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面向知识可视化的框架和模型：信息与知识可视化的协同作用
雷莫·阿斯拉克·布尔卡德
St.Gallen大学，Blumenbergplatz 9，ch-9000，St.Gallen，Switzerland remo.burkhard@unisg.ch
摘要：本文从知识管理和传播科学的角度，阐述了信息可视化与知识可视化研究领域之间的协同作用。提出了第一个知识可视化的理论框架和模型。它描述了从我们的专业实践和以前的研究中得出的指导方针和原则，即建筑师如何成功地使用互补的可视化在不同社会、文化和教育背景的个人之间传递和创造知识。这些发现和见解对于信息可视化、知识可视化、知识管理、信息设计、媒体教学学、结构心理学和传播学领域的研究者和实践者来说是非常重要的。
1导言：组织中的知识可视化
本文从知识管理（Alaviamp;Leidner，2001）和传播科学（Fiske，1982）的角度阐述了信息可视化（Card，Mackinlayamp;Shneiderman，1999；Chen，1999；Spence，2000；Ware，2000）和知识可视化（Burkhard，2004a；Eppleramp;Burkhard，2004）两个研究领域的区别。旨在说明这两个领域的协同效应。为此，引入了知识可视化框架、知识可视化模型和互补可视化的概念。
首先，本文阐述了企业知识管理领域的相关见解。本节以一个附加的视角扩展了本书中以前的内容：组织视角。
其次，它从认知神经科学的视野（Farah，2000年）和视觉感知领域（Goldstein，2001年；Ware，2000年）提出了见解。本节旨在深入了解我们处理视觉表现的强大先天能力。
第三，从组织的角度探讨了信息可视化与知识可视化研究领域的差异，提出了一种创造和传递知识的有效概念：互补可视化（Burkhard，2004a，b）。
第四，在分析架构师如何使用互补可视化来创建和共享知识的基础上，推导出知识可视化的关键特征，从而为当前知识可视化提出了第一个概念框架。该框架由四个视角组成，旨在在不同的研究领域之间进行调解，并说明信息可视化和知识可视化是如何相互补充的。
第五，本文介绍了第一个知识可视化模型。该模型识别和关联了知识可视化中的显著特征，并补充了通信科学中已建立的模型。此外，还讨论了从业者指南。
最后，本文描述了在更大的知识创造和知识转移背景下，知识可视化对信息可视化的潜力。
最后，框架、模型和互补可视化概念是构建知识可视化领域的第一种理论方法。本文的研究发现和研究结果与信息可视化、知识可视化、信息设计、知识管理、媒体教学、教学心理学和传播学等领域的研究者和实践者有关。
2信息可视化可以从知识管理中学习。
知识管理是一种管理视角，它提供了管理的理论、策略和方法，即识别、获取、共享和创建组织中的知识，目的是帮助组织通过更创新、更有效和更盈利的方式进行竞争。
知识管理源于组织学习（argyrisamp;sch_n，1978；fiolamp;lyles，1985；senge，1990）、战略管理和信息科学。基于知识的理论将知识视为一种关键的生产和战略资源，它嵌入到组织文化、系统、文档和个人中。各种研究人员描述了基于知识的理论（Grant，1996；Noaka，1991；Noakaamp;Takeuchi，1995；Spender，1996）。
基于知识的观点使研究和管理实践变得更加注重知识，例如，通过建立知识文化、实施知识战略、引入知识审计、实践社区和知识管理系统，分享从项目汇报中吸取的经验教训。
过去，人们引入和建立了不同的知识管理策略，但这些策略和看法因对知识的理解而有所不同。如果把知识看作一个对象，知识管理的目标就是建立信息仓库。如果将知识理解为一个过程，那么重点是优化知识密集型过程，例如识别、创建和共享知识。知识被视为一种能力，它关注知识的战略优势，建立核心能力，创造知识资本。如果知识边缘被视为获取信息的条件，那么知识管理重点介绍识别、检索和获取信息的方法。最后，如果知识被视为一种了解和理解的状态，知识管理将支持个人扩展其知识。
尽管对知识的理解存在分歧，但所有观点都有共同点，即知识管理被视为一项动态的、持续的任务，其主要目标有三个：（1）从知识视角优化业务流程；（2）引入用于存储、识别、检索和获取信息的系统以及支持个人合作；（3）发展企业知识文化，激励员工独立、团队或跨部门和区域设想、创建和共享知识。
