[摘要]隱喻在信息可視化系統(tǒng)中有著普遍和廣泛的應用。從隱喻視角設計出可視化系統(tǒng)的三個特征維：隱喻喻體、隱喻本體和可視化變量，并對1995-2008年出現(xiàn)的13個典型的信息可視化系統(tǒng)從三個維度進行比較分析。認為從可視化技術發(fā)展的長遠看，仍然會以文本可視化、社會可視化為主。時間隱喻和空間隱喻是可視化隱喻中最常見、最基本的兩類。選取合適的源域和喻體表示時間和空間概念，能創(chuàng)造最佳的可視和交互效果。構建隱喻模型能輔助系統(tǒng)設計和實施，也能引導用戶在熟悉的認知環(huán)境下理解和使用系統(tǒng)。
　　[關鍵詞]信息可視化可視化系統(tǒng)可視化隱喻時間隱喻空間隱喻
　　[分類號]G202
　　
　　1　引言
　　
　　信息可視化，廣義上就是指對數(shù)據(jù)或概念的圖形化表達方式，狹義上是指計算機支持的、抽象數(shù)據(jù)的交互式可視化顯示，以增強并擴大人們對于信息的認知。信息可視化屬于人機交互的一個研究領域，20世紀中期開始召開的IEEE InfoVis和IEEEⅣ兩大國際會議推動了信息可視化的迅速發(fā)展。目前國外的信息可視化技術已呈現(xiàn)出產(chǎn)品化、商品化的趨勢。筆者通過對眾多信息可視化系統(tǒng)的考察，發(fā)現(xiàn)這些系統(tǒng)模型大都與隱喻息息相關，研究文獻中也多對本系統(tǒng)使用的隱喻作了很詳細的說明和追溯。作為人類重要的認知思維方式，隱喻早已不局限于傳統(tǒng)語言學、修辭學的研究領域，而涉及認知科學、心理學、計算機科學等多個學科領域。本文試圖從隱喻的角度，考察各種可視化系統(tǒng)潛在的關聯(lián)與差異，探尋信息可視化技術在隱喻結構上的模式和特征。
　　
　　2　隱喻在信息可視化系統(tǒng)中的認知意義
　　
　　2.1隱喻的認知基礎
　　從修辭學角度說，隱喻是比喻中的一種，等同于暗喻。從語言結構的角度說，隱喻由喻體、本體、喻詞、喻底4個要素構成。但是從根本上說，隱喻是一種認知轉換，就是根據(jù)另一種經(jīng)驗來理解和體驗某個事物。具體來說，通過相似屬性的比較，隱喻常常會用熟悉的、簡單的、具體的、直覺的、眾所周知的概念或事物，來解釋和描述另一個嶄新的、復雜的、抽象的、不知名的概念或事物。其目的無非是讓后者更容易被識別、交流、理解和記憶。當代的隱喻研究者大都同意這樣一種看法，即隱喻是人類認知的基本方式。
　　隱喻是現(xiàn)實世界和抽象世界的映射關系。根據(jù)結構映射理論，隱喻由源域、源域子項、目標域、目標域子項、映射關系5個要素構成。源域指隱喻的來源，是現(xiàn)實世界在人腦中的反映。目標域是隱喻中需要被解釋和描述的對象域。子項代表源域或目標域中的概念、要素、組成部分等，是映射關系一一對應的喻體和本體。隱喻在本質上不只是喻體和本體的相似性聯(lián)系，而是源域和目標域之間的基于人類共同經(jīng)驗的類同。
　　
　　2.2隱喻在可視化系統(tǒng)中的作用
　　在人機交互界面設計中，隱喻被廣泛使用，因為人機交互的過程其實就是人們認知的過程。使用隱喻來設計各種模型，可以使得人機交互更加便利。信息可視化系統(tǒng)從設計、開發(fā)、實現(xiàn)到使用過程中，存在三種模型：設計模型、系統(tǒng)模型和用戶模型。隱喻在其中充當了橋梁和紐帶的作用，負責溝通三種模型所要傳達的概念、意義、屬性和功能等(見圖1)。適當隱喻的選取，可以使得系統(tǒng)設計人員、系統(tǒng)開發(fā)實施人員、系統(tǒng)用戶三方對系統(tǒng)的理解處在同樣的認知基礎上。由于設計模型和系統(tǒng)模型都是在熟悉的隱喻背景下形成，兩個模型間不協(xié)調的程度大大降低；另一方面，用戶通過隱喻可以越過系統(tǒng)模型，直接理解設計模型所表達的意義，這又減少了用戶和系統(tǒng)設計者之間交流的中介，避免了由交流媒介所帶來的噪音。
　　
　　
　　
　　3　基于隱喻的可視化系統(tǒng)特征維設計
　　
　　3.1源域――隱喻喻體的來源
