Visualisierung im SemWeb

Ein Bild sagt mehr als tausend WorteKritierien der Usability von Visualisierung im Semantic Web

Kay Fricke

Zielsetzung

● Zielsetzung des Referats– Zusammenhang von visuellen Zeichen und Sprache– Einführung in die Semiotik der Zeichen– Überblick Zeichen, Figuren und Codes– Darstellung relationaler Daten– Darstellung quantitativer Daten– Raum und Interaktion– Zusammenfassung elementarer Kriterien– Ausblick

Gliederung

● Zeichen und Sprache– Grundsätze– Historische Zusammenhänge– Eine kurze Einführung in die Semiotik

● Taxonomie der visuellen Zeichen– Wichtige Klassen von Zeichen– Abstraktion und Intuition– Pragmatik, Gebrauch der Zeichen und Zweckbezug

● Visuelle Kommunikation– Eine kurze Einführung – Gedächtnismodelle und Mnemotechniken

Zeichen und Sprache

● Grundsätze– Das Zeichen ist der Sprache übergeordnet– Sprache und Schrift bestehen aus Zeichen, und basieren

auf Zeichen Codes– Sprache und Schrift haben sich erst aus dem Zeichen

und Codes entwickelt– Das Bild ist zentraler Bestandteil der Erinnerung

● Der dominierender Sinn des Menschen ist das Auge● Das Gedächtnis des Menschen ist primär visuell geprägt,

sekundär ist der Geruch, tertiär das Gehör ...

Vergleich Zeichen und Sprache

● Zeichen und Sprache, ein Vergleich– Das Zeichen ist schneller wahrzunehmen als Sprache– Das Zeichen transportiert eine Vielzahl von Codes

gleichzeitig– Das Zeichen läßt eine hohe Kompression von

Informationen zu– Das Zeichen kann parallel verschiedene Nachrichten

transportieren– Zeichen unterliegen stärker als Sprache der Interpretation– Zeichen und ihre Wirkung sind stark abhängig vom

Mentalen Bild

„In the beginning ...“

● Zeichnungen in der Höhle von Lascaux

Vom Bild zur Schrift

● Entwicklung der Schrift aus dem Bild

Baum Wald

Semiotik

● Semiotik– Allgemeine Theorie der Zeichen– Betrifft alle Arten von Zeichen, und alle Sinne– Die Semiotik betrachtet Linguistik und Semantik als

Untergruppe● Semiotik beinhaltet

– Syntax, das Zeichen und seine Anordnung– Sigmatik, die Daten als potentielle Informationen– Semantik, die Nachricht, Daten und ihre Bedeutung – Pragmatik, Gebrauch der Zeichen und Zweckbezug

Semiotik

● Semiotik betrachet– Visuelle Kommunikation– Film – Musik– Sprache– Schrift– Architektur– ...

Semiotik

● Das Semiotische Dreieck (nach Aristoteles)

Semiotik

● Das Semiotische Dreieck (Modern)

Referent (Mentales Bild)

Signifikant(Zeichen)

Signifikat(Bezeichnetes)

Semiotik

● Das Semiotische Dreieck – Ist stark vereinfacht– Besser wäre ein Netz, das die Begriffe aller Bereiche der

Semiotik beinhaltet und in Referenz zueinander stellt.

Visuelle Semiotik

● visuelle Semiotik (Eco, Peirce)– Visuelle Kommunikation semiotisch zu interpretieren

dient der Semiotik zur Unabhängigkeit gegenüber der Linguistik

– Die Semiotik der visuellen Zeichen gliedert entsprechend dem semiotischen Dreieck die Zeichen triadisch

● Zeichen als solches (Signifikat)– Qualizeichen, Sinzeichen, Legizeichen

● Zeichen in Beziehung zum Objekt (Signifikant)– Icon, Index, Symbol

● Zeichen in Beziehung zum Interpretans (Referent)– Rhema, Dicent, Argument

Zeichenklassen

● Einige Beispiele

Index Symbol(Signal)

Icon Dicent(Metapher)

Semiotik

● Zeichen, Sem, Figur und Code (Eco)– Ein Sem entspricht einer ikonischen Aussage, kann

Zeichen, aber auch Figur sein. Entspricht einer sprachlichen Aussage.

