社会网络可视化

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  • 1. 社会网络可视化
    20101216 estella.guo@gmail.com
  • 2. 网络可视化作为一类重要的信息可视化技术,充分利用人类视觉感知系统,将网络数据以图形化方式展示出来,快速直观地解释及概览网络结构数据,一方面可以辅助用户认识网络的内部结构,另一方面有助于挖掘隐藏在网络内部的有价值信息。
    当前网络可视化的研究大部分集中于两个方面:一是制定美学标准,使绘制出的网络结构能够得到最佳感知.从而得到更好的理解;二是根据任务主题,建立不同的可视化系统,辅助用户高效直观地挖掘分析网络结构数据。
    其中,设计尽量符合美学标准的网络节点布局方法又是一个重点研究方向。
    2
    网络可视化
    Freeman, L.C., Visualizing Social Networks. Journal of Social
  • 3. 3
    Freeman, L.C., Visualizing Social Networks.
    Journal of Social
    1. It embodies ideas about the importance of social ties linking social actors.
    2. It collects data reflecting those ties.
    3. It involves the use of graphic imagery.
    4. It employs mathematical and/or computational models.
  • 4. 1.获取数据,分析数据结构
    2.过滤,去掉所有不感兴趣的数据
    3.使用可视化算法、模型来描绘数据
    4.生成交互式的用户终端界面
    4
  • 5. 早期研究人员就认识到,即使对于小型网络。较差的网络布局也会增加用户理解网络结构的困难程度。为使用户可以最大程度发挥其视觉感知能力,从而能直观、深入地理解网络结构.研究人员提出了很多美学标准作为绘制网络结构的理论基础及原则。
    从美学的角度来说,一般认为作图算法应尽量满足以下几个要求:整体布局对称性;避免边的交叉和弯曲;保持边长统一;节点分布均匀。
    各种不同的算法会针对其中的一部分要素进行优化,最终目的是要让人们能够从生成的图形中更容易地发现图的结构特点、更快捷地获得最大的信息量。
    5
    绘图美学标准
  • 6. 边交叉数量最小原则。为能清晰展现网络结构,绘图时应尽量减少相互交叉边的数量。
    邻接点空间位置接近原则。将相连接的节点尽量配置在相近的位置上,以减小边的长度。
    直线边原则。网络中的边尽量使用直线.避免曲边。
    边平衡布局原则。相同节点的多条边尽量以该节点为中心平衡布局。
    节点层次布局原则。引入层的概念,将节点尽量布局在水平或竖直的不同层上。
    6
    绘图美学标准鼻祖Sugiyama定义了5项美学标准,以改进网络图的易读性:
    Sugiyama K。Tagawa S。Toda M Methods for visual understanding of hierarchical system structures[J].TEEE Transactions on Systems,Man and Cybernetics。1981,11(2):109—125
  • 7. Ben Shneiderman提出的分类标准,
    按照网络节点的布局方法将所有网络可视化技术分为9类:
    基于力导引布局(FDA,Force-Directed Algorithm)
    基于地图布局(Geographical Map)
    基于圆形布局(Circular)
    基于相对空间布局(Spatial Calculated)
    基于聚类布局(Cluster)
    基于时间布局(Time-oriented)
    基于层布局(Substrate-based)
    基于手工布局(Hand-made)
    和基于随机布局(Random)
    7
    网络可视化技术分类
    Visual Complexity比较全面地收集了现有的可视化应用,包括700多种,而且可以采用不同指标对其进行分类,如,任务主题、可视方法及开发时间等。
    http://www.visualcomplexity.com/vc/
  • 8. 力导引布局方法能够产生相当优美的网络布局,并充分展现网络的整体结构及其自同构特征,所以在网络节点布局技术相关文献中该方法占据了主导地位。
    该方法最早由Fades于1984年提出,其基本思想是将网络看成一个顶点为钢环、边为弹簧的物理系统,系统被赋予某个初始状态以后,弹簧弹力(引力和斥力)的作用会导致钢环移动,这种运动直到系统总能量减少到最小值时停止。
    运算复杂度是FDA基础算法的主要缺点。
    力导引布局方法产生的网络布局优美,因此被应用于大量的网络可视化系统中,如Vizster,SocialAction
    8
    力导引布局(FDA,Force-Directed Algorithm)
  • 9. Fruchterman和Reingold基于再次改进的弹性模型提出了FR算法。该算法遵循两个简单的原则:有边连接的节点应该互相靠近;节点间不能离得太近。FR算法建立在粒子物理理论的基础上,将无向图中的节点模拟成原子,通过模拟原子间的力场来计算节点间的位置关系。算法通过考虑原子间引力和斥力的互相作用,计算得到节点的速度和加速度。依照类似原子或者行星的运动规律,系统最终进入一种动态平衡状态。
    Fruchterman T,Reiugold E Graph drawing by force—directe placement[J].Software-Practice and Experience,1991,21(11):
    YifanHu, Algorithms for Visualizing Large Networks, in Combinatorial Scientific Computing, eds. UweNaumann and Olaf Schenk. (to appear).
