ChinaVis 2020 主题报告讲者 – Tamara Munzner 介绍

今年在西安举办的ChinaVis 2020邀请了国际知名可视化学者 Tamara Munzner 教授题为《Problem-Driven Visualization Through Design Studies》(通过设计研究开展问题驱动可视化工作)的大会主题报告。Tamara Munzner教授任教于加拿大英属哥伦比亚大学(University of British Columbia)计算机系。她师从Pat Haranhan教授(2019年图灵奖获得者),2000 年获美国斯坦福大学博士学位。Tamara Munzner教授的主要研究方向是从用户驱动和技术驱动的角度开发,评估和描述可视化系统和技术。2015年,她因在为可视化设计提供系统的科学依据方面的突出贡献,获可视化领域的技术成就奖。

图1. Tamara Munzner教授获得2015年可视化领域的技术成就奖。

学术贡献

最为国内可视化届熟悉的是Tamara于2014年出版的学术专著《Visualization Analysis and Design》[1]。这本书为可视化设计提供了一个全面并且系统的框架,短短几年就成为了可视化领域内最广为流传的读物之一,目前已经成为国内外高校超过60个可视化课程的学习教材。北京大学的可视化课程也主要基于该书的框架。和一般教材对技术材料的组织不同,这本教材更为注重方法论的引入,同时使用大量的例子详细地介绍了如何针对不同的数据(data)和任务(tasks)进行可视化编码设计(visual encoding design)和交互设计(interaction design),总结出了一整套解构可视化和用可视化分析解决问题的逻辑思维框架。

图2. 教科书《Visualization Analysis and Design》。

Tamara Munzner教授在可视化、人机交互和图形学等领域的顶级杂志和会议(IEEE VIS, TVCG, EuroVis, CHI, SIGGRAPH, Graph Drawing, PacificVis 等)上发表了 80 余篇文章,涵盖了可视化的诸多研究方向,包括可视化理论,可视化编码技术,针对不同领域的可视化系统等。她在可视化理论方面的研究工作极大地推动了可视化领域的发展,构建了可视化技术在具体应用领域中的理论基础,为“如何根据实际应用构建有效可视化”这一问题提供了指导准则。其中发表在2009年信息可视化会议InfoVis的论文《A nested model for visualization design and validation》[2] 提出了可视化设计和验证的四层嵌套模型(图3),由外层到内层分别为用户及其任务分析(task / user abstraction),数据概括和抽象化(data abstraction),可视化编码和交互技术的设计(visual encoding & interaction design),算法实现(algorithm implementation)。开展相关研究,可以是由外到内,问题驱动的模式,也可以是由内到外,技术驱动的模式。这方面的研究总结,对于可视化研究者和实践者开展相关工作具有重要的指导意义。

图3. 可视化设计和验证的四层嵌套模型 (Nested Model)。

她在另一个发表于2012年国际信息可视化会议的工作《Design study methodology: Reflections from the trenches and the stacks》 [3] 中总结了在实际应用场景中的经典可视化工作,首次定义了设计研究(Design Study)这一概念并提出其方法论,如图4所示,将设计研究划分为9个阶段,学习(learn), 筛选(winnow), 投射(cast), 发现(discover), 设计(design), 实现(implement), 部署(deploy),反思(reflect), 以及写作(write),讨论了每一个阶段可能存在的问题以及相应的指导准则。

图4. 设计研究(Design Study)方法论的九个阶段(learn,winnow,cast,discover,design,implement,deploy,reflect,write),其中上一个阶段的输出即为下一个阶段的输入。九个阶段被归纳为三类(precondition,core,analysis)。

她在另一个发表于2012年国际信息可视化会议的工作《Design study methodology: Reflections from the trenches and the stacks》 [3] 中总结了在实际应用场景中的经典可视化工作,首次定义了设计研究(Design Study)这一概念并提出其方法论,如图4所示,将设计研究划分为9个阶段,学习(learn), 筛选(winnow), 投射(cast), 发现(discover), 设计(design), 实现(implement), 部署(deploy),反思(reflect), 以及写作(write),讨论了每一个阶段可能存在的问题以及相应的指导准则。

另一个值得关注的工作是《A multi-level typology of abstract visualization tasks》 [4], 重点针对设计研究中任务这一方面,解决了如何将特定领域的问题转换为抽象任务,分析得到可视化的设计需求,并进一步对可视化进行定性评价这一问题。

需要指出的是,Tamara的这几个工作构建了可视化设计研究的验证方法,流水线以及任务抽象三个方面的方法论,目前也是信息可视化会议InfoVis 2009年,2012年以及2013年在VIS内部引用量最高的文章。

除了基础的理论工作,Tamara在早期也提出了很多经典的可视化方法,例如在三维双曲面空间上进行图可视化布局的工作[5](图5),使用Focus+Context的方法比较大规模的层次结构数据的工作TreeJuxtaposer [6] 等等,这些工作启发了后续很多类似的可视化方法。

图5. 在三维双曲面空间进行图可视化布局

在应用方面,她发表过许多由领域问题驱动的可视化工作(problem-driven work),涉及的领域包括生物研究,医学,电子商务,渔业,新闻等等。其中一个例子是图6展示的MizBee [7],这一对于基因序列进行分析的可视化工具。这类工作不仅解决了该领域的具体问题,还提出了一些具有普遍意义的可视化编码方式。更重要的是,她把这些看似独立的工作,总结经验,抽取共性,形成了相关的理论。她在这方面的工作是非常值得国内同行学习的。

