Visuelle Exploration multidimensionaler Informationsräume: Ein Interface-Baukasten für die Produktsuche

Suchmaschinen bieten Zugang zu großen Datenmengen und viele Möglichkeiten, die Nutzeranfragen zu interpretieren und mit Korrekturen oder Empfehlungen zu unterstützen. Neben diesen technologischen Vorteilen, hat sich am Suchparadigma selbst in den letzten Jahren nicht viel geändert. Die meisten Suchinterfaces bestehen auch heute noch aus den typischen Eingabemasken und linearen Ergebnislisten. Jedoch ist es besonders für Nutzer mit wenig Erfahrung in der aktuellen Suchdomäne oder mit einem sehr unscharfen Informationsbedürfnis schwierig, ihre vagen Vorstellungen in eine spezifische Suchanfrage zu transformieren. Die herkömmlichen eindimensionalen Ergebnislisten bieten oft nur eine einfache Sortierfunktion. Verschiedene Techniken der Informationsvisualisierung bieten jedoch weitaus mehr Möglichkeiten, um multidimensionale Datensätze zu visualisieren und vergleichbar zu machen. Ziel der Arbeit ist es, den Suchprozess am Beispiel der Produktsuche aus der Nutzerperspektive zu analysieren und Anforderungen zu formulieren, welche verschiedene Strategien und Phasen der Suche unterstützen. Die Anwendungsfälle stützen sich dabei vor allem auf komplexere Suchaufgaben mit einem vagen Informationsbedürfnis wie der Planung eines Urlaubs oder dem Finden einer passenden Finanzierungsmöglichkeit. Weiterhin werden verschiedene Techniken der Informationsvisualisierung untersucht, um sowohl die visuelle Exploration und Analyse der multidimensionalen Datenmengen als auch eine schnelle Interpretation und den Vergleich der gefundenen Suchergebnisse zu ermöglichen. Die Betrachtung verschiedener verwandter Arbeiten aus dem kommerziellen und akademischen Bereich führen zu fünf verschiedenen Suchmusterkategorien, die in explorativen Suchszenarien miteinander kombiniert werden können, um den Suchraum einzugrenzen oder aufzufächern. Unter Berücksichtigung der Suchmusterkategorien der schlagwortbasierten Suche, der Ähnlichkeitssuche, der Facettennavigation, der empfehlungsbasierten Suche und des Browsing in strukturierten Inhalten werden verschiedene Lösungsansätze entwickelt, welche die Exploration unterschiedlicher Produktdatenmengen ermöglichen. Basierend auf diesen Fallbeispielen wird ein Baukasten für visuelle Suchinterfaces vorgeschlagen, der vorwärtsgerichtet oder rückwärtsgerichtet im Sinne des Reverse-Engineering angewandt werden kann. Die Bausteine geben einen Gestaltungsraum vor, der den Designer vor allem in der Konzeptionsphase unterstützt. Durch die Kombination verschiedener Bausteine werden der Entwurf neuer Interfacekonzepte und deren Variation ermöglicht. Weiterhin können erprobte Lösungen in Entwurfsmuster überführt werden, welche die Wiederverwendung in ähnlichen Problemkontexten erlauben. Durch das Reverse-Engineering können bekannte Interfaces in einzelne Bestandteile zerlegt und innere Strukturen sowie Zusammenhänge analysiert werden.:1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Problemdarstellung und Zielsetzung 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Interdisziplinäre Grundlagenbetrachtung 2.1 Informationssuche 2.1.1 Informationsbedürfnis 2.1.2 Modelle der Informationssuche 2.1.3 Suchstrategien 2.2 Informationsvisualisierung 2.2.1 Visualisierungsprozess 2.2.2 Datenstrukturen 2.2.3 Visuelle Strukturen 2.2.4 Visualisierungstechniken 2.2.5 Interaktionstechniken 2.3 Entwurfsproblematik in der Mensch-Computer-Interaktion 2.3.1 Entwurfsprozess 2.3.2 Entwurfsmuster und -prinzipien 2.3.3 Baukastensysteme 2.3.4 Semiotik 2.4 Zusammenfassung 3 Suchmuster im Kontext der Produktsuche 3.1 Schlüsselwortsuche 3.1.1 Kommerzielle Anwendungen 3.1.2 Akademische Arbeiten 3.2 Ähnlichkeitssuche 3.2.1 Kommerzielle Anwendungen 3.2.2 Akademische Arbeiten 3.3 Facettennavigation 3.3.1 Kommerzielle Anwendungen 3.3.2 Akademische Arbeiten 3.4 Empfehlungsbasierte Suche 3.4.1 Kommerzielle Anwendungen 3.4.2 Akademische Arbeiten 3.5 Browsing in strukturierten Inhalten 3.5.1 Kommerzielle Anwendungen 3.5.2 Akademische Arbeiten 3.6 Zusammenfassung 4 Motivbasierte Suche 4.1 Nutzerbefragung 4.2 Aspekte der motivbasierten Suche 4.2.1 Exploration 4.2.2 Recherche 4.2.3 Evaluation 4.3 Zusammenfassung 5 Schlagwortbasierte Suche 5.1 Datengrundlage 5.1.1 Klassifikationsschema 5.1.2 Datenanalyse 5.2 DelViz 5.2.1 Konzept für die Explorative Suche 5.2.2 Analysekonzept 5.2.3 Browsing-Konzept 5.2.4 Prototyp 5.3 TagCircus 5.4 Facettice 5.5 Zusammenfassung 6 Ähnlichkeitssuche 6.1 Glyphdarstellungen 6.1.1 Many-to-One-Mapping 6.1.2 One-to-One-Mapping 6.2 Nutzerstudien 6.2.1 Evaluation von Differenzglyphen 6.2.2 Evaluation von Star-Plots und Flower-Glyphen 6.3 Ähnlichkeitssuche mittels Glyphen 6.3.1 Beispielbasierte Suche 6.3.2 Exploration multidimensionaler Datenmengen 6.4 Zusammenfassung 7 Facettennavigation 7.1 Datengrundlage 7.2 Basiskonzept 7.2.1 Interaktion mit den Achsen 7.2.2 Facettenfilter 7.2.3 Ergebnisliste 7.2.4 Suchhistorie 7.3 Parallele Koordinaten 7.3.1 Vergleich 7.3.2 Unscharfer Filter 7.4 Parallel Sets 7.5 Prototyp 7.6 Nutzerstudie 7.6.1 Methodik 7.6.2 Ergebnisse 7.6.3 Diskussion 7.7 Adaption des Konzepts 7.8 Zusammenfassung 8 Empfehlungsbasierte Suche 8.1 Get Inspired 8.1.1 Datengrundlage 8.1.2 Konzeption 8.1.3 Prototyp 8.1.4 Nutzerstudie 8.2 Motbasi 8.2.1 Prototyp 8.2.2 Nutzertest 8.3 Movie-Recommender 8.4 Findr 8.5 Zusammenfassung 9 Baukasten für visuelle Suchinterfaces 9.1 Bausteine 9.2 Baumuster 9.3 Baumusterpläne 9.3.1 Verbindungselemente 9.3.2 Referenzbausteine 9.4 Semiotische Aspekte des Baukastens 9.5 Anwendungsszenarien 9.5.1 Mustererstellung zur Wiederverwendbarkeit 9.5.2 Variantenerzeugung 9.5.3 Inspiration im Entwurfsprozess 9.5.4 Design- und Lehrmethodik 9.6 Zusammenfassung 10 Zusammenfassung 10.1 Zusammenfassung der Kapitel 10.2 Diskussion 10.3 Ausblick Anhang Glossar Abkürzungsverzeichnis Literatur Eigene Veröffentlichungen Betreute studentische Arbeiten Forschungsprojekte Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Verzeichnis der Code-Beispiel

