Вступление (глава 1), Визуальный анализ и дизайн, 2021

Тамара Манцнер рассказывает о важности визуального анализа и дизайна для эффективной передачи данных. Она подчеркивает, что хорошая визуализация может выявить идеи, закономерности и тенденции, которые могут быть упущены из виду при использовании только необработанных данных. Процесс включает в себя понимание потребностей аудитории и выбор подходящих методов для четкого представления информации.

Роль визуализации в совершенствовании человеческого анализа Визуализация, или "vis", определяется как компьютерные системы, которые создают визуальные представления данных для повышения эффективности выполнения задач человеком. Это подчеркивает важность вовлечения людей в процесс анализа, а не полагаться исключительно на автоматизированные методы. Такой подход особенно ценен при решении сложных задач, когда возникает множество вопросов и требуется их изучение, таких как научные исследования или журналистика данных.

Множество функций визуализации при анализе данных В различных сценариях визуализация служит нескольким целям: она помогает проводить поисковый анализ неизвестных параметров; эффективно представляет известные результаты; поддерживает разработку моделей, предоставляя информацию до того, как можно будет приступить к автоматизации; и отслеживает существующие автоматические решения для обеспечения их надежности. Включив человеческий фактор в эти процессы, можно добиться доверия к вычислительным решениям, обеспечивая при этом постоянную доработку и понимание.

Визуализация служит внешним представлением, которое улучшает когнитивную обработку данных, переключая задачи с мысленных вычислений на перцептивные наблюдения. Этот метод позволяет людям воспринимать сложные данные, такие как уровни экспрессии генов, более эффективно, чем с помощью одних только простых чисел. Визуализируя информацию с помощью цветовых гамм и узоров, можно быстро определить тенденции и взаимосвязи, не напрягая кратковременную память. Например, сравнение условий эксперимента позволяет выявить существенные различия в регуляции генов в разные моменты времени без особых усилий с помощью визуальных сигналов, а не когнитивных усилий.

Зрительная система человека - это канал с высокой пропускной способностью, который позволяет выполнять обширную фоновую обработку, создавая иллюзию того, что вы видите все одновременно. На самом деле зрение связано с быстрыми движениями глаз, называемыми саккадами, которые собирают воедино небольшие фрагменты информации без сознательных усилий. Это контрастирует с восприятием звука, которое происходит последовательно с течением времени, а не сразу. Другие сенсорные средства, такие как осязание и вкус, не обладают эффективными технологиями записи или воспроизведения по сравнению с передовыми визуальными технологиями, такими как камеры и экраны.

Визуализация необходима для выявления большого количества деталей в данных, которые часто упускаются из виду при составлении сводок. Хотя статистические модели могут обобщать информацию, они могут неточно представлять структуру данных, лежащую в их основе. Квартет Энскомба иллюстрирует это, представляя четыре набора данных с идентичной статистикой, но резко отличающимися визуальными схемами при построении графиков, подчеркивая такие проблемы, как нелинейность и выбросы. По мере того как наборы данных становятся все больше и сложнее, включая различные типы информации, становится все более важным визуализировать их, чтобы выявить скрытые сложности, выходящие за рамки простого агрегирования.

Разработчики визуализаций сталкиваются с тремя основными ограничениями в ресурсах: вычислительной мощностью, емкостью дисплея и когнитивными способностями человека. Вычислительные ограничения связаны с использованием процессорного времени и памяти; однако наиболее важным ограничением часто является количество пикселей, доступных для отображения информации. Когда доступность пикселей снижается, необходимо использовать стратегии эффективного управления плотностью информации — балансировать между беспорядком и необходимой детализацией, минимизируя потери пространства. Кроме того, человеческие факторы, такие как концентрация внимания и объем памяти, накладывают жесткие ограничения на объем данных, которые могут быть обработаны за один раз.

Важность визуального анализа Анализ и проектирование визуализаций необходимы для структурирования обширных возможностей создания эффективных визуализаций. Анализируя существующие визуализации, дизайнеры могут определить успешные стратегии, а не рассматривать варианты наугад. Этот метод обеспечивает основу для управления процессом проектирования, гарантируя, что выбор будет осознанным и целенаправленным.

Противоположные подходы к визуализации данных Сравнение двух систем визуализации больших деревьев — SpaceTree и TreeJuxtaposer — показывает, как разные подходы могут служить схожим целям, предлагая уникальные функциональные возможности. SpaceTree отфильтровывает ненужные данные на основе выбора пользователя, позволяя сосредоточиться на конкретных путях в массивной древовидной структуре. В отличие от этого, TreeJuxtaposer динамически перестраивает элементы, чтобы подчеркнуть взаимосвязи выбранных узлов с их предками. Эти различия подчеркивают необходимость использования общего словаря при обсуждении различных методов визуализации.