探究信息可視化的內(nèi)在規(guī)律

王雪乃 張強(qiáng)

摘要：可視化信息圖表的作用就是提供給人們一種更好的方法及步驟去處理即將要面對(duì)的龐大數(shù)據(jù)群，他不僅揭示了信息背后模式和隱藏的聯(lián)系，還將發(fā)揮更大的分析作用。通過(guò)對(duì)可視化信息圖表的分析總結(jié)使之更完美地展現(xiàn)，可以說(shuō)可視化信息圖表是應(yīng)對(duì)信息大爆炸的技術(shù)手段，而且它也將成為引領(lǐng)政治、文化、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及技術(shù)變革的重要力量。

關(guān)鍵詞：信息圖形 可視化 圖形展現(xiàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB472

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2016）01-0122-02

為何要將數(shù)據(jù)制作成可視化信息圖表，引用國(guó)際數(shù)據(jù)公司（IDC）的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，2011年，全球被創(chuàng)建和被復(fù)制的數(shù)據(jù)總量為1.8ZB（1.8萬(wàn)億GB）。1.8ZB是什么概念？舉例來(lái)說(shuō)，1.8ZB相當(dāng)于全球每個(gè)人每天都去做2.15億次高分辨率的核磁共振檢查所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總量。預(yù)計(jì)到2020年，全球?qū)⒖偣矒碛?0ZB，相當(dāng)于地球上每個(gè)人產(chǎn)生5200GB的數(shù)據(jù)，對(duì)比2010年，數(shù)據(jù)量將增長(zhǎng)近50倍。對(duì)于人類(lèi)表現(xiàn)的無(wú)意識(shí)狀態(tài)下對(duì)數(shù)據(jù)的認(rèn)知能力，需要可視化信息圖表設(shè)計(jì)的表達(dá)，其作用就是提供給人們一種更好的方法及步驟去處理他們即將要面對(duì)的龐大數(shù)據(jù)群。

1 可視化信息圖表的概況

1.1 可視化信息圖表的定義

可視化信息圖表是信息設(shè)計(jì)的核心，引用西班牙設(shè)計(jì)專(zhuān)家JohnCosta的定義：可視化就是讓一些現(xiàn)象或?qū)崿F(xiàn)可見(jiàn)并且易懂；一些不具備觀察性或可見(jiàn)性的現(xiàn)象。所以，準(zhǔn)備模擬及數(shù)字文檔、構(gòu)思空間布局是信息設(shè)計(jì)師輕松創(chuàng)作的前提。

可視化信息圖表更專(zhuān)注與客觀、準(zhǔn)確、實(shí)用和美觀，簡(jiǎn)而言之：功能限制形式。

獨(dú)立的可視化信息圖表應(yīng)該被看成是一種自身的外延及實(shí)現(xiàn)目的的方法和手段的技術(shù)，是使用者處理類(lèi)似任務(wù)的輔助工具。因此，它不僅僅是純粹藝術(shù)表現(xiàn)，也屬于實(shí)用藝術(shù)分支，并不是藝術(shù)家主觀的布局，而應(yīng)該歸因于設(shè)計(jì)師仔細(xì)推敲和局限性處理。

1.2 可視化信息圖表的歷史

1812年Charles Joseph Minard為拿破侖進(jìn)攻莫斯科而繪制的敘述性圖表，把當(dāng)時(shí)對(duì)莫斯科進(jìn)攻和后退過(guò)程中，各個(gè)入口以及可能遇到的被害情況等數(shù)據(jù)通過(guò)可視化圖表一目了然地表現(xiàn)出來(lái)；自從經(jīng)典的繪圖方法建立以來(lái)，1967年雅克·貝爾坦所發(fā)表的圖形學(xué)理論，確定了并敘述了構(gòu)成圖形設(shè)計(jì)的基本框架及其主要因素；在美國(guó)獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)期間William Playfair使用一些圖表應(yīng)用于政治及經(jīng)濟(jì)方面的寫(xiě)作，乃是最早采用線和面之類(lèi)抽象的視覺(jué)資源來(lái)可視化地表達(dá)數(shù)據(jù)的人之一；1854年John Snow繪制的倫敦霍亂病情位置地圖中，不僅在地圖中標(biāo)注出西部病人所處方位，而且通過(guò)分析準(zhǔn)確找到疫情的發(fā)源地；1879年Ernst Haeckel繪制的《人類(lèi)譜系》，將人類(lèi)定義于進(jìn)化鏈條的頂端；英國(guó)醫(yī)學(xué)專(zhuān)家Florence Nightingale首次將統(tǒng)計(jì)圖應(yīng)用于克里米亞半島戰(zhàn)爭(zhēng)的政府政策報(bào)告等。

