Visualisering av komplex information

Transkript

1 Visualisering av komplex information Inledning Ända sedan vi började kalla oss intelligenta varelser har vi haft ett behov av att kunna visualisera information. Historiska händelseförlopp visualiserades och förevigades i grottväggen för framtida generationer att lära sig från. Med tiden blev visualiseringen mer avancerad och nödvändig. Sjöfarare reste, upptäckte och dokumenterade kusterna för att lättare kunna hitta i området senare, och kanske ännu viktigare, sprida den samlade informationen om kusternas utseende och farliga rev till andra sjöfarare. Med nya tekniker har nya sätt att visualisera information utvecklats i en explosiv takt. De tabeller och diagram som på 80-talet var crème de la crème är numera vardagsmat hos varje småföretag. Med en allt större beräkningskraft har utvecklingen av visualiseringstekniker gått från en statisk representation till dynamiska och realtidsbaserade alternativ såsom färddatorer och datorspel. Informationsvisualisering kan delas upp i två huvud kategorier: strukturell modellering och grafisk representation. Strukturell modellering är tekniker för att upptäcka och påvisa strukturer, mönster och likheter hos en mängd data. Grafisk representation syftar till att genom ett grafiskt medium visa information på ett lättförståeligt sätt för användaren. Vid grafisk representation är det viktigt att ta hänsyn till de begränsningar vi människor har, t.ex. vårt färgsinne, minne och andra kognitiva egenskaper. Det är dock inte bara människan som har begränsningar utan även tekniken. Skärmarnas yta, processorns hastighet och andra tekniska specifikationer begränsar även möjligheterna att framföra information till en användare. Människan och datorn Människan är en fantastisk varelse på många vis. Hon har många fascinerande egenskaper som vi ännu inte till fullo förstår oss på, trots att vi alla själva är en. Med de fem sinnena syn, hörsel, smak, lukt och känsel kan vi ta in intryck från omvärlden som sedan behandlas i vår hjärna och ger upphov till någon form av reaktion. Enligt 90-talets IT-frälsare Jonas Birgersson 1 finns det däremot en gräns för hur mycket information vi kan ta in, något han kallar för audiovisuellt konsumtionsmaximum, där han menar att den mängden information från syn- och hörselintryck vi kan ta in inte bara är begränsat, utan också kan uttryckas i antal ettor och nollor. Som tur är har människan en mängd olika inbyggda egenskaper för att sålla bort irrelevant information och fokusera på det som är viktigt. Människans öra uppfattar till exempel bara ljud i frekvensområdet Hz. Det ljud som uppfattas kan vidare filtreras så att relevanta ljud förstärks. Örat är till exempel extra känsligt just vid frekvensområdet kring mänskligt tal, och därför lyssnar vi extra noga när någon pratar med oss än när en fågel kvittrar. När det finns många samtidiga ljudkällor filtreras också de mindre viktiga ljuden bort; en diskussion mellan två människor på ett fullsatt café skulle aldrig kunna genomföras om inte hjärnan automatiskt filtrerade bort alla andra diskussioner som sker vid borden runt omkring. 1 Sagt under en föreläsning på Corona höstterminen 05 1

