信息可視化在知識組織領域中的應用

[摘 要] 本文討論了信息可視化與知識組織的基本問題，分別介紹了其基本思想和應用領域，并結合實例著重討論了信息可視化工具在知識組織領域中的應用。

[關鍵詞] 信息可視化； 知識組織； 知識體系

[中圖分類號] G354 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）012- 0081- 02

1 信息可視化產生的背景及含義

對繁雜的抽象信息之間的復雜關系進行探索的努力，促進了信息可視化這一嶄新科學領域的出現。用圖形圖像方式來展示信息特征，可以利用人類視覺系統的特點幫助人們更快速、更深刻地理解信息，并可以便捷地進行信息空間的導航，快速地檢索信息。因此，用圖形圖像方式來展示信息特征，可以利用人類視覺系統的特點幫助人們更快速、更深刻地理解信息，并可以便捷地進行信息空間的導航，快速地檢索信息。可視化便是基于這種需求而產生的，并成為當今信息科學領域的發展趨勢之一。

所謂信息可視化，是將非物理的抽象數據用可視的形式表示出來，以便分析數據、發現信息的本質規律和制定決策。信息可視化的任務在于搜索、發現信息之間的關系和信息中隱藏的模式，其對象主要是非物理數據及數據之間的關系以及沒有集合屬性的抽象信息，其核心問題是尋找表示信息的可視化表達，理解信息的知識表示。信息可視化通過對信息的感知將其信息表達化成知識，它實際上是研究人與計算機表示的信息以及兩者之間相互影響的技術，表現為人與計算機信息之間的一種可視化界面。

2 信息可視化與知識組織的聯系

知識組織的基本概念是“知識”。從可呈現角度來講， 知識包括隱性知識和顯性知識，這里主要指后者。簡單說，知識是抽象化、系統化、理論化的信息， 關聯是知識的本質屬性。所謂知識組織，就是在信息組織的基礎上，研究知識的獲取、描述、整理、表達、控制、共享等整個知識組織過程的理論與方法，知識組織的精髓在于對知識及知識間的關聯進行揭示和組織，知識獲取、知識處理、知識表達和知識共享是知識組織研究的重要內容。其基礎是知識組織體系。知識組織體系是對資源內容概念及其相互關系進行描述與組織的機制作為對資源內容概念及其相互關系進行描述與組織機制的知識組織體系，即是指實現知識組織的內在方式和途徑，它既指知識組織的過程，也指調控知識組織的方法和手段。

知識組織體系是伴隨著數字資源的知識組織而出現的一個新的研究課題。從知識組織與信息可視化兩者的關系來看，知識組織實現了知識單元的有序化和知識關聯的網絡化，而信息可視化在人和信息之間架起了一座橋梁。一個完整的知識管理體系應該包括知識收集、知識提煉、知識存儲和知識應用4個階段。知識形態之間的轉化，需要一種視覺化模型來表達和呈現。隨著知識量的增加，如何呈現知識成了信息利用的瓶頸。因此，把信息可視化的相關方法和技術應用到知識組織中將是必然的選擇。

3 信息可視化工具在知識組織領域中的應用

為了有效地表達和利用知識組織，信息可視化的相關工具和方法被應用到知識組織的研究和管理中，這類工具主要有概念圖、主題地圖可視化、本體可視化等。

3.1 概念圖

概念圖是康奈爾大學的諾瓦克（J.D.Novak）博士根據奧蘇貝爾（David P.Ausubel）的有意義學習理論提出的一種教學技術。它是利用概念以及概念之間的關系表示和組織結構化知識的一種可視化，通常將某一主題的有關概念置于圓圈或方框之中，然后用連線將相關的概念和命題連接，連線上標明兩個概念之間的意義關系。概念圖支持并實現了有意義學習理論（Meaningful Learning Theory） 和建構主義模式（Constructivism model）。諾瓦克教授提出的概念圖構建準則包括以下4個步驟：① 概念選取：列出關于某個主題的所有重要概念； ② 概念分類：分為廣度結構和深度結構，廣度結構根據概念間關聯性強弱將概念劃分為不同的分支，深度結構將不同分支中的概念按照概念的寬窄由上至下排列； ③ 定位中心概念，連接概念：首先，獲取中心主題概念，作為整個概念圖的根節點，然后，從中心節點出發連接每個分支的中心節點， 形成概念圖的第二層，并注明連接詞，繼續上述過程， 直至連接完所有概念； ④ 連接交叉概念：仔細研究概念圖中的各個概念， 看它們是否存在交叉關系，若存在， 連接交叉關系， 并注明連接詞。概念圖的構建過程即是知識創新的過程，利用概念圖可以沉淀隱性知識。而概念圖的構建過程也是學習的過程，可以將學習中涉及到的資源鏈接到概念圖， 實現知識結構與相關資源的整合。同時，概念圖表示的知識結構遵循人類的認知和學習過程， 因此可以利用概念圖導航人們檢索所需知識，也就是說， 我們還可以利用概念圖聚合顯性知識。