　　對各個可視化系統(tǒng)喻體抽取的結果進行分析，得到了表1所示的結果。
　　
　　3.2目標域――可視化對象
　　可視化隱喻的目標域，就是可視化所要傳達的主旨和描述的對象�？梢暬瘜ο蟀疵浇轭愋涂煞譃椋何谋拘畔�、圖像信息、多媒體信息、計算機媒介交流信息(CMC)。
　　以文本信息可視化為例，各種無結構文檔或半結構數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列信息處理與分析技術后，如自動標引、自動分類，再通過可視化隱喻模型設計，最后以各種2D、3D視圖形式在人機交互界面上呈現(xiàn)。典型的可視化系統(tǒng)架構如圖2所示：
　　CMC信息是特殊的一類，存儲的不僅是被交流和共享的知識與信息，也存儲有交流活動參與者的行為信息。人們的信息行為和信息活動記錄，與交流的信息本身一樣，具有重要的價值。比如參與者的活躍程度，對社區(qū)的認同感，特定域中最活躍的參與者是誰。這些信息可以幫助人們尋找合適的社區(qū)以及尋找社區(qū)中某個領域的專家。CMC系統(tǒng)包括討論區(qū)(論壇、聊天室)、電子郵件、新聞組等。CMC信息可視化也叫社會可視化。
　　
　　3.3隱喻喻體的可視化變量
　　可視化變量是人的視覺器官可以感知的符號類型，與喻體及其子項組合，可以傳達更多的視覺信息。傳統(tǒng)上有7種可視化變量：位置、形狀、尺寸、方向、色彩、紋理、灰度(見表3)。這些變量的不同組合還可以構成其他的表現(xiàn)形式，同時可視化變量在表示空間信息的屬性方面是不一樣的�？梢暬�變量選取是否妥當將直接影響到信息表示的質量，因此十分重要。
　　鑒于西方世界對信息可視化的研究較為成熟，本文根據(jù)ELSEVIER和SPRINGER LINK兩大西文數(shù)據(jù)庫檢索結果(以IV和metaphor為主要檢索詞)，從隱喻喻體、隱喻本體、可視化變量三個維度加以比較分析。本文主要選擇那些在隱喻上有顯著特征并有較為細致的隱喻描述、具有代表性的可視化系統(tǒng)。經(jīng)過調研，篩出13個典型的信息可視化系統(tǒng)，按出版的時間先后排列，如表4所示：
　　對部分系統(tǒng)的隱喻描述如下：
　　?ThemeRiverL6j：主題詞，用從左向右流動的河流隱喻文檔集中隨時間變化的主題流。河流下面對應著一條時間線，水平線上兩點間的距離表示時間間隔。水流寬度表示某個主題的文獻量或強度。河流由不同顏色的水流組成，每種顏色代表一個主題。
　　?PeopleGarden和CommunicationGarden ：這兩個可視化系統(tǒng)具有相似之處，都用“花”來隱喻計算機媒介交流的參與者和參與討論的話題。當花隱喻討論主題時(見圖3)，花瓣數(shù)表示該主題下張貼的消息數(shù)，葉子數(shù)表示該主題參與人數(shù)，莖高表示該主題的生存時間，話題的起始時間和所屬的主題域用花的位置來表示；當花隱喻參與者時(見圖4)，花瓣數(shù)等于此人發(fā)表的消息數(shù)，葉子數(shù)表示此人參與的話題數(shù)，莖高表示此人在某個主題域停留的時間。
　　?NCS Lsj：導航分類可視化系統(tǒng)。針對某個領域的初學者，在使用信息檢索系統(tǒng)時，將導航分類圖用隱喻的形式顯示出來，以輔助檢索。該分類圖使用了船和船在海上航行的隱喻。航船好比是某知識領域的新手，船在某片陌生的水域上行駛好比新手在某個不熟 悉的主題領域進行信息檢索；海上的燈塔負責導航和指引方向，燈塔及其周圍的地形，如高處的山脈和低處的巖石，隱喻專業(yè)主題詞表的等級體系；城堡表示航行的目的地，隱喻用戶的檢索目標，即成功找到用戶需要的信息。
　　?Newsmap：新聞地圖�？梢暬瘜ο鬄樵诰�新聞或消息，使用海島圖的隱喻。經(jīng)過對新聞內(nèi)容的自動抽詞和聚類分析，每一個類別用海上的一個島嶼來表示，島周圍用淺藍色表示淺水域，不同層次的漸變綠色表示子類在結構樹中所處的深度。島的大小暗示了該類別中新聞的數(shù)量。