2 På samma sätt som örat filtrerar bort ljud filtrerar våra ögon bort synintryck. Människan kan bara se ljus med våglängder i intervallet nm. Det har aldrig varit viktigt för människan att kunna se så små vågor som röntgenstrålning och ultraviolett ljus, och inte heller större vågor som till exempel mikrovågor eller radiovågor. Det ljuset vi ser kan på samma sätt som örats ljudintryck vidare filtreras i hjärnan. Olika färger förmedlar olika typer av känslor. Rött ljus påminner människan om blod, vilket förknippas med positiva känslor som passion, energi, mod men också negativa känslor som ilska och panik. Grönt ljus förknippar vi med naturen, vilket ger oss känslor som hälsa, ungdom, säkerhet, lugn och harmoni. Gult är den naturliga färgen för solljus och stimulerar fart, kommunikation och intellekt. Blått ljus associerar till himmel, hav och natt och ger känslor av lugn, balans, tradition och ro. 2 Hjärnan prioriterar vidare det som ligger centralt i vårt synfält och lägger mindre vikt till det som finns i periferin. Rörelse är intuitivt också viktigare för oss människor eftersom det kan innebära fara. Inom visualisering är dessa iakttagelser nödvändiga för att kunna förmedla information på önskat sätt. Människans minne möjliggör förmågan att lagra erfarenheter och göra det möjligt att känna igen, associera och lära. Man kan dela upp minnet i korttidsminne och långtidsminne, där korttidsminnet fungerar som en mental arbetsyta och långtidsminnet mer som en källa av kunskap och erfarenheter som senare kan komma att användas. Man brukar säga att korttidsminnet begränsas av att vi kan hålla reda på 7 +/- 2 saker samtidigt. Blir det fler saker än så börjar hjärnan sålla och plocka bort information, vilket kan påverka vår förmåga att fatta beslut. Minnesintryck av mer långvarig karaktär sorteras av hjärnan och lagras på olika ställen beroende på vad de består av och hur viktiga de är. Vissa intryck glöms bort efter bara några sekunder och andra intryck kan vi minnas för resten av livet. Datorn har många likheter med människan, men skiljer sig på väldigt många punkter. Från en fågelposition verkar likheterna slående; datorn har ett arbetsminne i form av bland annat flash och RAM, och ett långtidsminne i form av till exempel hårddiskar och cd-skivor. Processorn utgör den centrala beräkningsdelen som utför beräkningar, sorteringar och behandlar den indata som fås genom olika indataenheter som till exempel mus och tangentbord. Det behandlade utdatat presenteras sedan på utenheter såsom skärmar och högtalare. Granskar man de olika delarna kan man däremot se mer skillnader än likheter. Datorer glömmer inte bort saker på samma sätt som människan. Data som sparats på en hårddisk kan ligga kvar i resten av dess livslängd, men också när som helst manipuleras eller tas bort. Matematiska, enformiga beräkningar sköter datorn tusentals eller miljontals gånger snabbare än vi människor kan klara av medan sållning av information, klassificering, självmedvetenhet och orientering är exempel på uppgifter som människan kan klara mycket bättre än datorer. Man kan säga att människan och datorn kompletterar varandra väldigt bra för vissa typer av problem, och interaktionen mellan dessa två är en absolut nödvändighet för att de ska kunna samarbeta effektivt. På grund av skillnaderna uppkommer nya problem när man skapar interaktion mellan de två. En dator kan representera färger som inte människan kan uppfatta, skärmen har en begränsad yta som representationen av informationen måste anpassas till, människan måste använda mer eller mindre intuitiva indataenheter istället för att som med människokroppen bara tänk att till exempel vänster arm ska sträckas ut. Det är dessa typer av problem man försöker lösa i interaktionsdesign

3 Dimensioner och typer Vi kan tolka visuella intryck ifrån flera olika dimensioner. En linje är ett enkelt uttryck i två dimensioner men kan berätta väldigt mycket beroende på dess kontext. Dess längd och riktning kan ge ledtrådar eller direkt information. Till exempel kan en kort linje tyda på låg hastighet, tidig position i en process. En linje som i sin kontext visar att den är riktad uppåt kan tolkas som ett uttryck av positiv karaktär samtidigt som en riktning nedåt kan visa på dess motsats. Men det tvådimensionella rummet kan användas mer effektivt. I två dimensioner kan man visualisera med diagram och tabeller som är mycket kraftfulla verktyg för att visualisera rådata. Rådata kan komma in i ett system i många olika format, allt från långa mätdata till noveller. En bra och vanlig strategi är att strukturera upp rådata och ge det olika relationer så att strukturen blir tydligare och på så vis lättare ska gå att visualisera. 3 Dessa tabeller är abstrakt tvådimensionella. Om man nu använder dessa datatabeller till att skapa visuella tabeller eller diagram så ger man det två visuella dimensioner och användaren en ofta enkel översikt över ett stort och komplext input. Rådata kan även struktureras till tredimensionella matriser, ofta är tabeller inte lämpad för denna form av visualisering då det oftast behövs flera tabeller för att beskriva fenomenet. När det gäller diagram så går det fortfarande bra att använda bara man använder en diagramform som är anpassad för tre dimensioner. I de fall matriserna är på mer än tre dimensioner så blir det svårare att på ett enkelt sätt visualisera data. William Wright har skrivit ett mycket bra citat om hur kraftfullt 3d-visualisering är som verktyg och hjälpmedel när det gäller att ta till sig information. A complex inventory of 3000 positions can also easily fit on a single screen. With the correct approach to the visual design of the layout these massive amounts of information can be easily comprehended by a human observer. By using motion and animated interactions, it is possible to use 3D as a reliable, accurate and precise decision-support tool. 4 Interaktiv visualisering Ofta är det viktigt för användare att kunna interagera med själva visualiseringen av informationen. Denna interaktion sker mellan datorns indata- och utdata-enheter och människans dito. De tidiga datorerna var väldigt primitiva och hade många fler begränsningar än vad dagens datorer har. Gränssnitten var till en början uteslutande textgränssnitt där användaren skrev in kommandon på ett tangentbord som datorn sedan utförde. Med tiden, eftersom datorernas beräkningskraft blivit större, har nya don för interaktion utvecklats såsom möss, touch-screen, mikrofoner, VR-glasögon och cyberhandskar. Utvecklingen har gått mer och mer från det ganska abstrakta sättet att skriva in saker på tangentbord till sätt som känns mer naturliga för oss och som mer och mer påminner om interaktionen mellan människor. Med hjälp av interaktionen kan människor lättare välja vilken information hon vill ha, och lättare hitta den informationen som är relevant. För att åstadkomma en så smidig interaktion som möjligt måste en interaktionsdesigner ta hänsyn till de typer av begränsningar och skillnader hos människor och datorer som presenterades tidigare. Ur kunskapen om dessa begränsningar och skillnader och problemen dessa medför har en mängd metoder och tekniker 3 Stuart Card, Mackinlay Card, Jock Mackinlay, Ben Shneiderman, Readings in Information Visualization: Using Vision to Think, p William Wright, Information Animation Applications in the Capital Markets, p. 83, Readings in Information Visualization: Using Vision to Think 3