3.2 主題圖

主題圖則側重以可視化方式表示知識概念間的相互聯系，通過由主題、關聯和呈現3個核心概念組成的主題圖數據模型來描述主題、主題間的關聯性以及主題與資源實體之間的關系，并聯結與其相關的資源。主題圖是利用XMT標記語言表達數據模型的，XTM定義了XML用描述和標記主題圖的方式，可開放地標記、存儲和傳輸主題圖數據。通過主題圖可以展現資源的知識結構。主題通過關聯相聯系，通過呈現指向相應的信息資源。主題地圖可視化的目的是幫助用戶快速定位相關信息，輕松識別相關結構。因此，主題地圖可視化包括兩類要求：表現要求（Representation Requirements）和導航要求（Navigation Requirements）。好的表現形式幫助用戶定位感興趣的位置，有效的導航機制幫助用戶快速查看所需信息。表現機制不僅給用戶提供主題地圖的總覽，而且提供不同細節層次的多比例縮放機制，用戶可以從總體上把握主題地圖，同時可以聚焦主題地圖的各個層次細節。總覽提供了主題地圖的主要特征，用戶一眼可以發現主題地圖的主要特性。用戶首先要了解主題地圖有哪些概念及總體特征。這些信息應體現在表現機制上以幫助用戶區分不同的主題地圖。

3.3 本體

本體是近幾年學術界研究的熱點， 也是目前知識組織的常用方法。本體起源于哲學領域， 其定義為“共享概念模型的形式化說明”。概念模型是針對客觀世界中的一些事物進行抽象所建立的模型， 該模型確定了這些事物的相關概念及其關系。而形式化是指所建立的模型是機器可讀的。本體通過領域知識的邏輯抽象而構筑起體現概念及關系的概念系統， 是面向領域的通用概念模型，通過構建領域本體可以規范化組織這一領域的共享知識。基于本體的知識整合的主要功能表現：① 本體的構建為實現資源一體化的知識整合奠定基礎。基于本體的知識整合可應用于網絡資源、異構資源系統及信息門戶的資源整合等多種領域， 其基本思路都是一樣的， 即是在資源集合的上層構建一個反映資源知識結構的本體概念模型。如果針對不同領域的信息集合建立起相應的領域本體， 在此基礎上， 通過不同本體的語義映射實現異構資源和系統之間的語義聯系， 即可將各個相對獨立的領域本體資源聯系成一個立體的知識網絡， 人類所擁有的資源就呈現出具有完整結構、規范有序的知識地圖。② 本體的構建使得領域知識可以重用和共享。共享是本體的重要特征， 即指本體概念體現的是共同認可的知識。由于本體反映的是相關領域中公認的概念， 所以如果一個組織構建了專業領域本體， 如法學本體、經濟學本體等， 其他組織可以共享和復用。基于本體的資源整合能夠真正實現領域知識的共知、共識和共享。③ 在本體的支撐下實現基于語義的知識檢索。實現知識檢索是本體的重要應用之一。本體作為領域知識的語義模型， 其主要功能體現在知識組織和知識檢索兩方面。知識檢索是知識組織的逆過程。實現基于概念語義的知識檢索， 必須有賴于知識組織體系的支撐。只有以基于本體的知識組織體系為基礎，以領域本體的概念模型作為資源元數據的規范描述標準， 才能真正實現基于語義的知識檢索。

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