鑽取式儀表板：適用於動態個性化視覺化體驗的自適應視覺化儀表板

Główne pojęcia

鑽取式儀表板是一種新型的自適應使用者介面技術，允許使用者透過向下鑽取和向上彙總操作，以不同程度的細節探索資料，從而滿足不同專業知識和任務需求的個性化視覺化體驗。

Streszczenie

摘要
本文介紹了一種名為「鑽取式儀表板」的自適應視覺化儀表板技術，該技術採用協調圖表的層次結構，允許使用者根據其專業知識、興趣和期望的努力程度向下鑽取以達到所需的細節級別。這種功能允許不同的使用者根據其特定需求和專業知識個性化相同的儀表板。
簡介
視覺化儀表板在向大眾傳播資料以及支援幾乎所有知識產業的決策方面正變得越來越流行。然而，現有儀表板通常是靜態且不可變的，即使被視覺化的資料是動態和串流的。
鑽取式儀表板
鑽取式儀表板是一種自適應使用者介面 (AUI) 技術，用於動態視覺化儀表板，可以鑽取到其中以適應每個特定使用者的不同目的、受眾和努力。它不是由協調圖表網格組成的靜態且不可變的儀表板結構，而本質上是一個圖表層次結構。
設計框架
設計理念

單一儀表板 - 多個使用者：希望能夠為具有不同領域和視覺化專業知識的多個使用者使用相同的視覺化儀表板。
單一儀表板 - 多個任務：使用相同儀表板完成的任務各不相同，包括細節級別、花費的時間和所需的關注度。
單一儀表板 - 不斷變化的技能：使用者可能會隨著時間的推移而提高或降低技能，但應該能夠使用相同的視覺化儀表板。
單一儀表板 - 輕鬆創作：支援許多使用者和任務以及不斷變化的技能的自適應儀表板必須仍然易於創作。
模型
鑽取式儀表板是一個視覺化儀表板，它還包含一個聚合層次結構，該層次結構被定義為一個圖表組，作為層次結構的根。
聚合操作
所有聚合操作本質上都是合併操作，它們用包含所選子項的單個圖表組替換一個或多個子圖表。

標籤：用總結其內容的單個標籤或文本替換所有子圖表。
總結：可以使用資料抽象來總結表示相似類型資料的圖表，例如計算序列之間的平均值、總和或差異，從而產生一個新的序列。
原型：選擇一個子圖表作為所有子圖表的代表。
投影：可以將來自子圖表的兩個或多個資料維度投影到散點圖（如果為兩個）或平行坐標圖（如果超過兩個）的軸上。
並列放置：將子圖表組合在父圖表組的範圍內作為小倍數。
疊加：將子圖表疊加在一起。
系統：鑽取式儀表板
DrillVis 介面由鑽取式儀表板檢視（圖 5b 的中心）和樹狀檢視（圖 5b 的左邊距）組成。鑽取式儀表板檢視顯示鑽取式儀表板的當前狀態。檢視中的每個圖表都由一個視覺化卡片表示（圖 4）。
聚合運算符

總結：通過對基礎資料集執行直接計算來合併圖表（圖 6）。
選擇：合併多個圖表，並讓作者從中選擇一個圖表作為原型來表示它們（圖 7）。
投影：從由子圖表表示的兩個資料維度生成散點圖。
疊加：將圖表疊加在同一個視覺空間中 [28]（圖 9）。
作者模式
DrillVis 中的創作模式旨在促進層次結構視覺化的構建。此模式包含兩個主要功能：(1) 從使用者提供的表格資料集生成圖表，以及 (2) 使用現有操作聚合圖表來構建視覺化層次結構。
讀者模式
DrillVis 的讀者模式旨在促進探索由作者建立的視覺化層次結構，以匹配不同級別的使用者專業知識。此模式假設讀者首先選擇与其專業知識級別相對應的預定義檢視。
使用案例範例
提供了一個使用水感測器資料的鑽取式儀表板範例，以說明參加實地考察的學生如何使用該工具過濾和檢查農場異常情況。
使用者研究
為了評估鑽取式儀表板技術的有效性，我們招募了三位在其日常職業中利用資料的領域專家，使用 DrillVis 原型製作鑽取式儀表板。然後，我們與一組臨時最終使用者一起評估生成的鑽取式儀表板的有效性。
討論和限制
在這裡，我們討論了我們研究的結果，概括了從 DrillVis 的部署中收集到的見解，並檢查了其對自適應視覺化儀表板更廣泛領域的影響。

Statystyki

研究人員招募了三位來自不同背景的領域專家參與使用者研究。
研究人員招募了 10 名沒有我們領域專家提到的主題的特殊相關性的臨時最終使用者。
專家 P1 部署了 96 個葉子圖表原子來構建他的層次結構。
專家 P2 部署了 32 個葉子圖表原子，重點關注算術運算（5 次除法、8 次加法、6 次減法）並多次使用“疊加”。
專家 P3 使用了 9 個葉子圖表原子，通過從每組中選擇具有最突出趨勢的圖表來進行總結。
所有最終使用者都能够在 10 分鐘內完成三個不同資料集的問題，除了一名參與者 E9，他在 10 分 24 秒內結束。
P1、P2 和 P3 解決 3 個問題的平均時間分別為 8 分 39 秒、7 分 56 秒和 7 分 49 秒。

