【資訊視覺化】資訊視覺化與工程的應用

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Desiring Clicks 很榮幸邀請到臺灣大學康仕仲教授,介紹本學期所開設的「工程視覺化專題」課程,並在未來一學期與讀者分享課程上教授所教授的知識與學生的學習分享與啟發,期望能夠讓更多讀者了解視覺化的理論以及有趣之處。

在這資訊爆炸的年代,工程師往往迷失在大量且種類複雜的資料中,難以做出即時的分析和明確的判斷。如何將資料視覺化,以正確且清晰地表達資料背後的意義,借以做出正確的決策,以及有效的溝通,已經成為一個重要的課題。

– 臺灣大學副教授 康仕仲

什麼是視覺化?

當數值只有 5 個數字的時候我們可以輕鬆的比較出大小,但 500 個甚至是 50 萬個的時候呢?而且每個數值又有兩個維度或三個維度呢?這些資訊要如何被我們所快速吸收就變成一種很重要的問題了!幾十台火車的同時運行與交錯路線要怎麼同時表達在一張圖上?在 Edward R Tufte 所著的 The Visual Display of Quantitative Inforamtion 中, 封面上的圖表就是個很有趣的資訊視覺化的例子。

The Visual Display of Quantitative Information

圖上橫軸代表時間,縱軸代表距離。斜度越大代表該班列車速度越快,由左上往右下的是南下列車,往右上往左下的則代表北上列車,而斜線斷掉的地方表示列車暫時停靠在該火車站。乘客可以清楚的從橫軸上的座標找出自己所在的城市,然後快速的估算出到目的地要花多少時間,需要怎麼轉車。只要畫面上的斜線和橫線相交,基本上代表乘客可以輕鬆的規劃出轉車路線。

Train Schedule

 

資訊視覺化的發展

除了火車這種生活化的例子,視覺化早期也運用在資訊科學用來呈現一些資料與繪圖方法。隨著資訊科學的快速發展,現在也有許多專注在視覺化呈現的程式語言工具,例如 R、Processing、Tableau 以及 Manyeyes 等等,有興趣玩玩看視覺化呈現的讀者可以到 Codeschool 上面玩玩看 R 課程(Try R: http://www.codeschool.com/courses/try-r)。

但隨者資訊科學的成熟,視覺化也開始運用在醫學、新聞學、社會學和許多科學中,並用更多儀器來幫助取得大量資料交予電腦分析,並呈現出能夠被閱讀的視覺圖表幫助專家判斷與決策。視覺化的方式可以幫助工程師與科學家更輕鬆的閱讀視覺資訊,尤其是當資料量越來越大,越來越不容易被人腦所閱讀時,視覺化可以幫助降低許多誤判與風險。我們平常看到的股票分析圖也是一個很好的資訊視覺化的例子。

甚至,透過視覺化的方式,統計學大師 Hans Rosling 用視覺化的方法打破了我們一般人對「開發中國家」的迷思,分析國家們的財務、人口結構,並預期未來可能的發展:

 

工程與資訊視覺化

在歷史發展的過程中,自然與工程是一向非常重要的發展指標。無論是颱風的資料分析、降雨資料分析、到建築物的結構力學分析與呈現,都需要良好的資訊視覺輔助,相關專家才能夠正確的判斷,並做出正確的決策。許多細節的惡魔都隱藏在巨量的資料裡,透過正確的視覺輔助,可以大量的降低風險,提高居住以及生活的安全以及便利性。

康老師是國際視覺化期刊  International Journal of Visualization in Engineering (Springer) 的編輯, 為美國史丹佛大學土木環境工程博士 (2005) 與國立臺灣大學土木工程所碩士 (1997),於視覺化與工程相關議題有非常深刻的研究與豐富的教學經驗。

工程視覺化專題,正是要培養工程人員,能處理大量的複雜的資料,且選擇正確的呈現方法。這門課會探討經典視覺化的案例,以及其背後的圖形設計、視覺藝術、程式設計和視覺心理等課題。此課程有一個跨整學期的專題,學生將針對實際工程的問題,將相關資料鍛造成最符合專家的解析角度,以呈現出資料背後隱藏的意義,讓工程決策人員更容易理解、記憶並在複雜的工程條件中,做出正確的決策。透過理論與實務並重的訓練,學生將可俱備資料視覺化的理論和實踐能力。

– 臺灣大學副教授 康仕仲

 

延伸閱讀

資訊和特殊效果的絕妙平衡

幫 UI 分類,我們是如何記憶的?

隱藏與減少複雜的設定選項

 

參考文獻

[1] The Visual Display of Quantitative Information, 2001, Edward R. Tufte.

[2] Milestones in the history of thematic cartography, statistical graphics, and data visualization, 2008, Michael Friendly.

 

Image via adactio, CC License.

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