– Ein Zeichen, ist singulär und nicht weiter zerlegbar– Eine Figur besteht aus mehreren Zeichen, oder

entspricht einer ikonischen Aussage (Sem).– Ein Code besteht aus Semen

Semiotik

● Beispiele Zeichen, Figur, Sem

Figur Zeichen Sem

Semiotische Codes

● Die Gliederung der Codes nach ihrer Zerlegbarkeit in Sem -> Figur -> Zeichen

● Grundlegende Code Klassen– Wahrnehmungs Codes (Bedingung der Wahrnehmung)– Erkennungs Codes (Bedeutungsblöcke)– Übertragungs Codes (Bedingung des Medium)– Tonale Codes (bestehende Konventionssysteme)– Geschmacks Codes (Wertigkeit von Konvention)– Stilistische Codes (originelle ästhetische Ideale)– Unterbewußte Codes (Psychoaktive Konfigurationen)

Semiotische Codes

● Wichtige Code Klassen– Ikonische Codes– Ikonographische Codes

● Zeichen sind über ikononische Codes hinweg erkennbar (z.B. der Tod, Salome, das Kreuz)

– Rhetorische Codes (zu assimilierende Codes)● Codes die erst noch in die Konevention übernommen

werden

Semiotische Codes

● Code Beispiele– Typographie, Expressionismus, Surrealismus

(Stilistischer Code)– Raster, bzw. Bild Auflösung, Bild Textur, Bedingungen

des Mediums (Übertragungs Code)– Verkehrszeichen (Ikonographischer Code)– Flaggensignale, Bilder (Ikonischer Code)

Codes

● Einige spezielle Alphabete

Kriterien

● If Things go Wrong ...

Kriterien

● Aussage– Widersprüche, falsche oder fehlerhafte Aussagen

● Egal wie gut ein Zeichen Code ist, eine fehlerhafte Aussage kann nicht richtig dargestellt werden.

● Widersprüche und Fehler lassen sich durch Übersetzung in hochqualifizierte Zeichencodes nicht berichtigen

● Der angewandte Code sollte dem Übersetzer sehr gut bekannt sein, fehlerhafte Übersetzung zerstört die Aussage

● Oppositionen, Fehler und Widersprüche in den verwendeten Codes können zu erweiterten Aussagen führen, aber sie sollten mit Bedacht eingesetzt werden.

Kriterien

● Aussage– Keep it short, keep it coming

● Eine Aussage die ins ikonische oder ikonographische übersetzt werden soll, darf den gewählten Code nicht sprengen

● Zeit ist ein wichtiger Faktor, visuelle Aufmerksamkeit und Konzentration läuft in einigen Kontexten innerhalb von Sekundenbruchteilen ab

● Eine Aussage sollte in ihrer Übersetzung nicht mit Überflüssigem verdeckt werden

● Eine ikonische Aussage die schneller lesbar als Text ist, als durch ihre visuelle Codierung, ist definitiv überfrachtet

Kriterien

● Aussage– Die Aussage darf nicht verstümmelt oder verändert

werden● Es ist unzulässig Aussagen, die es zu encodieren gilt, zu

kürzen● Alle Daten der Aussage sollten dem Empfänger zugänglich

gemacht werden● Wenn ein Code nicht ausreicht, sollten Kombinationen

gewählt werden● Starke Vereinfachung und Abstraktion lässt auch nur

einfache und abstrakte Aussagen zu, was einzelne Zeichen nicht leisten sollen Kombinationen einfacher Zeichen zu komplexeren Aussagen leisten

Kriterien

● Aussagen Empfänger– Der Empfänger muss die Aussage verstehen können.

