IEEE Pacific Visualization Symposium 2018 – Day 2

今天是IEEE PacificVis正式会议的第二天,包括一个主题演讲,三个论文分享环节,以及海报展示与互动环节。Keynote讲者是来自莫纳什大学的Tim Dwyer教授,他报告的主题是《Immersive Analytics: Interactive Data Analysis Using the Surfaces and Spaces around Us》。近些年沉浸式头戴设备(head-mounted displays)的普及使得身临其境的立体可视化环境成为可能,然而在沉浸式环境下的可视化也带来了一系列的挑战。

Tim Dwyer教授的讲座主要介绍的是沉浸式显示环境中的交互问题以及数据可视化问题。在交互方式上,Tim Dwyer介绍了他们通过借助触摸屏与CAVE显示环境结合的方式辅助用户的交互的工作,用户通过手势的交互将在普通屏幕中的可视化传递到CAVE显示环境中进行展示。他们比较了目前沉浸式显示环境存在各种各样的交互方式的有效性,包括通过手势交互以及借助物理设备进行交互的方式。在具体的可视化方面,他们主要介绍了沉浸式环境中对于三类数据的可视化,高维数据,地图以及体数据。针对高维数据,他们提出了通过操作坐标轴的方式在沉浸式环境中交互构建高维数据可视化的方法。针对地图数据,他们提出了在沉浸式环境中对于地图的不同变形方式。支持通过混合显示的方式对于仪器设备的原位可视化以及便捷交互。

图1莫纳什大学Tim Dwyer介绍不同沉浸式显示设备的区别

今天的第一个Session关注科学可视化中粒子,分子以及不确定性问题。这个Session有4篇长文和2篇短文,其中一篇《In Situ Prediction Driven Feature Analysis in Jet Engine Simulations》采用了基于模糊规则的机器学习算法来提取大规模喷气发动机旋转失速的模拟数据的演变特征。作者通过离线学习和现场预测驱动策略,深入研究失速。在后续分析中,通过交互方式估计了特定任务的信息,揭示了失速的开始和变化中的重要细节。另一个工作《Modeling and Visualization of Uncertainty-aware Geometries using Multi-variate Normal Distributions》提出了一种基于多变量正态分布的不确定性几何建模方法,并且可视化用户定义的外表面几何不确定性。还有两篇工作是对分子结构的分析,其中一篇《Uncertainty Visualization for Secondary Structures of Proteins》提出了一种基于原子坐标的抽象模型来表达蛋白质二级结构中不确定性的技术。另一篇《Visualization of Fullerene Fragmentation》则从多个层次分析了富勒烯分子碎片结构。

图2 海德堡大学Kai Sdeo介绍其工作《Visualization of Fullerene Fragmentation》

来自北大可视化与可视分析研究组的两篇工作分别针对大规模流场可视化中并行粒子追踪的I/O问题和负载均衡问题提出了新的解决方案。洪帆报告了论文《Access Pattern Learning with Long Short-term Memory for Parallel Particle Tracing》。这项工作提出使用基于长短期记忆的模型来学习复杂的数据访问模式。具体来说,将粒子在数据块之间穿行的方向序列看作序列数据,通过长短期记忆模型 (LSTM) 建模之后,可以用来预测下一步粒子将经过的数据块,而非采用特定地基于概率统计的方法。该方法能取得与已有工作相当的预测精度和性能提升。同时,由于学习模型具有较强的泛化能力,所需的训练粒子数量大大减少,访问模式可以以更抽象的形式来表达、存储,所需要额外存储空间大大减少。

图3 北京大学洪帆在介绍其工作《Access Pattern Learning with Long Short-term Memory for Parallel Particle Tracing》

张江报告了论文《Dynamic Data Repartitioning for Load-Balanced Parallel Particle Tracing》。这项工作提出了一种基于动态数据重划分的负载平衡方法,可以有效提高并行粒子追踪计算的负载均衡性。不同于静态的数据划分和分配方法,该方法在运行时周期性地对数据进行重划分和分配,使得进程的负载重新达到均衡。该方法不需要任何预处理操作和流场特征分析,不需要专有进程进行调度,并且能够有效地对不均衡的负载进行处理。

图4 北京大学张江在介绍其工作《Dynamic Data Repartitioning for Load-Balanced Parallel Particle Tracing》

