基于大數(shù)據(jù)智能分析的可視化技術(shù)研究★

呂 江，胡 濤，陶思思，劉永超

（湖南交通工程學(xué)院，湖南 衡陽 421001）

引言

現(xiàn)如今，人們生活在數(shù)據(jù)化的時代，隨著計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，世界各個領(lǐng)域涌入了復(fù)雜多變的數(shù)據(jù)，雖然數(shù)據(jù)可視化技術(shù)可以方便提取有價值的信息，但是可視化的工具比較匱乏，因此要打破常規(guī)，將數(shù)據(jù)智能分析與可視化相結(jié)合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)智能可視化。以此為基礎(chǔ)，對國內(nèi)外數(shù)據(jù)可視化進(jìn)行了簡單分析和對比，提出了數(shù)據(jù)智能可視化的觀點(diǎn)并加以研究。

1 數(shù)據(jù)可視化研究方向分析

就當(dāng)今的世界而言，我們已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時代，本文基于中國知網(wǎng)期刊的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)對大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的研究主要分為三個階段[1]。

第一階段，大數(shù)據(jù)的定義和數(shù)據(jù)可視化概念的產(chǎn)生階段。這個階段每當(dāng)新的概念出現(xiàn)時，則會被賦予新的解釋。

第二階段，大數(shù)據(jù)的可視化技術(shù)的發(fā)展與走向成熟的階段。如出現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化的分析工具、信息處理技術(shù)、數(shù)據(jù)采集，分析方法等等，這些技術(shù)為數(shù)據(jù)可視化的發(fā)展起到了鋪墊作用。

第三階段，大數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用階段。也是國內(nèi)相比于國外比較落后的領(lǐng)域，這個階段的技術(shù)都有著一定的難度，如可視化閱讀、可視化新聞、教育大數(shù)據(jù)等多方面廣泛的應(yīng)用。

這個時期是一個大數(shù)據(jù)和智能化的時代，比較而言，國內(nèi)側(cè)重于大數(shù)據(jù)可視化理論和技術(shù)探索，應(yīng)用還比較落后；國外大數(shù)據(jù)可視化的理論和技術(shù)研究較早，在大數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用上結(jié)合已有的信息技術(shù)，早已向著智能可視化和知識信息技術(shù)化的方向邁進(jìn)。因此國內(nèi)大數(shù)據(jù)可視化的研究應(yīng)更加強(qiáng)調(diào)智能化的設(shè)計(jì)、智能化的可視化方法，追求向智慧方向發(fā)展。如智慧交通的進(jìn)行以及本文提出的數(shù)據(jù)智能可視化是國內(nèi)的必要研究方向。

2 數(shù)據(jù)智能可視化

2.1 基本概念

什么是數(shù)據(jù)智能可視化？平常的數(shù)據(jù)可視化僅僅是將得到的數(shù)據(jù)用圖表的形式展示出來，較為復(fù)雜的還需要人工進(jìn)行分析處理，即顯得處理方式單一且具有局限性，而智能可視化可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化的分析，采用合適的分析方法得出數(shù)據(jù)的屬性、維度、數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)來源等等，再通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)對不同的數(shù)據(jù)以不同的圖表或者多維形式展現(xiàn)出來，最后直接得出所要的關(guān)鍵信息。除此之外還可以一鍵式生成多種可視化數(shù)據(jù)場景，將多維的分析、圖形等多種分析技術(shù)進(jìn)行有效的融合，可以滿足任意項(xiàng)目的多樣需求。

2.2 數(shù)據(jù)智能可視化的基本步驟

數(shù)據(jù)智能可視化具有多維度、易理解、多領(lǐng)域、準(zhǔn)確度高、可擴(kuò)展性和一體化等特點(diǎn)，對于優(yōu)秀的項(xiàng)目可以提取有效的信息并總結(jié)歸納，同時把信息按照一定的規(guī)律加以組合，突出項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)，即智能可視化基本步驟如下頁圖1 所示[2]。

通過上述步驟可以看出，數(shù)據(jù)可視化與智能分析相結(jié)合這一設(shè)想，使得數(shù)據(jù)更好地進(jìn)行深層次的分析和研究，大幅度提高了可視化目標(biāo)的準(zhǔn)確性；經(jīng)過數(shù)據(jù)可視化類型的選擇，更進(jìn)一步的優(yōu)化了數(shù)據(jù)的處理能力，一定程度上減少了數(shù)據(jù)分析的時長，保證了數(shù)據(jù)的質(zhì)量和數(shù)據(jù)的可用性，為大數(shù)據(jù)智能化的綜合應(yīng)用提供了便利，其次就是智能化的一鍵式生成數(shù)據(jù)可視化場景，極大地提高了數(shù)據(jù)的分析效率，彰顯出了這項(xiàng)技術(shù)的價值和可研究性。

3 核心技術(shù)支持

從技術(shù)角度來看，數(shù)據(jù)可視化除了本身技術(shù)的不同，其核心技術(shù)基本是一致的。為了實(shí)現(xiàn)可視化報(bào)表的一鍵式生成，所需的技術(shù)支持如下。