知识管理的主要过程可分为四个过程（Alavi和Leidner，2001）：（1）创建，（2）存储和检索，（3）传递，（4）知识的应用。然而，由于知识传递过程是一个重要的过程，也是信息可视化研究者所忽视的一个过程，本文主要研究知识传递过程。因此，可以从知识管理中学习，将注意力从知识的创造扩展到知识的创造和转移。
知识转移是知识管理和管理困难的核心过程（Probst、Raub和Romhardt，1997）。知识的转移发生在不同的层次上：在个人之间，从个人到团体，在团体之间，在个人、团体和组织之间。基于Gupta和Govindarajan（2000），可以区分出成功知识转移的五个要素：（1）发送方知识的感知价值；（2）发送方分享知识的动机和意愿；（3）传播渠道的存在和丰富性；（4）接受方获取知识的动机来自发送者；（5）接收者的吸收能力，即不仅获取知识，而且使用知识的能力。要做到这一点，知识必须由接受者重新创造，这就给我们带来了挑战：需要从相同或不同背景将知识传递给一个或多个个体的个人，不仅需要传递相关的知识，还需要在正确的语境中传递，以便使用和应用。
最后，知识转移过程是知识密集型组织的关键过程，面临着各种各样的问题。但幸运的是，对于这一挑战性的过程，我们拥有一种非常强大但很少使用的技能，这种技能可以通过编程实现：我们天生的能力，可以有效地处理视觉表现。
3我们处理视觉表现的先天能力
我们大脑的大部分活动都是处理和分析视觉图像。要理解感知，重要的是要记住，我们的大脑与我们的祖先，特洛伊人没有太大的区别。当时，感知有助于基本功能，例如狩猎（运动检测）、寻找食物（颜色检测）或应用工具（物体形状感知）。
为了理解视觉感知，格式塔原理（Ellis，1938；Koffka，1935）有助于通过识别各种感知现象来理解我们如何感知物体的群体或部分。格式塔原理提供了描述:对形式和模式感知的生动洞察。但不幸的是，他们没有提供这些现象的预测。为了理解我们如何或为什么感知形式和模式，我们需要考虑感知的解释理论。但在我们讨论这些理论之前，我们先介绍了视觉信息是如何被处理的（Farah，2000；Goldstein，2001；Gregory，1998；Ware，2000）。
视觉信息处理可分为两个阶段：第一阶段，在眼睛和初级视觉皮层中平行处理信息的形成，在这个阶段，特定区域（称为v1、v2、v3、v4、mt）中的个体神经元专门识别特定特征（如方向、颜色、纹理、轮廓或运动）。在这个早期阶段，信息处理进行得非常周到和迅速。在第二阶段，信息处理被分为两个功能独立的互补子系统，“两个皮质视觉系统”，用昂格瑞德和米什金（1982）的术语来说：一个视觉子系统对物体识别（什么）更重要，另一个对空间定位（在哪里）更重要。
但是这些来自视觉信息处理的发现还不能解释我们如何视觉感知形式。这一主题正在通过视觉感知重新搜索（Goldstein，2001；Ware，2000）进行研究，其中存在两种互补的理论方法：自下而上（直接感知）和自上而下（建设性感知）理论。
直接感知（自下而上）认为我们需要感知的所有信息都在我们接收的感官输入中。三种主要的自下而上的方法是不同的：（1）模板匹配理论表明，我们在头脑中有高度详细的模式模板，（2）原型匹配理论相信具有模式最典型特征的原型类，（3）特征匹配理论表明，我们匹配特征模式的S（即线条方向）到存储在内存中的特征。
相反，建设性知觉（自上而下）（Bruner，1957年；Gregory，1980年；Rock，1983年）认为个人的知觉是基于先验知识和既往经验的结合。
上面介绍了视觉图像处理和视觉感知的理论背景。这一背景对于理解我们何时需要展示我们处理视觉表现的先天能力是很重要的。接下来，讨论了可视化表示的几个功能。视觉表征有助于（1）处理情绪，（2）说明关系，（3）发现趋势、模式、异常值，（4）获得并保持接受者的注意，（5）支持回忆和回忆，（6）呈现概述和细节，（7）促进学习，（8）协调个体，（9）激励人们建立一个相互的故事，（10）通过说明行动的选择来激发人们的活力和发起行动。
一些研究证明了可视化对这些函数的作用。一些例子：（1）Miller（1956）报道，当使用视觉能力时，人类的输入通道容量更大。（2）我们的大脑有很强的识别模式的能力，这在格式塔心理学（Gestalt Psychology）中得到了检验（Ellis，1938；Koffka，1935）。（3）视觉图像（Kosslyn，1980年；Shepardamp;Cooper，1982年）表明视觉回忆似乎比口头回忆更好。然而，尚不清楚图像是如何存储和重新命名的，但很明显人类有使用图像的自然能力。（4）一些实证研究表明，视觉表征优于不同任务中的言语顺序表征（Baueramp;Johnson Laird，1993；Glenbergamp;Langston，1992年；拉金和西蒙，1987年；诺维克，2001年）。（5）教学心理学和媒体教学学研究从文本和图片中获取知识的学习结果（Mandlamp;Levin，1989年），或Weidenmann（1989年），他们探索学习过程中IL-光泽的各个方面。
