February 2017 Theme: 可视化近期趋势一瞥
客座编辑导言: Theresa-Marie Rhyne 和 陈敏

可视化研究如何将数据转化成可视化表示,进而,用这些视觉元素对数据进行或从数据中得到洞察。30年前,美国国家科学基金会(NSF)的“图形、图像处理和工作站”工作组发布了具有里程碑意义的《科学计算中的可视化》报告,明确提出将可视化发展成为一个科学领域。30年来,这一领域已经扩大到拥有三个主要分领域:科学可视化、信息可视化和可视化分析。它还包括很多领域相关的方向,诸如地理信息可视化、生物数据可视化和软件可视化。

2017年2月这期今日计算的主题是去年举行的可视化领域旗舰会议IEEE VIS的亮点。五篇专题文章代表了2016年可视化领域的最佳成果。来自Kitware的相关视频讨论了科学计算可视化软件开发中的挑战。这些作品展示了新的算法、可视化系统最新补充和扩展、可视化理论方面的激动人心的进步以及在真实世界中的典型应用。

IEEE VIS 2016

十月份在巴尔的摩召开的IEEE VIS 2016由以下会议组成:

  • IEEE Visual Analytics Science and Technology(VAST)
  • IEEE Information Visualization(InfoVis)
  • IEEE Scientific Visualization(SciVis)

为期一周的活动充分利用了与IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics(TVCG)以及IEEE Computer Graphics & Applications (CG&A) 的密切合作关系。活动中,共有33篇TVCG和CG&A文章的作者报告了自己的研究工作,100篇高质量论文被接受并直接在TVCG出版。

文章

前三篇文章发表在TVCG 并获得了IEEE VIS 2016最佳论文奖,后两篇文章来自CG&A,也颇具启发。

在 对分类任务中机器分析和人分析的分析(An Analysis of Machine- and Human-Analytics in Classification)中,Gary K.L. Tam, Vivek Kothari和陈敏报告了对两个案例的理论分析,两者的分类模型一个是用人的软知识开发的,另一个完全从自动机器学习中导出,前者比后者性能要好。理论分析引人入胜,他们利用信息论测量估计在模型开发过程中通过可视化分析引入的人类软知识数量(用比特位计量)。他们认为,开发者不应忽视这种软知识,因为它提供了丰富的额外信息。

从数据中提取拓扑结构能够为高级数据分析、探索和可视化提供数学抽象。在 用于二元里布空间计算的雅可比纤维表面(Jacobi Fiber Surfaces for Bivariate Reeb Space Computation)中,Julien Tierny和Harmish Carr给出了计算里布空间这种拓扑抽象的一种新算法。可视化中基于拓扑的传统方法处理的是单变量标量函数定义的数据,这种算法使得扩展到二元数据集成为现实。

交互式可视化显示需要动态更新来响应流数据和用户交互,这就需要对接规范。在 Vega-Lite: 一种交互式图形的语法(Vega-Lite: A Grammar of Interactive Graphics)中,Arvind Satyanarayan和他的同事们用一种专为图形和交互设计的语法取代了传统的编程语言和API。他们已经以开源系统的形式发布了Vega-Lite,现在就可以从这里下载。

Kitware的可视化工具包(VTK)是一个3D计算机图形、图像处理和可视化领域的开放源代码系统,过去二十年里数千个项目受益于它。肯尼斯·莫兰和他的同事在 VTK-m:为大规模线程架构加速可视化工具包(VTK-m: Accelerating the Visualization Toolkit for Massively Threaded Architectures)中介绍了VTK-m工具包。专为满足日益增长的非常大的数据集和并行高性能计算的需求,VTK-m能够帮助把可视化软件从VTK转移到新兴的支持细粒度并发的处理器架构。VTK-m还将被集成到现有可视化工具中,如VTK、Paraview包和VisIt,以提高它们在多核核和众核设备上的性能。

可视化应用现在已经触及几乎所有学科,显著影响日常生活。一种面向可持续配水系统规划的决策支持系统(A Decision-Support System for Sustainable Water Distribution System Planning)描述了这样一种应用:面向城市供水和废物管理专家的决策支持系统。Alina Freund和她的同事解释说,使用交互式可视化,这些专家在准备水资源管理计划时可以探索不同选项,同时生成可视化效果,把有意义的信息传达给决策者和其他利益相关者。

观点视频

Kitware的帕特里克·奥利里报告目前在高端异构计算架构上支持科学数据可视化所面临的挑战。

行业视点

本月的视频介绍了为了使科学可视化软件支持高性能计算所在并行化方面的努力。Kitware科学计算的主任助理帕特里克·奥利里报告了目前在高端异构计算架构上支持科学数据可视化所面临的挑战。他回顾了VTK、Paraview包和VTK-M的进展,针对正在出现的百亿亿次计算环境,特别介绍了Kitware软件解决方案的对策。

结论

我们希望你喜欢本期关于可视化趋势的文章和视频,建议您通过TVCGCG&A关注可视化的未来发展。

客座编辑

Theresa-Marie Rhyne是一位可视化方面的独立顾问。她是IEEE Computer Graphics and Applications 可视化视点部门的编辑,也是今日计算咨询委员会的委员。她的联系方式是theresamarierhyne@gmail.com

陈敏是英国牛津大学牛津电子研究中心的科学可视化教授。他于2011年至2014年担任期刊IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics的副主编。他的联系方式是min.chen@oerc.ox.ac.uk 。