记忆岛：层次知识可视化的洞察力

记忆岛：将层次知识可视化为有洞察力的岛屿宾阳引用此版本：杨斌。记忆岛：将层次知识可视化为有见地的岛屿。其他[cs.OH]。皮埃尔和玛丽·居里大学-巴黎第六大学，2015年。英语NNT：2015PA066137。电话：01241135HAL Id：tel-01241135https://theses.hal.science/tel-012411352015年12月10日提交HAL是一个多学科的开放获取档案馆，用于存放和传播科学研究文件，无论它们是否已这些文件可能来自法国或国外的教学和研究机构，或来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire皮埃尔与玛丽·居里信息、电信和电子博士学校（巴黎）（ED130）Lip6 ACASA集团回忆录I.斯兰德：V.将知识视为我的视觉I倾斜Par女士宾阳信息学博士论文Jean-Gabriel Ganascia先生的命令2015年6月8日提交并将于2015年6月8日发布，评审团组成如下：Monsieur Dragicevic，Pierre，Chargé de Recherche，Examinateur Ganascia，Jean-Gabriel，Examinateur，Directeurde these Examinateur Kuntz-Cosperec，Pascale，Examinateur，特别报特别报告员员Examinateur Labat，Jean-Marc，ExaminateurMonsieur Lecolinet，Eric，Maintree de Conféné，Examinateur Venturini，Gilles，Ménseur，特别报告员i这篇论文献给我的父母和我的妻子香。谢谢你的爱的财富。iiiiiABSTRACT本文致力于研究一种新颖的地图可视化方法--记忆岛。我们将讨论如何层次知识可以有意义地映射和可视化作为一个有见地的岛屿。我们的技术受到古代“记忆艺术”技术的“轨迹”（拉丁语“轨迹”的复数形式）方法的启发一个设计良好的地图在头脑中可以理解知识，从而导致一个人的信息寻求任务的完成，并有助于扩展一个人的知识。为此，记忆岛技术包括将每个知识实体与创建的虚拟岛上的指定区域相关联。通过我们定义的地理视觉隐喻，记忆岛可以呈现知识中发现的现象，这些现象通常很难理解。在这篇论文中，我们讨论了如何设计我们的可视化技术，使其实现可视化的伟大功能：自动生成一个真实的，功能性的，美丽的，有见地的，启发性的岛屿及其技术细节。为了使记忆岛更方便用户使用，我们提出了“概述+细节”的界面，以支持他们的可视化探索和知识分析。我们还演示了如何使用记忆岛技术创建 知 识 地 图 ， 通 过 给 出 一 些 数 字 人 文 （ 项 目 OBVIL ） ， 电 子 书 （ 项 目LOCUPLETO）和其他领域的不同数据集的例子。然后，我们提出了我们的验证和评估协议与两个初步的用户实验。这些研究的结果表明，记忆岛的使用为非经验丰富的用户提供了处理现实浏览的优势，帮助他们提高他们在知识导航和记忆任务中的表现，并且他们中的大多数人选择使用它进行导航和知识发现。最后，我们总结了我们的研究，并列出了一些前景和未来的工作，可以基于我们的记忆岛技术。ivvTITREE NF RANCHARAISE« I LES DE MEMOIRES： UNENOUVELLE APPROCHE POUR LA VISUALISATION INTUITIVE DESCONNAISSANCES HIERACHIQUES»RE'SUME'在这方面，我们学习了一种新的可视化制图方法，称为“回忆录”。《回忆录》一词受古代《回忆录艺术》中“场所”（拉丁语中“场所”的复数形式，表示“结束”或“代替”）方法的启发一个菜单在教育中可以有一种认知的感觉，这是一种对信息的研究（一种直觉的研究），有助于丰富这个菜单的认知问题在此，《回忆录》的技巧包括对一个虚拟世界的认识。通过对我们所定义的地理要素的研究，一个“回忆录”中的代表可以推断出在认知中难以识别和理解的现象。在一个首映式上，我们在回忆录中看到了一个层次的认知Nous presésentonsles algorithmes que nous avons déciliation pour générer automatiquement une bellecarte réaliste，fonctionnelle，intuitive et inspirante.我们还介绍了“概述+详细信息”可视化界面，该界面可用于在存储器中导航在第二部分中，我们阐述了我们在LOCUPLETO项目框架内以及在人文领域数字问题（OBVIL项目、InPhO项目等）中的实际经验。通过我们的可视化方法获得的结果是有希望的。实际上，导航直观且能够增强对使用工具的认知的记忆我们对这些问题的结论是通过对这些问题的分析得出的，我们建议在我们的基础上建立一个未来工作的整体，以实现对回忆录的可视化。».vii一个常识这项工作得到了法国国家研究项目（investissement d'avenir）LOCUPLETO的支持。这项工作之所以成为可能，完全是因为法国国家研究项目（未来投资）LOCUPLETO。我感谢LOCUPLETO项目的所有参与者和我们用户研究的参与者。Jean-Gabriel Ganascia教授一直是理想的论文导师。他明智的建议，有见地的批评，并耐心鼓励协助工作和写作这篇论文在无数方面。我要感谢拉卢卡·托马格、苏拉德杰·帕尼奇、玛丽·拉克瑟内尔、索罗什·纳尔奇加尔和法比奥·帕尔多，感谢他们的实习生和对评估实验的支持。我要感谢吉勒·文图里尼教授和帕斯卡尔·孔茨-科斯佩雷克教授，感谢他们对这篇论文的关注，感谢他们同意作为审稿人详细研究这篇论文我也很感谢Jean-Marc Labat教授、Pierre Dragicevic博士和Eric Lecolinet博士接受我的研究，我很高兴他们能参加我的论文委员会。我还要特别感谢Jean-Daniel Fekete博士，尽管很不幸，他不能参加我的论文委员会，因为他正在美国休假。他建议我邀请皮埃尔·德拉吉切维奇博士，他是一个理想的论文委员会。我有幸能够在几次会议和研讨会上展示我的研究，并感谢所有使之成为可能的人，包括提供宝贵意见的匿名评论者。我还要感谢EGC协会和AFIHM（法语人与机器互动协会），他们组织了InfoVis研讨会，让我有机会与他人讨论我们的想法我感谢成本行动TD1210，谁给了我机会，并支持我在欧洲许多地方展示我的研究我还要感谢LabexOBVIL的成员，他们给了我在他们的数据集上应用Memory Island的权利。我还要感谢2013年国际UDC研讨会论文集的编辑Aida Slavic和Almila Akdag Salah为改进我们的工作提出了宝贵的意见和建议。我要感谢印第安纳大学布卢明顿分校的Colin Allen教授，他在我们研究他的InPhO本体论时给予了我们宝贵的意见和帮助。我还要感谢卡塔尔计算研究所的研究科学家Michaël AUPETIT，他给了我一些关于如何设计可视化工具的参考。