上午的报告结束后,EuroVis 2018会议主席Barbora Kozlikova简要介绍了将于6月举办的EuroVis会议日程。

今天的海报展示和Story Telling环节依然在午餐时间进行。作者们在各自海报前介绍自己的工作,感兴趣的人可以向作者提问并进行讨论。这种近距离的交流和思想碰撞,给大家带来许多新的思考和启发。

图5 Poster展览环节参会者热烈讨论

图6 Storytelling展览环节参会者热烈讨论

下午有两个Session。第一个Session关于时序数据分析。第一篇论文是关于可视化中的视觉映射的问题,视觉映射是可视化构建过程中最重要的一个步骤,传统视觉映射方法将数据映射到一个视觉通道上,这篇文章主要针对将数据中的一个属性映射到多个视觉通道,并且探索了将时间序列中的一个属性映射到多个视觉通道的设计空间。接下来报告的题目是《Visual Detection of Structural Changes in Time-Varying Graphs Using Persistent Homology》,这个工作主要提出了对动态图中结构变化的量化方法。他们将图中的每个实例转换为度量空间,提取其拓扑特征,并随时间比较这些特征,进而识别动态图数据中的行为模式。最后他们基于E-mail数据发现了用户之间通讯的模式验证本文所提出的方法。桑基图存在很多连线交叉的问题,这会大大影响用户对于桑基图所表示的数据的感知,第三篇文章针对这个问题,提出了整数规划的方法减少了桑基图存在的边的交叉。

图7 南佛罗里达大学Mustafa Haji在介绍其工作《 Visual Detection of Structural Changes in Time-Varying Graphs Using Persistent Homology》

下面一个Session是关于可视分析的应用,包括4篇长文,2两篇短文,涉及智能工厂设备监测,群体异常检测,贷款风险管理,生成模型理解,欺诈检测,雷达信号分析。

第一个工作《A Visual Analytics Approach for Equipment Condition Monitoring in Smart Factories of Process Industry》集成先进的分析算法(例如高斯混合模型和贝叶斯框架)和直观的可视化设计,为设备状态监测提供全面且自适应的半监督解决方案。论文《GANViz: A Visual Analytics Approach to Understand the Adversarial Game》对GAN训练过程中进行了可视化,即GANViz评估GAN生成和判别两个子模型的在训练过程中的性能,并提供比较分析模型性能的证明和解释。

图8 俄亥俄州立大学Han-Wei Shen在介绍其工作《GANViz: A Visual Analytics Approach to Understand the Adversarial Game》

接下来的工作《Visual Analysis of Collective Anomalies Through High-Order Correlation Graph》针对设施监控、软件分析和安全中的等异常行为,结合不同类型的实体,属性等多方面关系,提出了一套完整的可视分析流程。针对贷款的风险管理,《Visual analytics for networked-guarantee loans risk management》提出一套减少风险的可视分析方法和制定决策的工具,该工具融合了金融专家的四个主要分析任务,分别实现了多方面违约风险可视化、发现风险担保模式、网络关系的动态演变模式以及违约行为的预测。

图9 天津大学Zhibin Niu在介绍其工作《Visual analytics for networked-guarantee loans risk management》

第五篇报告《FaudVis: Understanding Unsupervised Fraud Detection Algorithms》从时间、组内相关性、组间相关性、特征选择、个人用户角度对网络欺诈行为进行可视化分析。最后一个工作《HeloVis : a Helicoidal Visualization for SIGINT Analysis using 3D immersion》针对雷达信号数据提出了一套沉浸式可视分析方案。

一天充实的会议之后,主办方为所有与会者准备了丰盛的晚宴。晚宴在神户酒心馆举行,与会者们可以享受美食,感受日本风情,在轻松愉快的氛围下进行学术交流。

图10 晚宴现场

晚宴现场进行了颁奖活动。今年Best Paper Award颁发给了Han-Wei Shen教授研究组的《GANViz: A Visual Analytics Approach to Understand the Adversarial Game》。Tim Dwyer教授研究组的《Optimal Sankey Diagrams via Integer Programming》工作获得了Best Visualization Note Award。Best Poster Award颁发给了深圳大学陆旻博士的《Visual Style Exploration in Well-designed Diagrams》和中南大学赵颖教授研究组的《Visualizing Dynamic Network via Sampled Massive Sequence View》。除此之外,还颁发了Visual Storytelling Contest的Best Winner和Honorable Mention奖项,以及Honorable Mention Award等奖项。

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