　　?Tree_Ring LtOl：用樹的年輪隱喻時間。傳統(tǒng)樹型結構在表示層次信息時，總會遇到數(shù)據(jù)量變大屏幕不夠顯示的問題(見圖5)。形同年輪的同心圓視圖可以同時顯示時間信息和樹型結構信息，且不用因為數(shù)據(jù)量的龐大而在水平方向來回拖動。與其他同心圓隱喻不同，同心圓上的點不再表示同一深度，而是表示同一時間，如圖6所示：
　　
　　5　分析與討論
　　
　　5.1 隱喻對象的類型分析
　　調研發(fā)現(xiàn)，目前大部分可視化系統(tǒng)以文本信息和CMC信息為主要可視對象。圖像信息可視化和多媒體信息可視化系統(tǒng)非常少見。這與圖像和多媒體信息本身的視覺效果就非常突出有很大的關系。從人類的認知角度說，文本信息和CMC信息的視覺效果最差，認知難度大，難于發(fā)現(xiàn)其中的模式、規(guī)律等。同時這也符合技術發(fā)展的一般規(guī)律。圖像和多媒體信息可視化，需要更為復雜的技術，實現(xiàn)起來比文本、CMC信息難度要大。
　　文本信息依然是人類目前存儲知識最重要、最基本的方式。典型的文本信息資源有：領域知識(期刊、圖書、會議錄、報告、學位論文等)、新聞消息、專利、時空型數(shù)據(jù)(如事件、犯罪紀錄、臨床紀錄、通信紀錄)等。從可視化技術發(fā)展的長遠看，仍然會以文本可視化、社會可視化為主，但是圖像、多媒體信息可視化技術會有更大的發(fā)展?jié)摿Α?
　　
　　5.2隱喻來源分析
　　信息可視化的隱喻中有兩類最重要和最常見的隱喻：時間隱喻和空間隱喻。
　　5.2.1 時間隱喻 表1中隱喻時間的有水平線S1(或時間線)、河流S5、年輪S8。其中使用水平線隱喻的最為常見。表3中的可視化變量V5(方向)，與喻體一起可以完整的表達時間。表4中有7個系統(tǒng)均使用了水平線，占到一半以上。使用河流隱喻時間較為新穎，利用河流從左到右流動的方向作為時間的方向。同時，河流的寬度、河水的顏色均可以隱喻更多的對象。年輪隱喻時間，具有獨創(chuàng)性，以圓心為時間起點，沿半徑向外發(fā)散(見圖6)。在表示與時間有關的層次型數(shù)據(jù)時，比傳統(tǒng)用水平線隱喻時間的方法具有更好的可視和交互效果。
　　5.2.2空間隱喻人機交互界面設計中，傳統(tǒng)的空間隱喻有窗口、面板、桌面等，新的研究還包括辦公室、房間、城市等。表1中除了sl水平線，其余喻體均有空間隱喻的能力。表3中的7個可視化變量，有3個與空間隱喻有關：位置V1、形狀v2、尺寸v3。表4中與位置V1有關的可視化系統(tǒng)就有11個之多。此外，全部系統(tǒng)均使用了V1、v2、V3的全部或部分變量。
　　
　　5.3隱喻模型構建
　　根據(jù)結構映射理論，隱喻由源域、源域子項、目標域、目標域子項、映射關系5個要素構成。通過構建合適的隱喻模型，使得信息表示更加有效，增強用戶的信息交互效果。這個構建的過程可以分解為以下幾個步驟：①目標域確定；②目標域子項分解圖；③源域選擇；④作源域各子項的樹型層次分解圖；⑤各源域子項對應的可視化變量確定；⑥建立映射關系，即源域子項――可視化變量――目標域子項。其關鍵在于源域的選擇和子項分解圖。通常，并非所有源域和目標域子項都能建立映射關系，只能實現(xiàn)部分匹配。好的映射應有助于用戶將一個陌生的系統(tǒng)環(huán)境輕松地轉化為一個熟悉的認知環(huán)境，使得一個新系統(tǒng)更容易被用戶所接受和使用。
　　
　　6　結語
　　
　　選取合適的隱喻，可以使信息可視化系統(tǒng)的設計、實現(xiàn)與運用達到事半功倍的效果，可以為系統(tǒng)設計人員、開發(fā)人員和用戶創(chuàng)造一個共同熟悉的認知背景，減少設計模型、系統(tǒng)模型和用戶模型間的交流障礙。本文從隱喻視角設計出可視化系統(tǒng)的三個特征維：喻體、本體、可視化變量，并對1995-2008年出現(xiàn)的13個典型信息可視化系統(tǒng)進行了內(nèi)容、特征和發(fā)展趨勢的比較分析。進一步的研究將放在可視化系統(tǒng)用戶的認知過程和系統(tǒng)評價上。

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