● Die verwendeten Codes müssen dem Empfänger bekannt sein, zumindest in den wesentlichen Zügen

● Codes der Wahrnehmung, Erkennung, Übertragung der Aussage sollte für den Empfänger nicht spürbar sein

– Es sein denn dies ist ein gewollter Effekt

Kriterien

● Aussagen Empfänger– Der Empfänger sollte intuitiv verstehen können.

● Die verwendeten Codes sollten sich auf die dem Empfänger bekannten Konventionen berufen

– Tonalität, Stil, Geschmack und Sensibilität ● Der Code und das Medium sollten vom Nutzer nicht mehr

bewusst wahrgenommen werden müssen – Synästhesie, wie z.B. der Effekt der Verschmelzung des

Kinobesuchers mit dem gezeigten Film, der Film und seine Mittel werden nicht mehr bewusst wahrgenommen

● Die Bezugsrahmen (Referent, Mentales Bild) des Empfängers sollte dem Übersetzer bekannt sein

Kriterien

● Code – Der gewählte Code sollte die Aussage unterstützen.

● Die Codes in den die Aussage übersetzt wird, sollte der Aussage dienlich sein

– Tonalität, Stil, Geschmack und Sensibilität dienen der Aussage

● Vorlieben des Übersetzers, oder Code Gestalters sind in der Regel zu vernachlässigen

– Selbst in der Kunst muss das Bild für sich alleine stehen können, und ohne Gebrauchsanweisung durch den Author lesbar sein, was sich nicht aus dem einzelnen Bild erschließt, muss aus dem Werk abzuleiten sein

Kriterien

● Code – Neue Codes vermeiden wo es geht.

● Eine neue Kombinatorik alter Codes ist immer einer vollständigen Neuschöpfung vorzuziehen.

● Es gibt nur wenige Fälle in denen tatsächlich Neu Schöpfung notwendig sind

– Oftmals bringt eine Recherche in der Historie bessere Ergebnisse als der Versuch einer Neuerfindung

Kriterien

● Code – Ist der gewählte Code neu, oder in Ansätzen erfunden,

sollte er sich anhand eingeführter erschliessen lassen.● Sollten neue Codes notwendig sein die Aussage adäquat

zu übersetzen, müssen diese möglichst eindeutig dechiffrierbar sein

– Der Empfänger muss das Unbekannte erkennen können, und es anhand seiner verfügbaren Codes dechiffrieren können, Folgerichtigkeit und Kontinuität sind wichtig

● Kein neuer Code kann ohne die Referenz auf einen vorhergehenden Code entziffert werden

– Goedels Unvollständigkeitssatz, kein System ist aus sich selbst heraus erklärbar

Kriterien

● Code und Syntax– Die Zeichen und der Syntax eines Codes sollten wohl

proportioniert sein.● Ein Code kann mit wenig Zeichen und vielen Regeln

arbeiten, wird dadurch aber schwer lesbar– Siehe die lateinische Schrift, 29 Buchstaben sowie Syntax

und Grammatik die Bücher füllen● Ein Code kann aufgrund zu vieler Regeln und Zeichen

unverständlich werden– Siehe chinesische Schrift, partieller Analphetismus ist stark

verbreitet in China (über 400 Zeichen, und Bücher voller Regeln)

Relationale Visualisierung

● Bäume und Graphen

Relationale Visualisierung

● Bäume, Graphen und Netze– Stellen mit primitiven Figuren die Relationen zwischen

Daten dar● Es werden i.d.R. Punkte und Linien verwendet● Knotenpunkte können auch als einfache geometrische

Figuren dargestellt werden● Linien können auch als Pfeile dargestellt werden, um die

