信息可视化的发展趋势研究

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1、信息可视化的发展趋势研宄［摘要］在分析近年来信息可视化国际会议的主题以及当前的研宄成果基础上，总结出信息可视化的4个发展趋势，即以结构为中心的可视化研究范式向潜在现象的动态属性可视化研究转移、信息可视化技术与分析科学相结合、以用户为中心、可视化技术产品化与商品化。［关键词］信息可视化发展趋势可视分析［分类号］G202信息可视化是“利用计算机支撑的、交互的、对抽象数据的可视表示，来增强人们对这些抽象信息的认知”的方法与技术，在这个信息数量呈几何级增长的信息时代里，信息可视化对于信息资源的开发利用具有重要的意义。近年来，信息可视化作为一个热点研究课题，吸引着世界各地研究者的关注，尤其是

2、20世紀中期开始召开的IEEEInfoVis和IEEEIV两大国际会议推动了信息可视化的迅速发展。在浏览近年来信息可视化国际会议的主题以及当前的研宄成果基础上，笔者发现信息可视化呈现出4个趋势，即以结构为中心的可视化研宄范式向潜在现象的动态属性可视化研宄转移；信息可视化技术与分析科学相结合：以用户为中心；可视化技术产品化、商品化。1以结构为中心的可视化研究范式向潜在现象的动态属性可视化研究转移的趋势抽象信息的结构是20世纪90年代第一代信息可视化研宄的中心，锥形树(conetree)、树图(treemap)、双曲树(hyperboIictree)是处理信息结构的经典例子。目前，正在

3、出现一种趋势，那就是以结构为中心的研宄范式正在向潜在现象的动态属性可视化研宄范式转移，文献对这种范式的转移进行了讨论，认为潜在现象的动态属性可视化还没成为主流。对潜在现象的动态属性进行可视化不是一件容易的事，虽然在数据集中往往记录了某种趋势或深刻的变化，但是可视化刻画出来的趋势与变化往往并不足以引起用户的注意。因此，有必要在可视化过程中嵌入趋势探测机制，这需要超越第一代以结构为中心的可视化研宄范式。目前，对动态属性的可视化研究已吸引着信息可视化领域的研宄者，ThemeRiver(主题河)、TimeTube(时间管道)、累进知识域可视化㈣就是基于动态属性可视化的研宄成果。ThemeR

4、iver是一个可视化系统，用来帮助用户识别文档集中与时间有关的模式以及变化趋势，这种可视化技术把从左向右流动的河流比作文档集中随时间变化的主题流，河流下面对应着一条时间线。河流由不同颜色的水流组成，每种颜色代表一个主题，该水流的宽度代表该主题的强度，宽度的变化指示着事件的变化。整条河流的宽度变化代表着全局的强度变化(见图1)。2信息可视化技术与分析科学相结合的趋势从2006年开始，IEEE增开了IEEEVAST(VisualAnalytics-ScienceandTechnology)会议，即可视化分析科学与技术会议。这个会议的议题范围建立在IlluminatingthePath：

5、TheResearch—andDevelopmentAgendaforVisualAnalytics(J.J.ThomasandK.A.Cook，2005)—书的基础上。可视化分析是数据分析与信息可视化技术相结合的产物，目的是帮助人们从大量的、动态的并且经常自相矛盾的数据中发现具有预见性的以及不可预知的现象与知识，并提供实时的、可防御的并且可理解的判断。可视化分析技术来源于科学分析以及信息可视化领域，并由生物以及国家安全研宄的需要来驱动和发展，目前已应用于各个领域，并不断融合了来自知识管理、统计分析、认知科学、决策科学以及其他领域的技术。分析推理是运用人类的思维能力，根据事实材料和

6、假设来作出某种判断的过程，可视分析是在分析推理的过程中，通过运用软件来放大人类对复杂动态的数据和环境的感知、理解和推理能力，从而促进分析推理的进行，因此，发展可视分析技术，必须要懂得分析推理过程，了解人类感知与认知的潜在规律，通过合适的可视化形式让用户在与信息的不断交互变换中获得新知或某种判断结论。例如，可视化的异常情况检测是可视分析的一个重要应用，主要是从过去的事件发现事物之间的联系或某种趋势，以便为将来的危险做好准备，这在国家安全、应急事件的处理中非常重要。Tomoharuiwata和KaZumismito提出了一种可视化的探测异常的方法，他们将多维的数据采用基于概率的方法在二

7、维或三维空间中进行可视化，不仅可以帮助人们看出异常现象的数量，而且可以理解异常的与标准的样本之间的关系。并分别通过假想的数据以及经济时序数据进行测试，证实了该方法的有效性。可视分析不太可能成为一个独立的研宄领域，但会看到它在很多现有的领域、会议以及出版物中的增长和影响力。不过，成功的关键是科学小组的高度跨学科工作。2004年以来，美国国土安全部成立了由太平洋西北国家实验室负责的全国可视分析中心(NationalVisualizationandAnalyticsCent