Industry Outlook

Giới thiệu sơ lược về “Trực quan hóa thông tin” – Information Visualization

Bài viết này được trích từ bộ sách “Thiết kế và phát triển sản phẩm” nhằm chia sẻ kiến thức về Thiết kế, Nghiên cứu & Phát triển tới cộng đồng. Nội dung các bài viết chỉ dừng ở mức cơ bản, các bài chuyên sâu hơn xin xem ở link https://meslab.vn/rdi

Đối với các khách hàng đã mua sách cũ, MES LAB có chương trình hoàn tiền mua sách khi đặt mua tài liệu mới. Chi tiết xin xem tại https://meslab.vn/rdi-toolkit

Tôi đã định viết bài này giới thiệu với quý độc giả MES LAB từ lâu, hôm nay tình cờ đọc lại xấp tài liệu bỏ quên 2 năm và cũng thấy chủ đề này gần đây trong giới hâm mộ công nghệ đang được quan tâm nên hôm nay tôi viết bài giới thiệu đến các bạn.

Chắc hẳn, các bạn đã đôi lần nhìn thấy những hình ảnh, poster hay thông điệp được thiết kế rất thông minh và chuyển tải thông tin rất súc tích như hình bên dưới.

“Bản đồ” thế giới về sức khỏe và mức thịnh vượng. Nguồn: Cristián Opazo.

Bản đồ này thể hiện rất súc tích về quy mô dân số mỗi nước (thông qua độ lớn của vòng tròn), mức độ giàu có và khỏe mạnh của dân số (thông qua sự phân bố vị trí trên 2 trục tọa độ X và Y), cũng như vị trí địa lý (màu của vòng tròng thể hiện châu lục,    xem thêm bản đồ nhỏ ở góc dưới, bên phải).

Nhìn vào bản đồ này, người xem sẽ thấy ngay sự khác biệt về dân số của từng nước. Và hãy nhớ lại những khi bạn nhìn vào các bảng số liệu nhàm chán, bạn sẽ thấy “bản đồ” nói trên thể hiện thông tin trực quan như thế nào.

Information Visualization – dịch ra tiếng Việt là “Trực quan hóa thông tin” – sau đây gọi tắt là IV – là một ngành tương đối mới và đặc biệt phát triển mạnh khi các công cụ về máy tính và đồ họa phát triển. Tuy nhiên, những nền tảng cho IV được bắt đầu từ rất xa xưa, khi con người xuất hiện nhu cầu diễn giải các thông tin một cách súc tích và nhanh nhất.

Ngày nay, có thể coi IV nằm ở nơi giao thoa giữa Công nghệ Thông tin và Kỹ thuật Hệ thống Công nghiệp. Thực tế thì ở hai lĩnh vực này, IV được tiếp cập với các hướng khác nhau. Công nghệ Thông tin nghiên cứu các thuật toán, các phương pháp mã hóa, tương tác…trong khi Kỹ thuật Hệ thống Công nghiệp khai thác IV ở các biểu diễn hình học, các hiệu ứng tâm lý, các tương tác sinh lý,…để phục vụ cho việc xây dựng các hệ thống phức hợp bao gồm con người và thông tin cũng như ứng dụng trực tiếp vào Thiết kế sản phẩm.

Định nghĩa một cách không chính thức, IV là ngành khoa học – kỹ thuật nghiên cứu các nguyên lý, các phương thức và các kỹ thuật nhằm truyền đạt một lượng thông tin nhất định một cách nhanh chóng, dễ dàng và trực quan nhất.

Cách đây 2 năm, tôi học lớp học về IV trong học kỳ thuộc khóa học MSc của tôi tại Đại học Dongguk. Trong khóa học này, chúng tôi sử dụng cuốn sách rất hay về IV của tác giả Robert Spence,  một chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực này. Bạn đọc quan tâm   có thể tìm kiếm cuốn “Information Visualization: Design for Interaction”, Robert Spence, Prentice Hall để tham khảo.

Trong cuốn sách này, Spence trình bày rất hệ thống và khoa học các vấn đề về IV, từ lịch sử cho đến phương pháp tiếp cận. Các kỹ thuật chủ yếu để trực quan hóa thông tin như: Representation – các dạng biểu diễn thông tin; Presentation – Trình bày thông tin và Interaction: Tương tác thông tin – con người được trình bày đầy đủ. Ngoài ra, sách này còn có một series các trường hợp ứng dụng cụ thể kèm theo phân tích chi tiết.