1.3 可視化信息圖表的特性

Ben Shneiderman曾經(jīng)寫(xiě)道：可視化的目的不是堆積數(shù)據(jù)，而是得出分析結(jié)果?？梢暬畔D表的首要目的是可讀性，或者說(shuō)源于優(yōu)雅的實(shí)用性的美感表現(xiàn)。任何復(fù)雜、呆板、難消化、過(guò)于抽象的表現(xiàn)都不利于讀者消化數(shù)據(jù)，可視化信息圖表設(shè)計(jì)將信息以不同的形式和結(jié)構(gòu)表現(xiàn)，區(qū)別于圖形設(shè)計(jì)，僅僅是以美感來(lái)愉悅受眾。

2 可視化信息圖表的功能

2.1 清晰表述

繁冗、復(fù)雜的數(shù)據(jù)或信息難以快速并準(zhǔn)確被理解，可視化信息圖形就是用一種形象化的、準(zhǔn)確的、客觀的、直觀的方式表現(xiàn)信息，從而提高人們應(yīng)用信息的效能，便于更高效和清晰地交流信息，并且增強(qiáng)感染力。

圖1在新奧爾良和圣伯納德教區(qū)，500000人現(xiàn)在生活在等于或低于海平面的地方，如地圖所示低洼地區(qū)的人口。其中一些地區(qū)在卡特里娜颶風(fēng)之后的好幾個(gè)星期還處于水下，并且面臨未來(lái)的風(fēng)暴都具有嚴(yán)重的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。杰佛遜和奧爾良教區(qū)具有全國(guó)最高的重復(fù)洪災(zāi)損失。橘色圓圈代表處于海平面或低于海平面的入口，藍(lán)色由淺到深代表雙足站立的高度由海平面逐漸降低到海平面以下（0至-lO），黃色代表了當(dāng)?shù)叵掳l(fā)的建筑許可證（海平面和海平面十英尺以下的地址已發(fā)出約120000個(gè)許可證）。由此可見(jiàn)此次受災(zāi)的嚴(yán)重程度。

2.2 幫助分析

可視化信息圖表是幫助智慧和知覺(jué)挖掘數(shù)據(jù)深層次內(nèi)容的一種工具。在完全理性的表述中，可視化信息圖表站在一個(gè)相對(duì)中立的角度，能夠通過(guò)數(shù)據(jù)的可視化展示更廣闊的范圍、難以發(fā)現(xiàn)的規(guī)律和模式、優(yōu)點(diǎn)和不足以及無(wú)法預(yù)料的成分。

運(yùn)用可視化信息圖表的分析，能夠?yàn)檠芯繉W(xué)習(xí)提供更多的補(bǔ)充和資源、幫助消費(fèi)者更好地選擇商品、幫助企業(yè)分析發(fā)展投資的風(fēng)險(xiǎn)等。

圖2根據(jù)不同的影響（如：抑郁、父母、家庭、伙伴等等），分析出生活中各個(gè)方面對(duì)青少年自尊方面的影響，面積最大的、最突出的是對(duì)青少年自尊影響最嚴(yán)重的，而排在末端的是對(duì)青少年自尊影響最小的，面積從大到小依次遞減，藍(lán)色和粉色分別表示此方面因素所占的男孩、女孩的比重。通過(guò)圖表的抽象概念與數(shù)據(jù)表現(xiàn)很好的結(jié)合，顏色搭配以及相互間的邏輯關(guān)系，我們可以很容易知道各方面因素將帶來(lái)的影響。

2.3 跨學(xué)科傳譯

不同專(zhuān)業(yè)之間存在著理解上的沖突和困難，將不同學(xué)科的專(zhuān)業(yè)知識(shí)運(yùn)用視覺(jué)語(yǔ)言進(jìn)行傳譯，并運(yùn)用可視化信息圖表一目了然的表達(dá)時(shí)，能有效地減少專(zhuān)業(yè)知識(shí)的艱澀，從而變得易于交流和接受。

圖3這張圖表展現(xiàn)的是2007年美國(guó)在房地產(chǎn)和信貸市場(chǎng)方面失敗的原因，圖中取美國(guó)國(guó)旗13道紅白條中的7條紅條分別代表七個(gè)方面分別表達(dá)的其數(shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)。通過(guò)分析我們能找出潛藏的信息，從中不難看出經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，2007年美國(guó)GDP增速放緩估計(jì)為2.2%，但在2008預(yù)計(jì)是0.9%。

