Visualization Techniques for Neuroscience-Inspired Dynamic Architectures

This work introduces visualization tools for Neuroscience-Inspired Dynamic Architecture (NIDA) networks and for the Dynamic Adaptive Neural Network Array (DANNA) hardware implementation of NIDA. A NIDA network is a novel type of artificial neural network that has performed well on control, anomaly detection, and classification tasks. We introduce a three dimensional visualization of software NIDA networks that represents network structure and simulates activity on networks. We present some of the analysis tasks for which the tool has been used, including the identification of useful substructures within NIDA networks through activity analysis and through the tracing of causality paths from events to their respective sources. We discuss features of the visualization that allow for the exploration of dense networks and subnetworks. We define analysis goals for the tools, in particular the definition of similarity between networks and substructures and the objectives for the recognition of similar substructures. We also introduce a two dimensional visual interface for DANNAs, which includes representation of the physical arrangement of elements on DANNAs, as well as interactions to configure and save the networks. We explore various representations of elements and connections within DANNAs, and we demonstrate the interactions that assist users in evaluating and modifying the networks. Finally, we propose extensions to the tools that will further aid in the exploration and understanding of NIDA and DANNA structure and behavior

Evaluation der Interaktion mit Softwarevisualisierungen

Die Interaktion mit Softwarevisualisierungen liefert im Zusammenspiel mit der Darstellung den entscheidenden Beitrag beim Erlangen von Verständnis über die zugrundeliegenden Softwaresysteme und den damit verbundenen Prozessen. Denn erst durch die zielgerichtete Manipulation der Darstellung kann der Nutzer die notwendigen Erkenntnisse zur Bearbeitung seiner Aufgaben erzielen. Die im Kontext dieser Interaktion stattfindende Perzeption und Kognition stellen allerdings hohe Anforderungen an den Nutzer. Entsprechend anspruchsvoll ist es, die Softwarevisualisierung so zu gestalten, dass der Nutzer sie trotz der hohen Anforderungen akzeptiert. Dies ist auch ein Grund für die geringe Verbreitung von Softwarevisualisierungen im praktischen Einsatz ist. Um dieses Ziel zu erreichen, bedarf es der Evaluation der Interaktion hinsichtlich der Nutzerakzeptanz, was als Forschungsthema in dieser Kombination bislang nur unzureichend bearbeitet wurde. Diese Arbeit liefert sowohl einen Beitrag zur Schließung dieser Forschungslücke als auch zur Schließung der Lücke zwischen wissenschaftlicher Erforschung und dem praktischen Einsatz von Softwarevisualisierungen. Mittels Literaturrecherche wird dazu ein wissenschaftliches Modell der Interaktion mit Softwarevisualisierungen abgeleitet, welches die Nutzerakzeptanz ins Zentrum der Betrachtung stellt. Darauf aufbauend wird ein Vorgehensmodell zur Evaluation der Nutzerakzeptanz vorgestellt, welches den aktuellen Stand der Forschung zur Evaluation von Softwarevisualisierungen berücksichtigt. Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit durchgeführte Studienreihe demonstriert die Anwendung dieses Vorgehensmodells am Szenario der Abhängigkeitsanalyse der Strukturelemente eines Softwaresystems. Im Zentrum der Untersuchung stehen die Interaktionsmöglichkeiten zur Darstellung von Beziehungen und zur Navigation innerhalb der Darstellung, welche mittels prototypischer Implementierungen in einer flexibel erweiterbaren Benutzungsschnittstelle realisiert werden. In den vier Studien der Reihe werden sowohl qualitative als auch quantitative Methoden eingesetzt, um die Nutzerakzeptanz bei der Interaktion mit zwei- und dreidimensionalen Softwarevisualisierungen zu evaluieren, womit auch ein Beitrag zur Wissensbasis über den praktischen Einsatz von Softwarevisualisierungen erzeugt wird.:1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Forschungslücke 1.3 Forschungsfrage und Ziele 1.4 Einordnung und Abgrenzung 1.5 Aufbau und Vorgehen 2 Softwarevisualisierung 2.1 Grundlagen 2.2 Eigenschaften 2.3 Visual Analytics 2.4 Einsatz in der Praxis 3 Darstellung 3.1 Grundlagen 3.2 Generative Softwarevisualisierung 3.3 Getaviz 3.4 Evaluation 4 Interaktion 4.1 Human-Computer-Interaction 4.2 Interaktion mit Visualisierungen 4.3 Interaktionstechniken 4.4 Navigation im 3D-Raum 4.5 Evaluation 5 Modell der Interaktion mit Softwarevisualisierungen 5.1 Wissenschaftliche Modelle und Theorien 5.2 Modell der Softwarevisualisierung 5.3 Herleitung 5.4 Interaktionskosten 5.5 Einordnung 6 Evaluationsansatz 6.1 Empirische Evaluation 6.2 Evaluation von Visualisierungen 6.3 Anforderungsanalyse 6.4 Herleitung 6.5 Vorgehensmodell 6.6 Einordnung 7 Planung der Studienreihe 7.1 Ziel 7.2 Darstellungsvarianten 7.3 Benutzungsschnittstellenvarianten 7.4 Aufgaben 7.5 Probanden 7.6 Ablauf 7.7 Datenerhebung 7.8 Durchführung 7.9 Auswertung 7.10 Bedrohung der Validität 8 Studie EarlyBird 8.1 Ziel 8.2 Iterationen 8.3 Untersuchungsvarianten 8.4 Aufgaben 8.5 Ablauf 8.6 Datenerhebung 8.7 Auswertung 8.8 Diskussion 8.9 Ergebnis 9 Studie LateWorm 9.1 Ziel 9.2 Iterationen 9.3 Untersuchungsvarianten 9.4 Aufgaben 9.5 Ablauf 9.6 Datenerhebung 9.7 Auswertung 9.8 Diskussion 9.9 Ergebnis 10 Studie LazyDog 10.1 Ziel 10.2 Iterationen 10.3 Untersuchungsvarianten 10.4 Aufgaben 10.5 Ablauf 10.6 Datenerhebung 10.7 Auswertung 10.8 Diskussion 10.9 Ergebnis 11 Studie AgileSnail 11.1 Ziel 11.2 Iterationen 11.3 Untersuchungsvarianten 11.4 Aufgaben 11.5 Ablauf 11.6 Datenerhebung 11.7 Auswertung 11.8 Diskussion 11.9 Ergebnis 12 Fazit und Ausblick 12.1 Interaktionskostenmodell 12.2 Vorgehensmodell 12.3 Studienreih