我感谢圣地亚哥州立大学的Andre Skupin教授、阿姆斯特丹大学的Charles van denHeuvel教授和德雷克塞尔大学的夏琳教授对记忆岛的宝贵讨论的鼓励和有益建议。我要特别感谢Lip6的ACASA团队成员：Christophe Jouis，Gauvain Bourgne，MihneaTufis，Alexandre Bazin，Mohamed Amine Boukhaled，SuzanneviiiMpouli Njanga Seh，Fiona Berreby，Alaa Abi Haidar Zied Sellami and Francesca Frontini.我和你们一起度过了美好的三年，无论是我的研究还是我在巴黎的逗留。感谢英国剑桥大学可持续发展中心的Kayla Friedman和Malcolm Morgan以及皮埃尔和玛丽居里大学的IFD部门制作用于制作本文件的Microsoft Word论文模板最后，我想特别感谢Marco Quaggiotto，Martin Rosvall和Andrea Scharnhorst，他们允许我在我的论文中复制您的图像。记忆岛：将层次知识可视化为有洞察力的岛屿杨斌-2015年ixC内容第一部分.背景和文献综述1C.阻碍1 G.物质生产.............................................................................................................................................................31.1 概述和研究背景51.2 工业背景61.3 贡献及相关研究领域71.4 组织8C.阻碍 2.审查文献.............................................................................................................................................................. 112.1 信息可视化和知识可视化2.2 InfoVis Toolkit和InfoVis Tools 132.3 设计和评估可视化系统152.4 树和层次知识可视化162.4.1 树，层次知识和骨架162.4.2 经典的树可视化技术172.5 本体论和本体论可视化212.6 知识图谱232.7 地图学与知识地图学252.7.1 制图252.7.2 知识制图262.8 制图可视化282.8.1 Treemapping Approaches 282.8.2 空间化（布局）和树绘制算法302.8.3 地图式可视化方法302.9 图式化322.10 空间认知33第二部分.记忆岛技巧35C.阻碍3 M记忆ISLANDI DEA ANDD ESIGNMETHODOLOGY.............................................................................................3.1 记忆技术的艺术和记忆岛的概念393.2 记忆岛技术的目标413.2.1 承认（真实）413.2.2 发现（功能和美观）413.2.3 令人惊讶的（洞察力和启发性）423.3 记忆岛423.4 地图（景观）隐喻433.5 为什么我们选择2D传统地图表示433.6 地理隐喻和制图手段记忆岛：将层次知识可视化为有洞察力的岛屿杨斌-2015年x3.6.1 比例隐喻443.6.2 距离/中心性隐喻453.6.3 字体属性和点属性463.6.4 颜色483.6.5 路径和差距493.7 记忆岛原型算法50C.通过语义相似性.................................................................................................................... 阻碍4 H层次结构重组534.1.1 相关作品554.1.2 语义相似性的层次重组当我倾斜时，C阻碍5 V隔离H型数据595.1 第61章岛屿5.1.1 PolyleII算法615.1.2 记忆岛算法645.1.3 关于记忆岛算法675.2 重塑岛屿68C受阻6 LABELLING和MAPG纯化....................................................................................................................................716.1 相关作品736.1.1 PFLP问题746.1.2 PFLP算法756.1.3 谷歌地图机制796.2 Memory Island 80中的标记和地图生成6.3 讨论826.3.1 标签放置算法的改进826.3.2 应用区域要素标签放置算法83CHALLEY 7 MEMORY ISLAND I接口.............................................................................................................................. 857.1 概览+细节交互式界面877.1.1 地图式焦点+上下文和元素高亮技术：877.1.2 地图互动功能897.1.3 内存岛接口设计。..................................................................................................................907.2 讨论. 93第三部分.实施和应用C障碍8 M记忆ISLANDI实现............................................................................................................................................. 