Физическая обработка данных
Физическая обработка данных (или просто физикализация) — это физический артефакт, геометрия или свойства материала которого кодируют данные. [1] Его основные цели заключаются в привлечении людей и передаче данных с использованием физических представлений данных, поддерживаемых компьютером. [2] [3] [4]
История
[ редактировать ]До изобретения компьютеров и цифровых устройств применение физикализации данных уже существовало в древних артефактах как средство представления абстрактной информации. Одним из примеров является бляшка охры Бломбо , возраст которой оценивается в 70 000–80 000 лет. [5] Геометрические и иконографические формы, выгравированные на поверхности артефакта, продемонстрировали сложность познания древних людей. Более того, поскольку такие представления создавались и создавались намеренно, данные свидетельствуют о том, что геометрическое представление информации является популярной методологией в контексте общества. [6] Хотя исследователи до сих пор не могут расшифровать конкретный тип информации, закодированной в артефакте, существует несколько предлагаемых интерпретаций. Например, потенциальные функции артефакта разделены на четыре категории: «числовые», «функциональные», «когнитивные» и «социальные». [7] Позже, примерно в 35 000 году до нашей эры, появился еще один артефакт — кость Лебомбо , и закодированную информацию стало легче читать. На малоберцовой кости павиана вырезано около 29 различных насечек. Подсчитано, что количество насечек тесно связано с количеством лунных циклов. Более того, эта ранняя система счета также рассматривалась как рождение счета. [8]
Незадолго до изобретения письменности система глиняных жетонов была распространена в древней Месопотамии. Когда покупатели и продавцы хотят заключить сделку, они готовят набор жетонов и запечатывают их внутри глиняного конверта, предварительно отпечатав форму на поверхности. [9] Такое физическое лицо широко использовалось в торговых, распорядительных документах и сельскохозяйственных поселениях. [10] Более того, жетонная система является свидетельством ранней системы счета. Каждая форма соответствует физическому значению, такому как изображение «овцы», образуя взаимно однозначное отношение отображения. Значение токена заключается в том, что он использует физическую форму для кодирования числовой информации. [11] и он считается предшественником ранней системы письма. [12] Логическая причина заключается в том, что двумерный символ будет содержать ту же информацию, что и отпечаток, создаваемый глиняным жетоном. [9]
более сложная визуальная кодировка Quipus была разработана и широко использовалась С 3000 г. до н. э. по 17 век в Андах Южной Америки . [13] Завязанные веревки, не связанные с кипу, также использовались для записи информации древними китайцами , тибетцами и японцами . [14] [15] [16] [17] Древняя империя инков использовала его в военных и налоговых целях. [18] Логико-числовая система Base-10 может записывать информацию на основе относительного расстояния узлов, их цвета и типа. Из-за текстуры (хлопок) кипуса выживают очень немногие из них. Анализируя оставшиеся артефакты, Эрланд Норденшельд [19] предположил, что кипус — единственная система письма, используемая инками, а техника кодирования информации сложна и своеобразна. [20]
Идея физикализации данных стала популярной с 17 века, когда архитекторы и инженеры широко использовали такие методы в гражданском строительстве и городском управлении. Например, с 1663 по 1867 год модель «План-рельеф» использовалась для визуализации территориальной структуры Франции и важных военных единиц, таких как цитадели и города-крепости. Следовательно, одной из функций модели «План-рельеф» было планирование защиты или нападения. Стоит отметить, что модель можно отнести к категории военной техники и никакой абстрактной информации она не кодирует. [21] Традиция использования материальных моделей для изображения зданий и архитектуры сохраняется и сегодня.