一是自主分析：自主性分析用戶提供的數(shù)據(jù)，包括圖表統(tǒng)計(jì)、特殊符號、數(shù)據(jù)關(guān)系識別等等。二是數(shù)據(jù)挖掘：從項(xiàng)目所給的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)潛在信息和關(guān)鍵字，篩選出有效的信息。三是數(shù)據(jù)集預(yù)測：對項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果作出相應(yīng)的推測。四是智能可視化模型：針對項(xiàng)目的結(jié)果類型自動生成所對應(yīng)的數(shù)據(jù)可視化模型，并直接給出有效信息。五是自動報(bào)表配置－自動生成報(bào)表：參考分析目的和圖形樣式等方面來生成報(bào)表布局、配置控件、圖表聯(lián)動等。

關(guān)于這些技術(shù)，已經(jīng)有不少人做了研發(fā)探索。比如阿里巴巴的AVA 智能可視化體系，目前AVA 體系可以初步的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)圖表推薦能力，未來對數(shù)據(jù)的智能化分析、自主性分析、智能可視化模型生成、以及進(jìn)一步研發(fā)提供支持。

4 數(shù)據(jù)智能可視化必要性

針對數(shù)據(jù)可視化來說，面對各種復(fù)雜多樣的數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)可視化通過將數(shù)據(jù)制作成圖表，以便直觀地了解到有效數(shù)據(jù)，并且這個過程離不開人機(jī)的交互協(xié)作，充當(dāng)了人與數(shù)據(jù)間的橋梁，但是這個過程有一定的局限性，面對不同的時間和維度數(shù)據(jù)，可能處理上有一定的技術(shù)瓶頸，而數(shù)據(jù)智能可視化也可以很好地處理這一問題。數(shù)據(jù)智能可視化省略了把數(shù)據(jù)制作成表格的步驟，直接提取有效信息，是一種自主性一鍵式生成結(jié)果的可視化技術(shù)。

5 數(shù)據(jù)智能可視化所面臨的問題和挑戰(zhàn)

數(shù)據(jù)智能可視化這一想法的提出對當(dāng)下的技術(shù)來說具有一定的門檻高度。智能化是各個領(lǐng)域一直在探索研究的方向，其難度可想而知，比如當(dāng)下龐大的復(fù)雜數(shù)據(jù)，對于目前的數(shù)據(jù)智能分析算法處理也有著一定的挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)量過多時，會導(dǎo)致樹形結(jié)構(gòu)的交錯，數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)分支重疊的現(xiàn)象[3]。由于數(shù)據(jù)智能可視化的運(yùn)行速度較快，即對智能分析算法的運(yùn)行效率也有著一定的要求，對算法的研究還要不斷的改進(jìn)。

常規(guī)的數(shù)據(jù)可視化基本都是通過人機(jī)交互相互協(xié)作完成數(shù)據(jù)模型的搭建，大大減低了數(shù)據(jù)分析的效率，而智能可視化技術(shù)的一鍵式生成多種數(shù)據(jù)可視化模型和一體化分析方法，解決了人機(jī)交互的過程，提高了數(shù)據(jù)分析的效率，但是這種技術(shù)也是數(shù)據(jù)智能可視化面臨的核心問題，也是實(shí)現(xiàn)智能化的必經(jīng)之路[4-5]。

最后這項(xiàng)技術(shù)對于算法有著極高的要求。筆者認(rèn)為，如果要使得這項(xiàng)技術(shù)趨向智能化，那么就需要自行研究一種自定義的計(jì)算方法，構(gòu)建多種分析方法，如支持?jǐn)?shù)據(jù)切片、預(yù)測、聚合等。

6 數(shù)據(jù)智能可視化的意義

隨著數(shù)據(jù)不斷地增長，如今技術(shù)水平提升的速度難以跟上數(shù)據(jù)增長的速度，導(dǎo)致常規(guī)的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的優(yōu)勢降低，而數(shù)據(jù)智能可視化技術(shù)則可以彌補(bǔ)數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域優(yōu)勢的減低。這項(xiàng)技術(shù)使得數(shù)據(jù)分析更加便捷，對待各種復(fù)雜多變的數(shù)據(jù)也可以處理得當(dāng)，也為數(shù)據(jù)智能化領(lǐng)域提供了研究方向。

7 結(jié)語

數(shù)據(jù)可視化就目前看來，雖然有了一定的成果基礎(chǔ)，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)的類型會更加復(fù)雜多樣，數(shù)據(jù)量也會不斷暴增，而對于數(shù)據(jù)分析技術(shù)這一模塊，我們需要研究新的分析算法，提高對數(shù)據(jù)的處理能力和效率，研究方向即一體化分析方法、一鍵式生成數(shù)據(jù)可視化模型等；在各個研究領(lǐng)域，數(shù)據(jù)可視化這一模塊不僅是對數(shù)據(jù)進(jìn)行視覺上展現(xiàn)的技術(shù)，還是為多個領(lǐng)域提供更深層次研究的一種工具。此外，當(dāng)下的可視化技術(shù)研究方向較為多樣化，為了使大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)更加智能化，我們需要繼續(xù)研究新型的數(shù)據(jù)可視化方法以適應(yīng)社會發(fā)展的速度。