Nói về IV, có rất nhiều công cụ để trực quan hóa thông tin. Có những công cụ đơn giản như: kích thước, màu sắc, thứ tự, vị trí, hình dạng…Cũng có những công cụ phức tạp hơn như: Cây thư mục, Cây Conic, Cây Hyperbolic…

IV là một ngành kỹ thuật rất thú vị và sáng tạo. Ứng dụng của IV rất nhiều, đặc biệt là với các nhà thiết kế sản phẩm, IV hỗ trợ thiết kế giao diện người dùng rất hiệu quả (thiết kế Công nghiệp, xem Chương 10) hoặc xây dựng hệ thống. Các bạn có thể nhìn thấy ứng dụng của IV ở khắp mọi nơi. Đặc biệt, những người làm Kỹ thuật sẽ được hưởng lợi rất nhiều nếu biết vận dụng IV cho công việc của mình.

Để kết thúc bài viết, tôi sẽ dẫn ra đây một vài hình ảnh ví dụ, bạn đọc nào quan tâm đến đề tài IV này và muốn tìm hiểu sâu thêm có thể thảo luận trên topic support trên diễn đàn MES LAB.

Bản đồ cuộc hành quân của Napoleon – Tác giả Minard

Cuộc hành quân của Napoleon trong chiến tranh Nga – Pháp được trực quan hóa. Nguồn: Minard/Spence.

Bản đồ này của Minard có gì lạ? Chỉ trong một khuôn giấy và dùng rất ít từ ngữ hay số liệu, Minard mô tả cuộc hành quân của Napoleon đến Moscow và sau đó rút về. Độ dày phần màu sữa cũng như phần màu đen thể hiện số quân, vị trí của các đường trên bản đồ thể hiện vị trí thực tế. Đường gấp khúc màu đỏ thể hiện thay đổi nhiệt độ môi trường. Chỉ cần nhìn những thông tin chính này thôi, chúng ta đã thấy sức mạnh thông tin của tác phẩm này lớn như thế nào!

Trong ngành đồ họa, người ta dùng từ “Infographic” để chỉ các mẫu trình diễn thông tin. Mẫu sau mô tả những gì xảy ra trên Internet trong một phút (tháng 12/2011).

Thống kê internet trong một phút. Nguồn: Intel Free Press/Flickr.

Kỹ thuật biểu diễn Star Plot

Kỹ thuật biểu diễn thông tin/dữ liệu đa biến/nhiều chiều Star Plot (vẽ hình sao) được đề xuất lần đầu trong công trình của Coekin và năm 1969 và được định nghĩa bởi Chambers vào năm 1983 trong luận văn mang tên “Graphical Methods for Data Analysis” (Các phương pháp đồ họa cho phân tích dữ liệu).

Mỗi “chiều” của dữ liệu được biểu diễn trên 1 trục và các trục biểu diễn dữ liệu xuất phát từ cùng một điểm gốc và từng cặp trục cạnh nhau hợp thành các góc bằng nhau. Xin xem ví dụ sau:

Biểu diễn Star Plot cho bảng điểm của học sinh. Hình: Spence.

Trên đây là biểu diễn Star Plot cho bảng điểm của một học sinh bậc tiểu học với các môn học: Mathematics – Toán, Physics – Vật lý, Chemistry – Hóa học… Phần giao giữa đường màu đỏ và các trục hướng tâm biểu thị số điểm của từng môn học và phần giao giữa hình bát giác màu xám với các trục biểu thị điểm trung bình của các môn học. Tất nhiên, chúng ta cũng có thể thêm con số vào các vị trí thể hiện số điểm cũng như số điểm trung bình. Tuy nhiên, dù chúng ta không ghi con số thì chỉ cần nhìn vào biểu diễn trên, chúng ta cũng có thể đánh giá ngay lập tức là học sinh này có năng khiếu hay thiên hướng về các môn như: Toán học, Vật lý, Hóa học, Địa lý và đặc biệt là Nghệ thuật, trong khi khá yếu về Lịch sử, Văn học hay Thể thao.

Nếu đặt 2 biểu đồ Star Plot của hai học sinh ở cạnh nhau, chúng ta còn có thể so sánh thiên hướng của hai học sinh này, như ví dụ dưới đây.

So sánh bảng điểm của hai học sinh. Hình: Spence.

Tony, trong trường hợp này, thể hiện xu hướng học giỏi các môn: Thể thao, Văn chương và Lịch sử và yếu các môn còn lại.

Ngoài việc thể hiện điểm của học sinh như hình trên, biểu đồ Star Plot còn có thể được dùng để hiển thị các mức đánh giá về tính năng cho điện thoại, máy tính, xe hơi…(ví dụ: nhạc chuông – 8/10, Màn hình 6/10, tốc độ 9/10…) và dĩ nhiên, sẽ rất tiện lợi khi so sánh hai hay nhiều loại điện thoại, máy tính, xe hơi,…với nhau bằng các biểu đồ này, tương tự như so sánh hai học sinh bên trên.

To Top