Rückmeldungen aus Schulleistungstests an Lehrkräfte durch interaktive Informationsvisualisierungen

Teaching staff are expected to be able to use results from comprehensive student achieve-ment tests to improve their instruction. For these data-driven decision-making processes, skills that could be denoted as data literacy are required. Research has shown, however, that in some cases these competencies are not sufficiently pronounced and that feedback is often difficult to understand. Furthermore, the research demonstrated that it is necessary to in-crease the comprehensibility of feedback by using data visualizations. Regional state insti-tutes for education tasked with providing feedback supported teaching staff by offering fur-ther training and handouts on how to use external achievement test results. The matter of increasing the comprehensibility of feedback remains unaddressed. This gap in the research will be taken up in this thesis, which uses the example of comparative achievement tests to approach the question of whether the comprehensibility of achievement-test feedback could be increased by using a feedback system with interactive information visualizations. As part of a study with a cross-sectional design, twenty primary school teachers compared a familiar paper-based feedback for achievement-test results with a new, interactive feedback system. First, the teachers participating in the study assessed the perceived time required to answer the questions asked about the test results. Secondly, the teachers assessed how useful the feedback formats were for answering the questions. The results show that, on average, the questions asked about the data could be answered significantly more quickly using the interactive information visualizations. Furthermore, interactive information visualizations are assessed as being significantly more useful on average. Matrix visualizations were prov-en to have particularly positive effects. For the co-variables only one significant effect was perceived: Teachers with a high level of data literacy assessed the interactive feedback sys-tem as being faster. Moreover, the teachers gave statements regarding requirements for an interactive feedback system and their attitudes and experiences in working with achievement tests. The findings of this study indicate that feedback systems with a user- and demand-oriented graphic layout are becoming more important

