2019300003034方梦达
论文原文: What is Interaction for Data Visualization?
论文来源: IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics
概要
这篇论文主要论述了如何定义数据可视化中的交互（Interaction for Data Visualization）。本文通过筛选、扩展并审查1980年以来的数据可视化领域的论文，并提取人机交互和数据可视化交互之间的共性和区别，综合出了一个数据可视化的定义。作者的目标是让更明确的数据可视化定义成为一种思维工具，并激发更新颖、更大胆的交互设计，借此丰富可视化系统中的交互质量。
问题描述
在数据可视化流水线中，交互发生在将原始数据转换为新的数据视图这一过程的所有阶段，这使对数据可视化交互的定义显得更为复杂和困难，虽然前人们已迭代地结构化和形式化了流水线的表示方面，但对交互方面的关注明显较少
研究目的
除了对数据可视化交互本身的定义之外，还要弄清它在数据可视化中的作用。
实验过程
概述
从一系列论文开始，递归地扩展论文范围，并用一系列衡量论文与研究目的的关联性调度指标来筛选，最终形成闭包，在论文的闭包集里提取共性和差异，从而形成对数据可视化交互的定义。
开展
收集论文集
数据可视化的交互主题很广泛。可以说，大多数可视化论文都提到了交互。因此，作者放弃系统性综述而选择了评论性综述。由于评论性综述试图确定数据可视化领域中最重要的项目，因此作者设置了以下三个要求：
- 可视化交互的观点不能仅由引文数目来获取，它需要包括专家的输入。
- 仅使用滚雪球运动的方法（从一套种子论文开始，并使用反向和正向参考文献进行扩展）是不完善的，因为它对种子论文的选择有偏见。
- 不能包括与可视化无关的HCI论文。
随后，作者采用了
(出版年份)，
(引用数目)，
（向前引用量），
（向后引用量）这些参数来计算文献的重要性
和相关性
：
有了这些指标，作者将能被纳入的论文门槛设置为
以及
，以此保证文献的年均引用数大于10，并保证论文在10年间被以因为在标题中有“virtualization”和“interaction”向前引用和向后引用的次数大于2。
随后的开展的实验过程就是向可视化领域内的专家和研究人员发送如下请求：（1)定义论文，试图定义可视化中交互的论文；(2)相关论文的交互主题；(3)他们多年的可视化经验；(4）他们自己的论文关注数据可视化交互的频率。
之后就根据上述要求递归地筛选扩增论文集，直至没有可供继续添加至论文集合之中的论文，此过程类似于数据库系统设计原理中关于“闭包”的概念。
分析论文集
作者来使用迭代演绎编码方法来描述收集到的论文。具体来说，作者从阅读种子论文的角度确定了具有捕获性的新兴主题：i)可视化中交互的当前观点；ii)社区提出的问题；iii)现有的原型描述和互动的分类。然后，作者逐步细化这些标签，直到获得了一个很高的编码器间协议。然后对所有的论文进行了编码。接着使用Cohen的Kappa(K)测量了编码器间的一致性，这解释了一致性是偶然发生的可能性。关于如何解释K的值并没有严格的规则，但对于K≥0.7被认为是令人满意的，对于K>0.75被认为是优秀的。
作者使用了如下标签:
- Defifinition of Interaction
- Critical on Interaction
- Benefifits of Interaction
- Interaction Concepts
- Interactive Pipeline
- List
实验结果
可视化交互的定义
可视化的交互必须涉及什么？
- 四个部分：
- external entities（外部实体）、internal entities（内部实体）、external actions（外部行为）和internal actions（内部行为）
- external entities
- 两个最主要的方面是user（用户）和data（数据）
- 用户与数据交互的手段是一个中介实体，我们称之为可视化系统
- internal entities
- 交互的特点是一个涉及面向数据的intent（意图）的面向目标的活动
- external actions
- 交互被描述为用户和由action-response对组成的可视化系统之间的对话
internal actions
数据可视化交互还可能涉及额外的上述四个方面
- external entities
- 交互还可以涉及如鼠标、键盘等的外部物理对象
- internal entities
- 在与可视化系统交互时，可以涉及用户的先验知识、内部心理表现、技能和能力
- external actions
- 交互可能涉及许多用户操作。这样的操作可以改变数据，例如过滤和聚合
internal actions
可视化的交互是一种面向目标的活动，其中包含顺序、增量和迭代，并保留以下属性：
作者确定了需要对外部世界（例如，环境、社会方面、模式)和工具本身(例如用户输入）进行更灵活的交互。还确定了解决意图和缺乏灵活性之间的模糊性的必要性。此外,通过回顾带有概念或列表标签的论文可以揭示如下信息:(i)它们如何概念化人类意图(ii)可视化系统如何解释这种意图，从而为用户提供灵活性
这些论文揭示了三种概念化可视化交互的方法：系统、任务和以用户为中心。
从用户的高级目标到低级数据操作，将可视化系统描述为一个整体的最突出的概念之一是可视化参考模型，或可视化流水线
大多数论文强调交互可以影响流水线的所有级别，即原始数据的转换、处理数据、可视化映射和视图的转换。
给出的最终定义
作者对可视化交互的定义基于两个假设：i)与可视化的交互是与交互系统交互的子集——因此作者没有捕获HCI概念捕获的所有交互；ii)与交互系统的交互是与人们自己思想和环境交互的子集——因此作者的定义并没有捕捉到人们在暴露于交互系统时可能执行的所有交互
**此定义包括以下关键词(作者认为准确地表述数据可视化交互必须要包含这些关键词)
- interplay(相互作用)
- 作者通过对话比喻来框架定义，因为它是在可视化和HCI中观察到的共同模式
- person（人）
- 作者用“人”一词取代了普遍的“用户”，因为它更可能被视为是中性的
- data interface（数据界面）
- 可视化领域的一个关键问题是对人类和技术模式的有限使用
- action（动作）
- 作者采用人执行的action，而不限制其粒度
- action-reaction（动作-反应）
- 可视化交互和HCI在交互对话要求界面响应一个人的行为方面是一致的
- data-related intent（数据相关的意图）
- interplay(相互作用)
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