Segue: 基于空间布局交互构建的自我中心网络演化模式(Segue: Overviewing Evolution Patterns of Egocentric Networks by Interactive Construction of Spatial Layouts)

现在,动态网络的分析已经被用于很多领域。而在其中,对个体的分析常常被称为自我中心网络(Ego-network)的分析。但是,现有的方法很难在宏观层次上分析很多的动态自我中心网络。本文[1]提出了一种新颖的将动态自我中心网络转化为空间布局的流水线,利用空间布局在宏观层次对自我中心网络进行分析,并基于这个流水线,提出了可视分析系统Segue。

图1. Segue的用户界面

Pipeline:

Segue的流水线需要同时具有可解释性(interpretability)和可交互性(interactivity)。流水线将动态自我中心网络转化为空间布局,如图2所示。

图2. Segue的流水线

  1. Dynamic Ego-networks->Event Sequences:第一步需要用户去定义时间序列类别和事件类别,流水线会自动生成相应的事件序列。事件有两种规格,分别为点事件(point event)和区间事件(interval event)。这一步使得流水线具有可解释性,因为事件序列有助于解释空间布局中点的分布。
  2. Event Sequences->Feature Vectors:在将事件序列转化为特征向量的过程中,本文用了一种比较简单的方法,用不同事件类别的数量去生成特征向量。
  3. Feature Vectors->Distance Matrix:本文利用欧氏距离计算向量之间的距离,并生成距离矩阵。第2、3步也可以利用其他方法,比如向量之间的编辑距离(edit distance)。
  4. Distance Matrix->Spatial Layout:在这一步中,文章利用传统的MDS算法去生成空间布局。因为MDS可以快速收敛,所以使得流水线具有可交互性。

User Interface:

文章中指出,可视分析系统需要基于以下的几种准则:

  • 需要支持对网络的彻底的探索与分析。
  • 提供验证转化的机制。
  • 便于对空间布局进行解释。
  • 在不同视图中保持时间线的一致。

基于这些准则,本文提出了Segue。Segue有两个主视图,以及支持用户增加、删除事件的编辑器。

  1. Network View:此视图允许用户在宏观层面分析网络。在用户没有添加事件的时候,空间布局基于网络中心点的属性;在用户添加事件之后,Segue则用上述的流水线去生成布局,并当用户停留在一个点上的时候,用像素去展示事件序列。

    图3. Segue的网络视图

  2.  Ego-network View:该视图使用基于时间线的方法,有助于分析单一的自我中心网络。首先,创建灰色区域作为背景,并用宽度代表在这个时间点上网络的大小;然后,绘制线以指示具有不同属性的节点的数目;最后,将具有相同属性的线连在一起。而当用户选择某一个时间序列种类的时候,该视图用灰色背景来指示该时间序列种类。当用户停留在时间线上的时候,该视图可以展示在当前时间点上该网络的快照。
  3. Event Type Editor:该视图支持用户编辑事件,包括点事件和区间事件。对于基于属性的时间序列种类,该视图还支持快捷创建,如图4所示。

    图4. Segue事件的快捷创建

     

总的来说,本文提出了一种同时具有可解释性和可交互性,并能够将动态自我中心网络转化为空间布局的流水线,而且基于这个流水线,提出了可视分析系统Segue。作者也希望本文能够激励那些针对其他动态网络分析的新方法。

参考文献:

[1] Po-Ming Law, Yanhong Wu, and Rahul C. Basole. Segue: Overviewing Evolution Patterns of Egocentric Networks by Interactive Construction of Spatial Layouts. IEEE Conference on Visual Analytics Science and Technology, 2018.

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