀者解答什么樣的問題或是傳達(dá)出什么樣的見解，也就是取決于何種傳播意圖。

五 小 結(jié)

日益重要的可視化科學(xué)催生了“知識(shí)圖解”時(shí)代的來臨，又一輪新興且復(fù)雜的議題擺在了我們面前。知識(shí)可視化致力于群體間的知識(shí)視覺化傳達(dá)和認(rèn)知溝通，帶有極強(qiáng)的傳播目的性。設(shè)計(jì)師被要求從用戶的認(rèn)知需求與預(yù)期出發(fā)，在美學(xué)形式與功能的權(quán)衡之間做出合理的設(shè)計(jì)表達(dá)，將繁復(fù)、多維的知識(shí)內(nèi)容順暢地傳遞給大眾。作者認(rèn)為以傳播意圖為導(dǎo)向的知識(shí)可視化設(shè)計(jì)能使其可視化的傳播效果更具針對性和更加有效，可以更好地幫助我們“用視覺去思考”，從而最終促進(jìn)社會(huì)知識(shí)的創(chuàng)新。

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