Automatisierte Kontextmodellierung bei kollektiver Informationsarbeit

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung und Prüfung eines semantischen Informationssystems zur Unterstützung des Informations- und Wissenstransfers bei kollektiver, internetbasierter Informationsarbeit – sowohl innerhalb des Teams, als auch in dessen Übertragung in das Unternehmen. Als Informationssystem wird dabei ein System verstanden, welches die menschlichen Aufgabenträger, die organisationale und technische Ausgestaltung, aber auch die zu unterstützende Aufgabe determiniert und beinhaltet und von der Systemumwelt abgrenzt. Der Fokus der Arbeit ist in den Gegenstandsbereich der Wirtschaftsinformatik einzuordnen. Die Wirtschaftsinformatik besitzt nach dem Verständnis des Autors einen transdisziplinären Charakter und der Nukleus der Fachdisziplin ist als Intermediär verschiedener beteiligter, angrenzender Disziplinen zu verstehen. So sind bei der Betrachtung der avisierten Arbeit ebenso Einflüsse der Betriebswirtschaftslehre, der Informations- und Kommunikationstechno- logie, soziologischer sowie psychologischer Aspekte und nicht zuletzt linguistischer Grundlagen von Interesse für das Resultat bzw. Einflussdimensionen des Ergebnisses.:GRUNDLEGUNG I Problemkontext II Motivation zu dieser Arbeit III Ziel der Arbeit IV Forschungsdesign V Gang der Arbeit TEIL A: VERSTEHEN, LERNEN, WISSEN 1 Wissen und dessen Konstitution 1.1 Gegenstand des Wissens 1.2 Organisationale Epistemologie von Wissen 1.3 Einige Daten und Informationen zum Wissen 1.4 Die Natur des Wissens 1.5 Systematisierung der Arten von Wissen 1.6 Implikationen für diese Arbeit 2 Kommunikation & Verstehen 2.1 Partnerorientiertes Handeln 2.2 Kommunikation, Sprache und Textproduktion 2.3 Wahrnehmen, Verstehen & Rezipieren 2.4 Symbolische Interaktion 2.5 Barrieren der symbolischen Interaktion 2.6 Konsolidierung 3 Wissen & Lernen 3.1 Lernen in Schleifen 3.2 Theorien des individuelles Lernen 3.3 Kollektives Lernen 3.4 Die lernende Organisation 3.5 Kontinuum des Lernens 4 Wissenstransfer und die lernende Organisation 4.1 Strategien des Wissensmanagements 4.2 Wissens(re-)konstruktion 4.3 Erfolgsfaktoren für Wissenstransfer 4.4 Zyklische Wissensentstehung 4.5 Organisationale Wissensschaffung TEIL B: KOLLEKTIVE INFORMATIONSARBEIT & ORGANISATIONALES LERNEN 5 Informationsarbeit & Wissensschaffung 5.1 Vom Suchen und Finden von Informationen 5.2 Information Literacy & Recherchekompetenz 5.3 Informationsarbeit 5.4 Recherchestrategien 5.5 Phasen der internetbasierten Recherche 6 Organisation kollektiver Informationsarbeit 6.1 Intensität von Zusammenarbeit 6.2 Formale & informelle Arbeitsgruppen 6.3 Informationsarbeit im Team 6.4 Die Aufgabe als konstituierendes Merkmal 6.5 Individuelle Dispositionen 6.6 Gruppendynamik im Projektteam 6.7 Externe Unterstützung des Teams 6.8 Soziotechnischer Rahmen 6.9 Kollektive, internetbasierte Informationsarbeit 7 Die suchende Hypertextorganisation 7.1 Die organisationale Wissensbasis 7.2 Soziales Kapital & soziale Netzwerke 7.3 Wissen aus kollektiver Informationsarbeit 7.4 Kollektive Informationsarbeit und die lernende Organisation 7.5 Die lernende Organisation als Community of Communitys TEIL C: AUTOMATISIERTE KONTEXTMODELLIERUNG KOLLEKTIVER INFORMATIONSARBEIT 8 Konzeptuelle & technische Prämissen 8.1 Kernfunktionen der kollektiven Rechercheumgebung 8.2 Multidimensionalität vs. Multiperspektivität 8.3 Das Kontinuum semantischer Strukturmodelle 8.4 Konzepte der technischen Realisierung 9 Kontextschaffung bei kollektiver Informationsarbeit 9.1 Rechercheprozess und formale Objekte 9.2 Kollektive Terminologiearbeit und formale Rechercheobjekte 9.3 Kollektive Schaffung informationeller Mehrwerte 9.4 Explikation von Wissensträgern 10 Konzeption des soziotechnischen Informationssystems 10.1 Aufbau und Grundlegung des Systems 10.2 Grammatisches Metamodell – das Template der Templates 10.3 Templates der Nutzerkontexte und Gültigkeiten 10.4 Konzeptuelle Templates des Rechercheprozesses 10.5 Konzeptuelle Templates der kollektiven Informationsarbeit 10.6 Das Object Repository und die realen Objekte 10.7 Anwendung, Vernetzung & Synopsis des Systems 11 Wissensrepräsentation und kontextbasierte Wiederverwendung 11.1 Grundlagen der Wissensrepräsentation 11.2 Barrieren der Kognition expliziter Wissensrepräsentationen 11.3 Repräsentationsformen bei kollektiver Informationsarbeit 11.4 Dissemination & Zusammenarbeit: Nutzung der Rechercheumgebung 11.5 Six Pieces kollektiver Informationsarbeit für die lernende Organisation SYNOPSIS 12 Erkenntnisse der Arbeit und kritische Würdigung 12.1 Grundlegende Erkenntnisse der theoriegeleiteten Exploration 12.2 Hypothesenbildung: Synopsis der Erfahrungen 12.3 Hypothesenprüfung: Machbarkeit des System