    9
    FR和Yi fan Hu
  • 10. 该类方法能够产生用户极易理解的网络布局,它以一幅世界(大洲、国家、省或市)地图作为背景,根据网络节点的地理坐标将其布局在背景图上,然后根据节点间的连接关系绘制网络边。
    地图布局方法的优点是符合人类视觉思维,地图背景可以直观展现网络节点的地理分布,而且能够准确定位网络节点;缺点在于网络节点在背景图上位置固定,节点交叠、边交叉问题严重,不利于可视化节点、边数量较多的网络结构。
    10
    地图布局(Geographical Map)
  • 11. 该方法在圆心放置一个或一组节点,在同心圆周上按顺序布局其余节点.它能利用通过圆心的十字线产生优良的布地图布局。
    圆形布局能够体现网络节点间的层次关系,布局清晰,中心突出,但要求节点存在一定顺序.通用性不强.而且在突出网络层次结构特征的同时,降低了对其他网络拓扑结构特征的表现力度。
    11
    圆形布局(Circular)
  • 12. 该方法以“参照体(related entity)”的空间位置为基础,根据网络各节点与“参照体”的关系计算其坐标。“参照体”是以某种方式与网络节点相关联的对象。
    时间布局能够清晰反映网络节点随时间的演化规律,但对于除时间属性外的其他网络结构特性表现力不足,容易产生节点交叠问题。
    12
    相对空间布局(Spatial Calculated)
  • 13. 该方法根据节点的属性及相互间的连接关系,通过人机交互或应用算法来聚类分组网络节点。
    聚类布局有助于用户发现网络结构中存在的关系信息、模式信息及聚类信息等隐性知识,一般多与其他布局方法结合使用。
    13
    聚类布局(Cluster)
  • 14. 该方法首先根据节点的分类属性将屏幕划分为几个区域,然后在对应的区域中布局网络节点。
    层布局方法有效利用了节点的属性信息,增加了网络图所包含的信息量,有助于用户发现部分趋势及关系信息。但是分层属性选取恰当与否很大程度上决定了网络可视化质量,而且对网络自身结构特征反映不明显。
    14
    层布局(Substrate-based)
  • 15. 15
  • 16. 事实上,为更好地反映网络结构特征,使不同布局方法能够取长补短,互为补充,大部分网络可视化应用都结合使用了多种节点布局方法。如Vizster及SocialAction就同时使用了力导引布局及聚类布局方法。
    针对不同的网络可视分析任务,如何有效组合各类节点布局方法也是当前网络可视化技术研究的一个热点问题。
    16
  • 17. Vizster是一款专门用来实现社会关系网络可视化的工具,它通过对著名的朋友关系网络Friendster,进行可视化实现了朋友关系的在线探索。
    同时它能给终端用户提供一个清晰的网络结构图。借助可视化图形,可以推断出社会网络成员在不远将来的联系情况。
    17
    Vizster: Visualizing Online Social Networks
    Heer, J. and D. Boyd, Vizster: Visualizing Online Social Networks. Proceedings of the 2005 IEEE Symposium on InformationVisualization, 2005: p. 33-40.
  • 18. Jeffrey Heer是斯坦福大学计算机专业的助理教授,他主要研究人机交互、交互可视化和社会计算。他的工作成果包含探索数据的创新性可视化技术,简化可视化创建和定制软件工具以及为最大化利用多个分析员的洞察力的协作分析系统。他是开源可视化工具箱prefuse和flare的作者,这两个工具当前被可视化研究组织和很多公司采用。
    18
  • 19. 19
  • 20. 20
    THE END,THANKS
  • 21. 歌曲来源A、从推荐中获取歌曲(很多种形式) B、好友分享的歌曲C、主动去找的歌曲(也包括在明星页面找的歌曲)传播的结果(动作):1、收听 2、收听并喜爱 3、下载 4、分享给好友 5、购买
    21