2.4 藝術(shù)表現(xiàn)

所謂藝術(shù)，是人類(lèi)綜合各方面元素的有機(jī)產(chǎn)物，是人們現(xiàn)實(shí)生活和精神世界的形象表現(xiàn)。這類(lèi)可視化信息圖表的作品目的不是為了揭示信息和數(shù)據(jù)本身的規(guī)律或者結(jié)構(gòu)，而是利用可視化技術(shù)創(chuàng)造出具有審美趣味的作品。計(jì)算機(jī)科學(xué)家Robert Kosara在2007年的IEEE可視化大會(huì)（lnformation Visualization Conference）上提出：“藝術(shù)性的可視化作品并不是為了展示數(shù)據(jù)，而是要傳達(dá)某個(gè)特定的觀點(diǎn)?！碑?dāng)代藝術(shù)家可以通過(guò)不同的數(shù)據(jù)集發(fā)出自己的聲音。

Stefanie Posavec從事的研究屬于可視化和藝術(shù)的邊緣科學(xué)。圖4中的不斷分支，依次代表章、節(jié)、句、詞，所用顏色對(duì)應(yīng)Posavec為這本書(shū)設(shè)定的十一個(gè)主題分類(lèi)（如旅行、工作、生存、當(dāng)?shù)厣畹龋?。設(shè)計(jì)師有意讓著作的多章節(jié)看起來(lái)強(qiáng)像動(dòng)植物有機(jī)體的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)，通過(guò)線條和顏色的循環(huán)排列表達(dá)這本書(shū)的節(jié)奏。所以，這張圖表沒(méi)有過(guò)多關(guān)注見(jiàn)解，而是讓讀者從另外一個(gè)角度解讀這本書(shū)。

3 可視化信息圖表的應(yīng)用

數(shù)據(jù)可視化專(zhuān)家Edward Tufte這樣說(shuō)道：信息展示和統(tǒng)計(jì)圖表的整個(gè)歷史——包括所有通信設(shè)備——完全是方法的進(jìn)化史，是致密度、復(fù)雜度、維度，甚至有時(shí)是美感方面的提升。

下面介紹幾種可視化信息圖表的應(yīng)用方法/原理：

1）抽象或模擬

本體與代表物之間非常類(lèi)似時(shí)，可以完全是模擬圖；相反本體與代表物之間相關(guān)度越小，可視化信息圖表則越抽象。

2）兼顧實(shí)用與美觀

少量的裝飾元素（例如字體、顏色等）可以兼顧實(shí)用性，不會(huì)干擾到圖表中的信息；相反矯揉造作則會(huì)干擾圖表信息的認(rèn)知度。

3）緊密或分離

軸線式圖表所展示的數(shù)據(jù)則與圖表上的位置與數(shù)據(jù)的空間占有比例關(guān)系相對(duì)應(yīng)。

4）空間維度

利用空間維度創(chuàng)造不同視角的信息圖表，便于讀者多角度分析數(shù)據(jù)的深度、數(shù)量及比重。

5）創(chuàng)新與通用

依據(jù)數(shù)據(jù)的特性以象征圖形表現(xiàn)或通用統(tǒng)計(jì)表格的形式，規(guī)避傳統(tǒng)數(shù)據(jù)（柱狀圖、餅狀圖、曲線圖表等）方式出現(xiàn)。

6）簡(jiǎn)潔與重復(fù)

以簡(jiǎn)潔的方式展示復(fù)雜的數(shù)據(jù)或以重復(fù)的方式以不同的方法展示相同的數(shù)據(jù)，避免讀者感到厭煩或便于理解。結(jié)語(yǔ)

物理學(xué)家Hans Christian von Baeyer在其著作《信息：科學(xué)新語(yǔ)言》中說(shuō)道：“信息就像一場(chǎng)連綿細(xì)雨，輕輕地落在每個(gè)人身上，人們卻毫無(wú)察覺(jué)?！边@個(gè)形象比喻不僅是這個(gè)信息泛濫世界的真實(shí)寫(xiě)照，而且是對(duì)未來(lái)的展望；在這場(chǎng)信息細(xì)雨中可視化信息圖表揭示了信息背后模式和隱藏的聯(lián)系，還將發(fā)揮更大的作用。所以說(shuō)可視化信息圖表是應(yīng)對(duì)信息大爆炸的技術(shù)手段，它將成為引領(lǐng)政治、文化、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及技術(shù)變革的重要力量。