Relationsrichtung einzugrenzen

Relationale Visualisierung

– Visualisieren nach einfachen Regeln komplexe Relationen

● In Bäumen haben Knoten immer nur einen Mutter Knoten– Trotzdem kann ein Baum eine komplexe Struktur darstellen– Es gibt in Bäumen immer nur einen Pfad von einem Knoten

zu einem anderen● Graphen und Netze haben mehrere Mutter Knoten

– Selbst mit wenigen Knoten können komplexe Strukturen erreicht werden

– Es kann in Graphen und Netzen mehrere Pfade zwischen zwei Knoten geben

– Graphen können die Richtung einer Relation beschreiben– Graphen können das Gewicht einer Relation darstellen

Relationale Visualisierung

● Bäume, Graphen und Netze können mathematisch beschrieben und verarbeitet werden– Graphentheorie

● Relationen können durch den Computer analysiert werden

Relationale Visualisierung

● Kriterien– Bäume, Graphen und Netze sind i.d.R. Maßstabsfrei

● Selbst gerichtete und gewichtete Graphen stellen diese Zusatzdaten (Richtung und Gewicht einer Relation) nur in Proportionen zueinander dar

● Ohne einen zugrundeliegenden Mßstab, oder eine unterliegende Struktur, ist die Orientierung für den Betrachter schwierig bis unmöglich

● Orte können immer nur in Beziehung zum Nachbarn beschrieben werden, oder in der Abfolge von Relationen (von A über D nach F zu C)

● Den kürzesten Weg in einem Graphen zu finden ist nicht trivial für den Betrachter

Relationale Visualisierung

● Kriterien– Relationale Visualisierungen werden schnell unleserlich

für den Betrachter● Mit steigender Zahl an Knoten und Relationen wird das

verfolgen einzelner Relationen immer schwieriger● Das Gesamtbild einer komplexen Relationalen

Visualisierung sagt meistens wenig über die Beziehungen aus

– Die relationalen Visualisierungen lassen sich hervorragend berechnen, und mathematisch verarbeiten

Quantitative Visualisierung

● Diagramme, Charts und Maps

Haupttitel

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Quantitative Visualisierung

● Eigenschaften von quantitativer Datenvisualiserung – Enorm hohe Kompression von Informationen gegenüber

einer schriftlichen Darstellung● Eine einzige Datenvisualisierung kann viele Seiten von

mehrdimensinonalen Daten darstellen● Datenvisualisierung erlaubt trotzdem das schnelle und

präzise ablesen von einzelnen Fakten– Sie bietet die Sicht auf grosse, vorher nicht sichtbare

Zusammenhänge– Sie bieten über die Verbindung verschiedener Codes

eine vielschichtige Darstellung

Quantitative Visualisierung

– Verschiedene Darstellungen können ein und dieselbe Datenmenge visualisieren

● Es können so verschiedene Analysemethoden unterstützt werden

● Analysemethode und Darstellungsform bedingen einander– Sie sind nicht beliebig verknüpfbar

– Visualisierungen können zu neuen Analyseverfahren führen

● Erst die Darstellung von iterativen Funktionen haben den Zweig der Fraktalen Mathematik begründet

Quantitative Visualisierung

– Datenvisualiserungen unterstützen die Erkennung von Daten Mustern

– Selbst einfachste Codes, oder Code Kombinationen können sehr aufschlussreich Muster der unterliegenden Daten wiedergeben

● Das Diagramm einer Sinuskurve besteht nur aus wenigen Primitven Zeichen (Zahlen, Punkte, Linien, Kurve)

Quantitative Visualisierung

● Kriterien quantitativer Datenvisualiserung – Es sollten alle verfügbaren Daten sichtbar gemacht

werden– Richtige Proportionen sind wichtig, sie können das Lesen

der Visualisierung verfälschen– Ein Maßstab ist unbedingt anzugeben– Im Falle eine Skalenfreien Visualisierung ist eine

Legende unbedingt anzugeben (Erläuterung der Beziehung zwischen Daten und Zeichen/Figuren)

– Fehlerhafte statistische Modelle können nicht durch Visualisierung berichtigt werden