Одним из современных примеров физикализации данных является доска Гальтона, разработанная Фрэнсисом Гальтоном , который продвигал концепцию регрессии к среднему значению . Доска Гальтона, очень полезный инструмент для аппроксимации закона ошибок Гаусса, состоит из равномерно расположенных гвоздей и вертикальных планок в нижней части доски. После того, как большое количество шариков будет выпущено, они осядут внизу, образуя контур колоколообразной кривой . Большинство шариков скапливаются в центре (меньшее отклонение), а небольшое количество — на краях доски. [22]
В 1935 году три разные электроэнергетические компании (например, Pacific Gas and Electric Company, Commonwealth Edison Company) создали модель физикализации данных об электроэнергии для визуализации энергопотребления своих клиентов, чтобы компания могла лучше прогнозировать предстоящий спрос на электроэнергию. [23] Модель имеет одну короткую ось и одну длинную ось. Короткая ось указывает «день», тогда как длинная ось охватывает весь год. [24] Зрители смогут получить представление о том, когда потребители потребляют электроэнергию больше всего в течение дня и как потребление меняется в разные сезоны. [24] Модель была построена вручную путем разрезания деревянных листов и сложения всех частей вместе.
Исследователи начали понимать, что модели физикализации данных могут не только помочь агентам управлять/планировать определенные задачи, но также могут значительно упростить очень сложные проблемы, позволяя пользователям манипулировать данными в реальном мире. Таким образом, с эпистемической точки зрения физические манипуляции позволяют пользователям обнаруживать скрытые закономерности, которые нелегко обнаружить. [25] Макс Перуц получил Нобелевскую премию по химии в 1962 году за выдающуюся работу по открытию структуры глобулярного белка. Когда узкий рентгеновский луч проходит через молекулу гемоглобина, дифракционная картина может рассмотреть внутреннюю структуру расположения атомов. [6] Одна из работ Перуца в рамках этого исследования заключалась в создании физикализованной молекулы гемоглобина , которая позволяет ему манипулировать и проверять структуру осязаемым образом.
В своей книге Бертин разработал устройство визуализации матриц под названием Domino , которое позволяет пользователям манипулировать данными строк и столбцов. Комбинацию строки и столбца можно рассматривать как двумерное пространство данных. В «Семиологии графики» Бертейн определил, какие переменные можно переупорядочивать, а какие нет. Например, время можно рассматривать как переменную одного направления. Мы должны поддерживать его в естественном порядке. [26] По сравнению с вышеупомянутой работой, эта модель подчеркивает аспект визуального мышления при физикализации данных и поддерживает различные типы данных, такие как карты, матрицы и временные шкалы. Корректируя записи данных, аналитик может находить закономерности внутри наборов данных и повторно использовать Domino для разных наборов данных. [24]
Более поздние примеры физикализации включают использование кубиков LEGO для отслеживания хода проекта. Например, люди использовали LEGO для записи прогресса в написании диссертаций. Пользователи могут использовать доску LEGO, чтобы определить конкретные шаги, прежде чем переходить к реальным публикациям, таким как анализ данных, сбор данных, разработка и т. д. [27] Другое применение предполагает использование LEGO для отслеживания ошибок. Для инженеров-программистов отслеживание проблем с базой кода является важнейшей задачей, и LEGO упрощает этот процесс, физизируя проблемы. [28]
Конкретное применение физикализации данных включает в себя создание тактильных карт для людей с нарушениями зрения. Прошлый пример включает использование бумаги из микрокапсул для создания тактильных карт. [29] С помощью инструмента цифрового изготовления, такого как лазерный резак, исследователи из Fab Lab RWTH Ахенского университета использовали его для создания рельефной тактильной карты для поддержки пользователей с нарушениями зрения. Некоторые исследователи реальных пользовательских интерфейсов объединили TUI с тактильными картами для динамического рендеринга и улучшения сотрудничества между людьми с нарушениями зрения (например, FluxMarkers). [30]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Янсен, Ивонн (2014). «Возможности и проблемы физикализации данных» (PDF) .
- ^ Драгичевич, Пьер; Янсен, Ивонн; Ванде Мёре, Эндрю (2021). «Физализация данных» (PDF) . Справочник по взаимодействию человека с компьютером . стр. 1–51. дои : 10.1007/978-3-319-27648-9_94-1 . ISBN 978-3-319-27648-9 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - ^ Ванде Мёре, Эндрю (2010). «Физическая визуализация информации: создание скульптур данных в образовательном контексте» (PDF) . Визуальная информационная коммуникация .