978.1 Memory Island Application......................................................................................................8.1.1 知识提取1008.1.2 第102章岛屿8.1.3 标签放置和地图生成1038.1.4 内存岛接口生成1048.2 内存岛应用程序1048.3 讨论105记忆岛：将层次知识可视化为有洞察力的岛屿杨斌-2015年xi使用MEMORYISLAND.....................................................................................107的C HAMPOR9C处理KNOWLEDGEM9.1.1 文本和文档数据。................................................................................................................1099.1.2 本体论1109.1.3 分层数据集1129.1.4 项目OBVIL...................................................................................................................................9.2讨论第四部分.MEMORY ISLAND 115的验证和评价10 V校准MEMORY ISLAND........................................................................................................................................... 11710.1 可视化咒语11910.2 用户研究。.......................................................................................................................11910.2.1 方法和可视化设置12010.2.2 受试者12010.2.3 程序12110.2.4 结果12210.3 讨论123C障碍 11心理评价.......................................................................................................................................................... 12511.1 相关工作12711.1.1 用户11.1.2 本体论可视化工具的评价12911.1.3 树可视化工具的评价13111.1.4 地图式可视化工具的评价13111.2 心理学实验方案13211.2.1 本体浏览任务13211.2.2 本体理解任务13311.2.3 本体记忆任务13311.2.4 主观任务13411.2.5 建议的评估程序13511.3 用户研究13611.3.1 方法和实验设置13611.3.2 受试者13611.3.3 程序13611.3.4 结果13711.4 与过去评估实验的讨论139第六编.结论和展望. 141C障碍 12 C包括143C障碍物 13 F缝线工作.................................................................................................................................................. 14513.1 为数字人文学科开发可视化工具14513.2 提高空间利用率145记忆岛：将层次知识可视化为有洞察力的岛屿杨斌-2015年xii13.3 长期记忆的评价13.4 用户界面和交互功能14713.5 将Memory Islands集成到DH和DL 148参考资料. 151APPENDIX.........................................................................................................................................................................167记忆岛：将层次知识可视化为有洞察力的岛屿杨斌-2015年xiii表格列表表1.现有评价工作和用户.........................................................................................................................................表2心理学实验方案.................................................................................................................................................135的建议实验程序表3.记忆 I型滑板......................................................................................................................................................应用的选定颜色方案表4MEMORY ISLAND............................................................................................................................................ 173验证受试者的完整列表记忆岛：将层次知识可视化为有洞察力的岛屿杨斌-2015年xivLISTOFA LGORDEMS一个LGORMORM1 MEMORY ISLAND PROTOTYPE一个LGORMORM.......................................................50一个广义2POLYLE Ⅱ算法............................................................................................................................................一个LGORMANN M3 MEMORY ISLAND一个LGORMANN M......................................................................64一辆LGORMANN M4GENERATE CROWN........................................................................................................ 65记忆岛：将层次知识可视化为有洞察力的岛屿杨斌-2015年xv文件清单图1.1 LOCUPLETO项目的T轴。.................................................................................................... 