Principio y técnicas de la visualización de datos en la usabilidad de interfaces gráficas de usuario

En esta investigación pre-experimental, los principios y técnicas de visualización de datos se utilizaron para diseñar una propuesta metodológica para diseñar interfaces gráficas de usuario con el fin de mejorar la usabilidad. Los algoritmos de procesamiento visual y los principales de visualización de datos fueron tomados para diseñar la propuesta metodológica, luego el módulo de reportes estadísticos del sub sistema de reclamos del cliente que pertenece al sistema comercial de la empresa SEDALIB S.A. fue tomado como un estudio de caso. Posteriormente una muestra de 18 usuarios pertenecientes a cinco sedes de la empresa fue seleccionada para llevar a cabo la evaluación de la usabilidad mediante el diseño de pre test y pos test. La propuesta metodológica diseñada demostró ser una forma eficaz para mejorar la usabilidad de interfaces gráficas de usuario relacionadas del módulo bajo investigación, según los resultados la mejora de la usabilidad no se debe al azar sino a la hipótesis planteadaIn this pre-experimental research, the principles and techniques of data visualization were used to design a methodological proposal to design graphical user interfaces in order to improve the usability. The visual processing algorithms and data visualization principals were taken to design the methodological proposal. The statistical report module of the sub system of customer complaints system which belongs to de commercial systems of Sedalib SA was taken as a case study. Subsequently a sample of 18 users belonging to five enterprise headquarters was taken to conduct the usability assessment with the pretest and posttest design. This methodological proposal designed was shown to be an effective way of improving the usability of graphic user interfaces related with module under research; the improvement of usability is not due to the random but to the hypothesis raisedTesi