Визуализация многомерных данных

Визуализация является одним из мощных средств интерпретации данных. Под визуализацией данных мы понимаем такой способ представления многомерного распределения данных на двумерной плоскости, при котором качественно отражены основные закономерности, присущие исходному распределению — его кластерная структура, топологические особенности, внутренние зависимости между признаками, информация о расположении данных в исходном пространстве и т. д. Однако исследователь при анализе данных довольно часто сталкивается с многомерностью их описания. Возникает проблема поиска подходящих способов графического представления многомерного объекта.

Методы многомерного анализа — наиболее действенный количественный инструмент исследования процессов, описываемых большим числом характеристик [9]. К ним относятся кластерный анализ, таксономия, распознавание образов, факторный анализ.

В качестве основных применений методов визуализации можно указать следующие:

• а) наглядное представление геометрической метафоры данных;
• б) лаконичное описание внутренних закономерностей, заключенных в наборе данных;
• в) сжатие информации, заключенной в данных;
• г) восстановление пробелов в данных;
• д) решение задач прогноза и построения регрессионных зависимостей между признаками.

Наиболее эффективным и несущим наибольший объем информации является представление данных в виде образов или картин. Восприятие человека устроено так, что его мозг, взаимодействуя с внешним миром, воспринимая и осмысливая поступающую информацию, настраивается на определенные образы или эталоны, которые легко, без необходимого приспособления и тренировки, воспринимаются им и требуют дополнительного кодирования.

Основными преимуществами метода образного кодирования являются:

• — возможность согласования большого потока информации с пропускной способностью сенсорных анализаторов человека;
• — значительное сокращение объема ненужной информации;
• — существенное снижение необходимости в априорных сведениях об изучаемом объекте;
• — компактность в отношении занимаемой площади;
• — широкие возможности перестройки для обслуживания объектов различного назначения.

Поскольку человек — существо социальное, то наибольшее значение для него приобретают контакты с другими людьми. Это приводит к тому, что человек обучается распознавать огромное количество лиц. По выражению лица, мимике мы мгновенно определяем эмоциональнее состояние человека, но на ряду с основными эмоциональными состояниями мы различаем десятки их оттенков. Причем малейшие изменения в лице могут быть сразу замечены окружающими. Этим определяется высокая информативность, как самого лица, так и его выражения. Эта информативность лица передается в фотографиях, рисунках, карикатурах и т. д.

Анализ графической информации базируется на способности индивида интуитивно находить сходство и различия в объектах, при этом особенно хорошо запоминаются и распознаются черты лица. Указанные особенности человеческого восприятия эффективно используются в диаграммах «лица Чернова». Каждый объект представляет собой схематичное изображение лица, определенным чертам которого (ширине лица, длине носа, изгибу бровей, форме рта и т. д.) соответствуют относительные значения выбранных переменных (рис. 1).

Таким образом, для отображения текущего состояния объекта в данной работе будет использован подход пиктографиков «Лица Чернова».