6图1.2米的记忆我为一本儿童读物，这种可视化帮助孩子们与他们的学习，他们也可以分享他们的.....................................................................................................................................................................图1.3MEMORY ISLAND技术的相关研究领域（其地图通过使用MINDJETMINDMANAGER S软件创建）。................................................................................................................................... 8图1.4本论文的五个部分。（他的地图是通过使用MINDJET MINDMANAGER S软件创建的）。.........9图2.1由 GEPHI创建的 IN PH O本体（左）和RO K本体（右）的V通用表示。第一个由GPHI提供的空间化算法创建的。在第二个中，我们将空间化...........................................................................14图2.2 Munzner等人提出的四[21][22]用于识别INFO VIS技术................................................................................................................................... 15图2.3：识别INFOVIS技术的步骤，INFOVIS.....................................................................................................技术的每一项改进都需要通过用户实验来验证16图2.4树结构数据集的................................................................................................................................................. 经典节点 -链接图可视化 18FIGURE2.5 CLASS BROWSER在最近的网络-PROTÉGALANT本体论的 MERCURE GALANT本体论的LABEX OBVIL.................................................................................................................................................19FIGURE 2.6我的新发现 概述 的 一个 百科全书 的 P历史学 SEP（IN PH OOntology.................................................................................................................................20图2.7一个简单树结构的节点-链接图（节点的大小和颜色用于强调节点）...................................... 21图2.8用于探索映射方程机制的知识地图 [40]，可在映射方程上使用的INFOMAP代码。ORG（由MartinROsvall创建，经许可在本文中复制）。........................................................................24图2.9一个知识地图，它被标记以使知识顺序可视化。M AP由A LMILA A KDAG，C HENG G G AO，K RZYSZTOF S UNOKI和A NDREAS CHARNHORST创建。在本论文中，他的知识地图是允许.........................................................................................................................................................................复制的25图2.10 L. EONARDO DA VINCI的 MAPPAMUNDI（约1514年）。..................................................27记忆岛：将层次知识可视化为有洞察力的岛屿杨斌-2015年xvi图2.11 T他的屏幕截图取自 MARCO QUaggiotto的 KNOWLEDGE ATLAS [44][45]（我的信息来自HTTP：//KNOWLEDGECartography。ORG/#IQUISSIONWITHPERMISSION）。..................................................................................................................27图2.12树映射及其等价的节点-链接图表示（带有节点....................................................................... 28图2.13使用树映射来计算磁盘分区上文件所占用的空间量。通过免费软件WIN DIR STAT.......................29进行认证图2.14大多数现有地图可视化的示意图，将现有聚类技术应用于底层数据以创建2D分布，然后基于此示意图.................................................................................................................................................................31图2.15具有由 GMAP算法生成的底图的THE M OCS使用 ICAI 1990-2014的主题，与使用 ECAI1950-2014的主题生成的H EAT-M 图............................................................................................... 32是利用计算机科学的开源软件AP生成的图3.1：两个例子使用的概念记忆我倾斜的电子书和数字电视. ..................................................... 