- ^ Сигнер, Бит (2018). «На пути к концепции динамической физикализации данных» (PDF) .
- ^ Хеншилвуд, Кристофер С.; д'Эррико, Франческо; Йейтс, Ройден; Джейкобс, Зенобия; Триболо, Шанталь; Даллер, Джефф А.Т.; Мерсье, Норберт; Сили, Джудит К.; Валладас, Элен; Уоттс, Ян; Винтл, Энн Г. (15 февраля 2002 г.). «Появление современного человеческого поведения: гравюры среднего каменного века из Южной Африки» . Наука . 295 (5558): 1278–1280. Бибкод : 2002Sci...295.1278H . дои : 10.1126/science.1067575 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 11786608 . S2CID 31169551 .
- ^ Перейти обратно: а б Хеншилвуд, Кристофер С.; д'Эррико, Франческо; Уоттс, Ян (1 июля 2009 г.). «Гравировка на охре с уровней среднего каменного века в пещере Бломбос, Южная Африка» . Журнал эволюции человека . 57 (1): 27–47. дои : 10.1016/j.jhevol.2009.01.005 . ISSN 0047-2484 . ПМИД 19487016 .
- ^ Каин, Честер Р. (1 августа 2006 г.). «Значение отмеченных артефактов среднего каменного века Африки» . Современная антропология . 47 (4): 675–681. дои : 10.1086/506287 . ISSN 0011-3204 . S2CID 143150907 .
- ^ Пхакенг, Мамокгети Сетати (2010). Африканская математика: от костей до компьютеров . Абдул Карим Бангура. Лэнхэм, доктор медицины: Университетское издательство Америки. ISBN 978-0-7618-5349-7 . OCLC 698590244 .
- ^ Перейти обратно: а б Видимый язык: изобретения письменности на древнем Ближнем Востоке и за его пределами . Кристофер Вудс, Джефф Эмберлинг, Эмили Титер, Чикагский университет. Восточный институт. Чикаго, Иллинойс: Восточный институт Чикагского университета. 2010. ISBN 978-1-885923-76-9 . OCLC 664327312 .
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ Инглунд, Роберт К. (22 сентября 2011 г.). Бухгалтерский учет в протоклинописи . Издательство Оксфордского университета. стр. 32–50. doi : 10.1093/oxfordhb/9780199557301.013.0002 . ISBN 978-0199557301 .
- ^ Шмандт-Бессера, Дениз (1996). Как возникла письменность . Дениз Шмандт-Бессера (1-е изд.). Остин: Издательство Техасского университета. ISBN 0-585-23438-8 . OCLC 45727266 .
- ^ Уайлдинг, Дениз; Роуэн, Клэр; Маурер, Билл; Шмандт-Бессера, Дениз; Уайлдинг, Дениз; Роуэн, Клэр; Маурер, Билл; Шмандт-Бессера, Дениз (27 октября 2017 г.). «Жетоны, письмо и (ак)счет: разговор с Дениз Шмандт-Бессера и Биллом Маурером» . Обмены: Журнал междисциплинарных исследований . 5 (1): 1–14. дои : 10.31273/eirj.v5i1.196 . ISSN 2053-9665 .
- ^ Нойман, Уильям (2 января 2016 г.). «Распутывание бухгалтерского инструмента и древней тайны инков» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 8 января 2016 г.
- ^ «Специальная выставка библиотеки Университета Рюкю/Музея Университета Рюкю (Фудзюкан), посвященная 70-летию городской организации Исигаки» www.lib.u-ryukyu.ac.jp . Архивировано из оригинала 4 июня 2021 г. Проверено в 2021 г. 06-04 .
- ^ «Арифмеум»Предыдущие события» Варазан – Хранилище данных из соломы» . 06 февраля 2006 г. Архивировано из оригинала 6 февраля 2006 г. Проверено 4 июня 2021 г.