Interaktion und Raum

● Interaktion und 3D-Visualisierung

Interaktion

● Interaktion mit dem Nutzer– Software zur Visualisierung bietet dem Nutzer i.d.R. die

Möglichkeit die Darstellung zu manipulieren● Einfachstes Beispiel ist die Zoom Funktion

– Visualisierungs Software kann eine Vielzahl von Ansichten auf Daten kombinieren

– Es können verschiedene Analyse Methoden verschaltet werden

– Interaktion über Software ermöglicht es den Betrachter zu führen, vom Allgemeinen ins Spezielle, von der Übersicht ins Detail, von einer Methode zur anderen

Interaktion

● Interaktion mit dem Nutzer– Der Nutzer kann innerhalb bestimmter Freiheitsgrade

seinen Weg in die Visualisierung selbst bestimmen– Dem Nutzer stehen Visualisierung zur Konsultation zur

Verfügung, ohne selber das Fachwissen für die Erstellung der Darstellung kennen zu müssen

– Dem Nutzer stehen dynamische Visualisierungen zur Verfügung, so kann die Komponente Zeit in der Abfolge von Ansichten dargestellt werden, ohne diese direkt in der Visualisierung zu zeichnen

Interaktions Kriterien

● Wichtige Kriterien der Interaktion mit dem Nutzer– Der Nutzer muss immer über den Zustand der Software

und seinen Standpunkt in einer Ansicht informiert sein● Eine Zoom Funktion sollte immervon einer

Übersichtsansicht begleitet werden – Der Nutzer muss die Anordnung der Handlungen intuitiv

erfassen können (Nutzerführung)– Handlungen sollten klar gegeneinander abgegrenzt sein

● Zeige nur was im Kontext der Ansicht wichtig ist● Nicht jede Handlung muss von einer anderen erreichbar

sein

Interaktions Kriterien

– Handlungen sollten immer explorierbar und nicht destruktiv sein

● Sollten sie destruktiv sein, per Definition, ist eine Möglichkeit zum Widerruf der Handlung unbedingt notwendig (Undo)

● Eine Handlung sollte immer umkehrbar sein– Eine Zoom Funktion braucht vergrößern und verkleinern um

nützlich zu sein– Eine Folge von Handlungen sollte immer mit einem

Graphen darstellbar sein● Ein Handlungsweg sollte reproduzierbar sein● Es sollten Abkürzungen zur Verfügung stehen

Interaktions Kriterien

– Es sollten verschiedene Handlungsmodelle vorhanden sein

● Ein Anfänger sollte stark geführt werden● Ein Experte will Handlungsfreiheit

– Nutze alle Eingabe und Ausgabe Möglichkeiten● Software sollte nicht nur aus Point & Click Interfaces

bestehen● Software sollte auch das Keyboard, z.B. für Shortcuts,

Scrolling oder andere Handlungen einbeziehen● Töne können sinnvoll sein

– Erkläre dem Nutzer was die Software nicht kann

Interaktions Kriterien

– Verschrecke und beleidige Deinen Nutzer nicht● Fehler in der Software sollten sich erklären● Nicht der Nutzer macht Fehler, sondern der Programmierer

der Interaktion hat Handlungen nicht oder falsch vorgesehen

● Die unterliegenden Prozesse interessieren den Nutzer nicht

– Der Nutzer ist interessiert an der Verabeitung seiner Eingabe, er will aber nicht selbst Programmieren

– Wenn Software Eingaben erwartet, sollte sie klarstellen welcher Art diese sein müssen

– Prozesse sollten nicht unnötig nach Eingaben fragen

3D Visualisierung

● In Kürze– Die Perspektive und der simulierte Raum– Bewegung im Raum

● Orientierung und Standort Bestimmung● Der Bezug zur Erfahrung des Realen Raumes

– Mnemotechniken● Gedächtnis und Raum● Die Reise ins Ich

– Modelle der Realität (Landschaft und Architektur)● Profit durch Realwelt Erfahrung