40图3.2记忆体ISLAND技术.........................................................................................................................................的目标41图3.3记忆 ISLANDS IDEA：转换层次知识（E。G.，每个概念都有自己的孤岛。这个岛是利用知识的力量，如本体论，模拟伟大的科学家使用的“记忆的RT“42图3.4使用MEMORY ISLAND...................................................................................................................................45为具有不同比例隐喻的INPH O的本体生成的T WO示例图3.5关于距离/中心度M的一个例子，高水平位于岛屿的中心，从概念位置到其原始概念位置的距离是用距离数和与该概念相关的原始概念（重量）计算的.............................................................................图3.6 T他认为我们使用的记忆我倾斜....................................................................................................................47图3.7记忆I中的P点（位置）属性倾斜，点可能具有不同的类型和大小.......................................................47图3.8彩色轮显示了我们的颜色选择策略，以及从论文目录生成的记忆I SLAND示例;岛的主要部分使用A组（轮中）中的颜色着色，记忆岛：将层次知识可视化为有洞察力的岛屿杨斌-2015年xvii第4章（关于技术装备）中的岛屿使用B组。........................................................................ 48图3.9蓝色和白色数据线描述关系（包含）与选定的概念心理学.........................................................................................................................................有关49图3.10 C两个概念之间.............................................................................................................................................. 的艺术路径（紫色）表明两个概念更加接近50图5.1用 POLYLE II算法............................................................................................................................................ 63生成的记忆 I斜率的示例图5.2是由P·奥利耶二世绘制的一个例子，它的两个岛屿........................................................................... 之间有重叠。图5.3概念的楔形物与装饰板................................................................................................................................的示意图67图5.4用MEMORY ISLAND算法生成的岛（无标记和制图方法）。..................................................67图5.5左：用我们定义的隐喻，用INP O N拓扑学对SEP进行V化。右：我们从数据库....................... 68中生成一个径向布局记忆体图5.6没有整形过程..................................................................................................................................................... 的MEMORY I SLAND69图6.1标签重叠严重的地图。在本例中，我们随机将标签放置在此地图中。人类用户无法通过标签重叠严重的地图进行发现.................................................................................................................................73图6.2一组潜在的标号位置及其相对可拓性。他的一套潜在的标签位置是由CHristensen等人提出的。[110]，根据YOELI的工作 [102]。每个位置的编号用于描述重新定位标签的制图首选项。（LABEL位置图6.3 GOOGLE MAP中的第一变焦水平 M AP。CAPTURE从Web服务应用程序 GOOGLE MAP...........79图6.4地球地图的第二级放大级别MAP，来自GOOGLE MAP应用程序.......................................................80的捕获图6.5MEmory ISLAND..............................................................................................................................................图6.6 T在MEMORY I SLAND 83中发现两种不同的标签配置...................................................................图7.1用交互功能来调整 SEP的记忆I SLAND：（A）（B）：制图间隙和紫色路径用于强调