4 skapats såsom färgsättning, former, animationer, fönster, menyer, scrolllistor, tabs, focus+context, zooming etc. Exempel Travel Time Tube Map Är ett exempel på interaktiv visualisering, användaren påverkar genom, i detta exempel klicka, för att få önskvärd information... Här visas en översiktskarta på Londons tunnelbanesystem. När användaren klickar på en station transformeras bilden till att visa restider till alla andra stationer (utifrån den valda stationen). Nedan visas hur bilden har ändrats sig efter att användaren har klickat på stationen Finchley Road (mitten). Varje grå och vit zon representerar en tidszon på 10 minuter. Genom att hålla muspekaren över stationerna kan användaren se tidsdistansen till just denna station. I exemplet nedan är det 21 minuters restid till stationen Arsenal 4

5 Liveplasma Liveplasma är ett grafiskt och dynamiskt sätt att visa relationer mellan olika artister. Om användaren gillar en artist kan hon utifrån denna visualisering hitta liknande artister som hon troligtvis också uppskattar. Liknande information kan erhållas via allmusic.com men med den dynamiska visualiseringen på liveplasma går det snabbare. (bilden tv) Här har användaren sökt på artisten Tool. Ju närmare artister/grupper befinner sig från den sökta artisten, desto större likheter har de, och desto större chans att användaren kommer gilla dem. Bubblorna runt artisterna representerar hur stor artisten eller gruppen är inom en viss musikstil. Koppling till En Miljon Åsikter En Miljon Åsikter projektet är ett intressant sätt att visualisera, diskursen, aktiviteten och innehållet i ett forum. 5 Ett vanligt webbforum har begränsningar att visa upp sitt innehåll på ett tydligt generelltsätt. Detta beror mycket på den hierarkiska strukturen. Om man jämför resultatet med förlagan 6, en miljon pixlar. Så har förlagan ett strikt två dimensionellt utseende. Då En Miljon Åsikter har som mål att visa trådaktivitet, popularitet, kategori med mera behövs fler egenskaper än vad ett två dimensionellt visualiserings koncept ger. En tre dimensionell, eller i det här fallet en två och en halv dimensionell, vy ger fler uttryck. Till exempel så kan man visa popularitet med förändringar så som blinkningar, antal inlägg i en tråd med höjd, grupperingar med närhet och färg

6 Att visa alla inlägg i forumet skulle vara för mycket för oss människor att ta in och processa men att bara visualisera trådarna och dess aktivitet underlättar mycket. En annan koppling till de mänskliga och kulturella uppfattningarna som skrivits om tidigare är den gröna färgen. Som tidigare nämnts förknippas grönt ljus med naturen, vilket ger oss känslor som hälsa, ungdom, säkerhet, lugn och harmoni. Alla viktiga känslor för att öka det poliska engagemanget hos unga. Att färgen är mjuk och den ipod-aktiga ytkänslan ger en ännu strakare koppling till den unga målgruppen. 6

7 Sammanställning gjord av: Jenny Lagerlöf Student Civilingenjörsprogrammet i Teknisk Datavetenskap di01jlf@cs.umu.se Anders Moberg Student Civil ingenjörsprogrammet i Interaktion och Design dit02amg@cs.umu.se Johan Person Student Civilingenjörsprogrammet i Teknisk Datavetenskap dva00jpn@cs.umu.se 7