Kluczowe wnioski z

Drillboards: Adaptive Visualization Dashboards for Dynamic Personalization of Visualization Experiences

by Sungbok Shin... o arxiv.org 10-17-2024

https://arxiv.org/pdf/2410.12744.pdf

Głębsze pytania

除了分層聚合之外，還有哪些其他方法可以設計自適應視覺化儀表板？

除了分層聚合，還有其他設計自適應視覺化儀表板的方法，這些方法可以單獨使用，也可以組合使用，以創造更豐富、更個性化的使用者體驗：

基於規則的適應性： 根據預先定義的規則或觸發器，動態地調整儀表板的內容和佈局。這些規則可以基於使用者的角色、偏好設定、資料趨勢或其他相關因素。例如，當檢測到資料異常時，系統可以自動突出顯示相關圖表或指標，或根據使用者的角色顯示不同的關鍵效能指標 (KPI)。
基於機器學習的適應性： 利用機器學習演算法，根據使用者的行為模式、目標和偏好，自動學習並預測使用者資訊需求，從而動態地推薦相關視覺化、調整圖表類型或提供個性化的資料摘要。例如，系統可以學習使用者經常查看哪些資料，並自動將這些資料放在更顯眼的位置，或根據使用者的歷史操作推薦新的資料分析角度。
基於自然語言處理的適應性： 允許使用者使用自然語言與儀表板互動，例如提出問題或指定他們想要查看的內容。系統可以使用自然語言處理 (NLP) 技術來理解使用者的意圖，並相應地調整儀表板。例如，使用者可以詢問「過去一個月銷售額最高的產品是什麼？」，系統可以自動生成一個顯示相關資料的圖表。
多級細節展示： 提供多個細節級別的資料展示，允許使用者根據自己的需求選擇查看概覽或深入分析特定資料點。這可以通過互動式圖表（如可縮放的時間軸或可點擊的地圖）來實現，使用者可以點擊或縮放以查看更多細節。
上下文感知： 根據使用者的當前上下文（如時間、位置、設備）調整儀表板的內容和佈局。例如，一個移動設備上的儀表板可能會顯示簡化的資訊，而一個大型螢幕上的儀表板可能會顯示更詳細的資料。

鑽取式儀表板是否会导致資訊過載，尤其是在處理大量資料時？

是的，鑽取式儀表板有可能導致資訊過載，尤其是在處理大量資料時。雖然鑽取式儀表板的設計初衷是讓使用者能夠控制資訊的詳細程度，但如果沒有仔細設計和實施，可能會產生以下問題：

認知負荷過重： 當使用者面對過多圖表、指標和選項時，可能會感到不知所措，難以找到他們需要的信息。過多的細節層級和複雜的層次結構也會增加使用者的認知負荷，降低他們理解資料的能力。
目標迷失： 使用者可能會迷失在資料的細節中，而忘記了他們最初的分析目標。過於頻繁的鑽取操作可能會分散使用者的注意力，導致他們難以形成對整體資料的全面理解。
效能問題： 處理大量資料時，過多的圖表和互動可能會導致儀表板載入緩慢，影響使用者體驗。
為了避免資訊過載，設計鑽取式儀表板時需要考慮以下因素：

簡化設計： 避免使用過多圖表或指標，只顯示與使用者目標最相關的資訊。
清晰的層次結構： 設計一個邏輯清晰、易於理解的層次結構，引導使用者逐步深入分析資料。
互動式過濾和排序： 提供互動式過濾和排序功能，幫助使用者快速找到他們感興趣的資料。
視覺化提示： 使用顏色、大小、形狀等視覺化提示來突出顯示重要資訊，引導使用者關注關鍵資料點。
效能優化： 優化儀表板的效能，確保其能夠快速載入和響應使用者的操作。

如何將鑽取式儀表板的概念應用於虛擬實境或擴增實境等其他資料視覺化環境？

將鑽取式儀表板的概念應用於虛擬實境 (VR) 或擴增實境 (AR) 等其他資料視覺化環境，可以創造更具沉浸感和互動性的資料探索體驗。以下是一些可能的應用方向：

沉浸式資料空間： 將儀表板的各個組件轉化為三維空間中的物件，使用者可以在這個空間中自由移動、查看和互動。例如，使用者可以「走進」一個顯示銷售資料的三維柱狀圖中，查看每個柱子代表的具體資訊，或「拿起」一個顯示產品資訊的虛擬物件，查看更多細節。
基於手勢的互動： 利用 VR/AR 設備的手勢追蹤功能，讓使用者可以使用手勢進行鑽取、縮放、過濾等操作。例如，使用者可以捏合手指縮放圖表，或揮動手臂切換不同的資料視圖。
空間化資料關聯： 利用 VR/AR 的空間特性，將不同資料集之間的關聯性以更直觀的方式呈現出來。例如，使用者可以將兩個相關的圖表放置在空間中彼此靠近的位置，並通過連線或顏色來突出顯示它們之間的關聯性。
協作式資料分析： 多個使用者可以同時進入同一個虛擬資料空間，共同查看和分析資料。例如，一個團隊可以圍繞一個虛擬儀表板進行討論，並實時分享他們的分析結果。
在 VR/AR 環境中設計鑽取式儀表板需要克服一些挑戰，例如：

空間感知和互動： 設計直觀的空間導航和互動方式，避免使用者在虛擬環境中迷失方向或感到不適。
視覺化設計： 針對 VR/AR 設備的顯示特性和使用者的視覺感知，設計清晰易懂的三維視覺化效果。
效能優化： VR/AR 應用通常需要更高的計算資源，因此需要優化儀表板的效能，確保其能夠在 VR/AR 設備上流暢運行。
總之，將鑽取式儀表板的概念應用於 VR/AR 環境具有巨大的潛力，可以為使用者帶來更具沉浸感和互動性的資料探索體驗。隨著 VR/AR 技術的發展和普及，我們可以預見更多創新性的應用將會湧現。