社交行为的相近时间关系可视分析 (Visual Analysis of Proximal Temporal Relationships of Social and Communicative Behaviors)

发展心理学专家在研究儿童的社会和交流行为时,通常关注于他们在相近时间上的行为表现,例如婴儿对自己名字的反应。心理学家希望通过这些行为的分析来来提前发现儿童的自闭症、发育障碍等问题。

这篇文章提出了一个新的可视化技术支持相近时间事件的可视分析。这里,相近时间事件指的是两个同时或相继发生的事件,它们之间有重叠的时间区域,或是前一事件结束到后一事件开始之间仅有微小的时间间隔。例如,当母亲和孩子同时互相注视着对方时,母亲注视孩子和孩子注视母亲这两个事件之间便有一段同时发生的重叠区域;而母亲叫孩子的名字和孩子做出反应这两个事件之间便有一段微小的时间间隔。研究两个事件的关系能够帮助研究者发现异常的行为模式,如母亲叫孩子名字的很长一段时间内孩子都没有做出相应的反应,则可能预示着孩子可能存在发育或心理问题。

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图1

为了可视化两个不同事件之间相近时间的关系,本文设计了一种可视化形式。如图1,两个事件分别用蓝色色块 (Gaze at Object) 和橙色色块 (Point at Object) 来表示,横轴表示时间,从而色块的起始点和终点表示了对应事件的起点和终点,重叠部分则表示了两个时间之间有重叠的时间段。

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图2

为了更好地展示事件之间的重叠部分,蓝色和橙色色块被相应地淡化,而重叠部分用红色高亮显示,如图2(b)。为了更好地比较重叠时间的长短,作者将重叠部分提取出来依次排放,如图2(c)。

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图3

除了关注在发生时间上有重叠的事件之外,心理学家还关注发生时间之间有一段微小间隔的两个事件,然而在目前的可视化形式上无法清晰地表现出来。本文的解决办法是将其中一个事件向后扩展一个时间窗口,从而它在间隔时间内紧接着发生的事件发生重叠,如此就可以更容易地展示出间隔发生的事件。如图3(b) 所示,每个橙色色块都被向后扩展了一小段时间(如1秒),其中一个扩展的时间段与紧接着发生的蓝色色块发生了重叠,重叠部分被红色高亮。

通过这样的可视化形式,相近时间事件的会被红色高亮显示,从而心理学研究者可以更容易发现其中的模式。为了更好对事件序列进行比较、更容易地发现模式,工具支持分组、排序等操作。

心理学家进行了一项玩具使用实验,并用该工具对实验数据进行分析。实验观察了孩子不规范使用玩具 (Non-conventional Use, NCU) 和母亲示范操作 (Conventional Use, CU) 之间的关系。在实际情景下,婴幼儿通常会有不规范使用玩具的行为,如将玩具含在嘴里 (NCU),此时母亲会示范玩具的正确使用方法 (CU) 来纠正孩子的行为。如图4所示,橙色色块表示 NCU,蓝色色块表示 CU。一般情况下,NCU 会发生在 CU 之前,因此橙色色块通常在蓝色色块之前。数据分析人员将橙色色块向后扩展一段时间,产生重叠的红色色块表示了母亲在孩子犯错之后立即纠正孩子行为。为了分析年龄对该行为的影响,这些序列按照孩子的年龄进行了分组。Y轴由上到下孩子的年龄逐渐增加。

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图4

从图4可以看出,随着年龄的增长,孩子的 NCU 行为逐渐减少,也间接地减少了母亲的纠正行为(红色色块)。此外,即使孩子的 NCU 行为减少,母亲依然在持续地进行示范(蓝色色块),这表明随着年龄增大,母亲倾向于更普适性地教导孩子正确的使用方法,而非进行简单的纠正。该实验表明了这一可视分析工具可以有效地帮助心理学家发现行为模式。

[1] Y. Han, A. Rozga, N. Dimitrova, G. D. Abowd, J. Stasko1. Visual Analysis of Proximal Temporal Relationships of Social and Communicative Behaviors. Eurographics Conference on Visualization (EuroVis) 2015.

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