- ^ «Древняя китайская версия кипу — традиция завязывания узлов восходит к древности» . MessageToEagle.com . 15 марта 2017 г. Проверено 4 июня 2021 г.
- ^ «新唐書/卷216上» [Новая книга Тан]. Викиисточник . Архивировано из оригинала 14 июля 2020 года . Проверено 14 июля 2020 г.
- ^ Д'Алтрой, Теренс Н. (2002). Инки . Молден, Массачусетс: Блэквелл. ISBN 0-631-17677-2 . OCLC 46449340 .
- ^ Ашер, Марсия; Ашер, Роберт (1 января 1972 г.). «Числа и отношения из древнего андского кипу» . Архив истории точных наук . 8 (4): 288–320. дои : 10.1007/BF00328435 . ISSN 1432-0657 . S2CID 121290006 .
- ^ Ашер, Марсия (июль 1983 г.). «Логико-числовая система инков Кипу» . IEEE Анналы истории вычислений . 5 (3): 268–278. дои : 10.1109/MAHC.1983.10090 . ISSN 1058-6180 . S2CID 16957684 .
- ^ Эллис, Патрик (2 января 2018 г.). «Панстереорама: модели городов в эпоху воздушных шаров» . Имаго Мунди . 70 (1): 79–93. дои : 10.1080/03085694.2018.1382116 . ISSN 0308-5694 . S2CID 134912917 .
- ^ Козлов Валерий Владимирович; Митрофанова, М.Ю. (2003). «Доска Гальтона» . Регулярная и хаотическая динамика . 8 (4): 431. doi : 10.1070/RD2003v008n04ABEH000255 . ISSN 1560-3547 .
- ^ Янсен, Ивонн; Драгичевич, Пьер; Фекете, Жан-Даниэль (27 апреля 2013 г.). «Оценка эффективности физических визуализаций» . Материалы конференции SIGCHI по человеческому фактору в вычислительных системах (PDF) . ЧИ '13. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: Ассоциация вычислительной техники. стр. 2593–2602. дои : 10.1145/2470654.2481359 . ISBN 978-1-4503-1899-0 . S2CID 8476089 .
- ^ Перейти обратно: а б с Бринтон, Уиллард (1939). Графическое представление . Нью-Йорк, партнеры Бринтона.
- ^ Кирш, Дэвид; Маглио, Пол (октябрь 1994 г.). «О отличии эпистемического от прагматического действия» . Когнитивная наука . 18 (4): 513–549. дои : 10.1207/s15516709cog1804_1 . S2CID 963901 .
- ^ Гриффин, Тревор (1 марта 1987 г.). «Семиология графики: диаграммы, сети, карты. Бертен, Жак (пер. У. Дж. Берг). Университет Висконсина, Мэдисон, 1983. 416 страниц. ISBN 0 299 09060 4. 75 долларов США, ткань» . Картография . 16 (1): 81–82. дои : 10.1080/00690805.1987.10438353 . ISSN 0069-0805 .
- ^ «Доска для дипломных проектов, совместимая с LEGO» .
- ^ Т. Какеда. Ощутимое отслеживание ошибок с использованием кубиков Lego, конференция Agile 2008, 2008 г.
- ^ Эдман, Полли (1992). Тактильная графика . Американский фонд помощи слепым. Нью-Йорк: Американский фонд помощи слепым. ISBN 0-89128-194-0 . ОСЛК 25675045 .
- ^ Сузуки, Ре; Штангл, Эбигейл; Гросс, Марк Д.; Да, Том (19 октября 2017 г.). «Флюксмаркер» . Материалы 19-й Международной конференции ACM SIGACCESS по компьютерам и доступности . АКТИВЫ '17. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: Ассоциация вычислительной техники. стр. 190–199. дои : 10.1145/3132525.3132548 . ISBN 978-1-4503-4926-0 . S2CID 12207549 .