社区贡献

Tamara Munzner教授积极推动了可视化领域的发展,曾经担任可视化领域多个核心委员会的主席或者成员(InfoVis指导委员会主席,VIS执行委员会主席以及VGTC执行委员会成员等)以及 VIS 重组委员会主席(reVISe),尤其是对早期制订投稿文章类型(paper types),和对最近正在改革的投稿方向(area model)有着关键作用。除此之外她也多次担任了IEEE InfoVis,EuroVis的论文主席以及程序委员会主席等。

投稿过 IEEE VIS 或相关会议的学者应该对会议指定的文章类型不陌生,这些分类曾受到她发表的理论工作的影响。以 InfoVis 为例,分为 technique, system, application / design study, empirical study, theory 这个五个类型。而从 2016年开始,她参与、主持了 IEEE VIS 重组委员会,花费大量的时间精力,致力于让这个可视化顶级会议的文章分类更贴近这个学科的发展:把科学可视化,信息可视化,可视分析三个相对独立并行的分支合并,然后以文章的贡献类型来进行一定程度的区分。这个改革的方向经过4-5年的努力,将于 2021 年开始正式实行,这将成为IEEE VIS 会议一个重要的阶段。

教学与育人

Tamara Munzner教授从 2002 年开始就在英属哥伦比亚大学的计算机系任教,所开设的可视化课程是最受欢迎的研究生课程之一,每年都在不断的改进教学内容和方法。今年还新开设了可视化本科课程,尽管有着多年的教学经验,也经常关心可视化教育界的发展,但她依然花费心血重新设计了大部分的讲课内容,课后作业,考试内容、大作业评审等,足见她对学生培养的重视。她几乎每年都在 IEEE VIS 上开设半天到一天的课程,给进入可视化领域的新老同学讲解可视化工作。

图7. Tamara Munzner (右三)与她的学生们在 IEEE VIS 2019 合影。

近20年间,Tamara指导和培养了30 多位博士后、博士生和硕士生,他们中有不少已经成为可视化方面的知名学者。她非常注重对学生独立思考能力的培养,鼓励学生对已经发表的文章、对她本人的学术观点进行反思和质疑,在小组讨论或者项目讨论的时候甚至会和学生们互相争论。尽管平时事务繁忙,她对低年级的研究生尤其会亲自进行详细的指导,几乎每周都会和学生们研读论文、讨论项目中遇到的难题或是进行写作演讲等技能的指导。虽然在学术上要求严格,但是她在生活中是一个非常亲切随和的人,和同事、学生们的关系非常融洽,时常一起闲聊、聚餐、娱乐等等。

2020年ChinaVis的主题报告

今年在西安召开的会议邀请到Tamara Munzner教授作题为《Problem-Driven Visualization Through Design Studies》的主题报告。在这个报告中,我们将听到Tamara Munzner教授讨论她提出的可视化设计研究。她将对相关的研究方法论和具体流程展开讨论,这对于可视化研究者和从业人员避免潜在的陷阱将是非常重要的。Tamara Munzner教授将在报告中结合各种实例开展讲解,既包括设计建筑容积率数据分析的城市规划案例,也有在电子商务数据分析中通过用户点击记录分析消费行为的研究工作,也包括在生物信息学方面有关物种和复杂基因分析的工作。相信这场丰富而深入的演讲将会给所有参会者带来更多的启发。

欢迎大家参加ChinaVis,聆听国内外可视化最新的声音,和业界前沿的同行交流!

ChinaVis 2020会议网址: www.chinavis.org
会议注册网址:http://chinavis.org/2020/register.html

相关文献

[1] T. Munzner, “Visualization Analysis and Design,” A.K. Peters visualization series, CRC Press, 2014.
[2] T. Munzner, “A Nested Model for Visualization Design and Validation,” IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (InfoVis’09), 15(6):921-928, 2009.
[3] M. Sedlmair, M. Meyer and T. Munzner, “Design Study Methodology: Reflections from the Trenches and the Stacks,” IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (InfoVis’ 12), 18(12):2431-2440, 2012.
[4] M. Brehmer and T. Munzner, “A Multi-Level Typology of Abstract Visualization Tasks,” IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (InfoVis’13), 19(12):2376-2385, 2013.
[5] T. Munzner, “H3: laying out large directed graphs in 3D hyperbolic space,” In Proceedings of IEEE Symposium on Information Visualization (InfoVis’97), pp. 2-10, Phoenix, AZ, USA, 1997.
[6] T. Munzner, F. Guimbretiere, S. Tasiran, L. Zhang, and Y. Zhou, “TreeJuxtaposer: Scalable tree comparison using focus+context with guaranteed visibility,” ACM Transactions on Graphics (SIGGRAPH’03), 22(3):453–462, 2003.
[7] M. Meyer, T. Munzner and H. Pfister, “MizBee: A Multiscale Synteny Browser,”  IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (InfoVis’09), 15(6):897-904, 2009.

文章贡献者:
袁晓如,北京大学研究员。
刘子鹏,加拿大英属哥伦比亚大学博士生,导师Tamara Munzner。
李国政,北京大学博士生,导师袁晓如



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