本节介绍了帮助理解的理论背景，以及如何利用我们处理视觉表示的内在能力来创建和共享视觉。进一步了解这些能力，可以区分信息可视化和知识可视化的概念，两者都利用了这一潜力，但方式不同。
4信息可视化与知识可视化的区别
在Burkhard（2004a）中，引入了知识可视化的第一个定义，讨论了知识可视化与信息可视化的区别。第一个定义也有助于区分知识可视化和知识域可视化（B_rneramp;Chen，2002；Chen，2003）。如今，信息可视化、知识可视化和知识领域可视化专家接受了以下知识可视化的定义：“知识可视化研究了如何使用可视化表示来改进至少两个人之间的知识转移和创建。”（Burkhard，2004年a；Burkhardamp;Meier，2004年；Eppleramp;Burkhard，2004年）。
信息可视化是一个迅速发展的研究领域，无论是在学术研究还是实际应用方面。早期的信息可视化支持创建了基于静态纸张的可视化（即地图或绘图）（Bertin，1967；Tufte，1983、1990、1997），但最近研究领域的信息可视化正被一个更基于计算机的社区所主张（Card等人，1999；Chen，1999；Spence，2000；Ware，2000），该社区定义了信息可视化。视觉化，如“hellip;使用计算机支持的、交互式的、可视化的抽象数据表示来增强认知能力”（Card等人，1999年）。这一定义是建立良好的，代表了活跃在这一领域的计算机科学家之间的一种共识。
然而，有四个局限性：第一，非基于计算机的可视化从研究领域的信息可视化中消失。第二，无法放入数字载体（如数据库）的知识边缘类型（如洞察、经验、隐性知识）被忽略。第三，对接受者角色的研究不够。第四，将新方法应用于知识和业务流程，以及实际问题，并没有得到系统的研究。
这些问题是一个新的研究方向：知识可视化的起点。因此，这一领域的研究人员通常具有知识管理、心理学、教学学、建筑学或传播学的背景。
一般来说，信息可视化和知识可视化领域的研究人员都在利用我们固有的能力来有效地处理视觉表达；但是在这两个领域中，使用这些能力的方式不同。接下来，我试图通过讨论这两个领域的目标、起源和技术方面的十个差异来区分这两个领域。
4.1目标：知识创造与知识转移
（1）目标。信息可视化旨在使用计算机支持的可视化应用程序在大量数据中进行探索性任务，以获得新的关注点。相反，知识可视化的目的是使用一个或多个视觉表达，目的是改善人与人之间的知识转移，并提高群体中知识的创造。
（2）效益。信息可视化旨在提高大型数据集的信息访问、检索和探索。相反，知识可视化的目的是通过使用一个或多个可视化表示来增强个人之间的知识密集型过程（例如，知识转移、交流）。
（3）内容。信息可视化集中于明确的数据，如事实或数字，而知识可视化还关注其他知识类型，如经验、见解、说明、假设——回答诸如为什么、谁或如何等问题的知识类型。
（4）接受者。信息可视化通常支持个人获得新的见解。相反，知识可视化则专注于支持个人或一群个人在协作环境中传递知识和创造新的知识边缘。
（5）影响。信息可视化为信息科学、数据挖掘、数据分析领域以及信息探索、信息检索、人机交互、界面设计等问题提供了新的视角。知识可视化为视觉传达科学、知识管理以及知识解释、传递、创造、应用、学习、信息质量、信息过载、设计、界面设计、视觉传达等问题提供了新的视角。然而，其中一些要点也适用于信息可视化。
4.2起源：计算机科学与建筑
- 拥护者。信息可视化研究人员通常具有计算机科学背景。相反，知识可视化研究人员主要具有知识管理、心理学、设计或建筑学的背景。
-
贡献。信息可视化更具创新性，这一领域的研究人员主要是创造新的技术方法。知识可视化是一种面向解决方案的可视化方法，它试图应用这种新颖的可视化方法，同时也应用传统的可视化方法来解决主要的问题。只有当没有方法存在或有效时，他们
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资料编号：[1630]
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