Entwerfen Entwickeln Erleben 2016 - Beiträge zum Industrial Design: Dresden, 31. Juni – 1. Juli 2016

Die Konferenz »Entwerfen – Entwickeln – Erleben« bietet ein besonderes Podium zum Austausch von Wissenschaft und Praxis entlang des Produktentwicklungsprozess mit einem Schwerpunkt Industrial Design. Der vorliegende Band enthält Beiträge der Sessions zum Industrial Design sowie ausgewählte Posterveröffentlichungen der Konferenz 2016. Darin werden Themen und Ansätze von der Anwenderintegration, neuen Prototypen, Service Design, User Experience und der Gestaltung von Emotion über Design in der Digitalen Revolution und für eine nachhaltige Zukunft, Design in mobilen und für Sicherheitsanwendungen bis hin zu Designmanagement, Feasibilitydesign und Reengineering vorgestellt und diskutiert. Die Technische Universität Dresden und technischesdesign.org ermöglichten in Kooperation mit der Gruppe Virtuelle Produktentwicklung der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (WiGeP) und dem Rat für Formgebung die fachübergreifende Diskussion des Schwerpunkt-Themas inmitten der interdisziplinären Dresdner Wissenschaftslandschaft. Ein zweiter Band »Entwerfen Entwickeln Erleben 2016« (ISBN 978-3-95908-062-0, herausgegeben von Ralph Stelzer) fasst die Beiträge zur Konstruktionstechnik und zur Virtuellen Produktentwicklung zusammen.:Hybride Prototypen im Design Sebastian Lorenz · Maria Klemm · Jens Krzywinski 11 Anwenderintegration in strategische Designprozesse von Industriegütern Frank Thomas Gärtner 23 Die Relevanz semiotischer Dimensionen als „System der möglichen Fehler“ für die Usability Klaus Schwarzfischer 37 Service Design = Kognitives Design – Über die Gestaltung von Berührungspunkten und Perzeption in analogen und digitalen Benutzungskontexten Oliver Gerstheimer 51 Design und User Experience in der Flugsicherung – Assistenzsystem zur Fernüberwachung im Multi-Airport-Betrieb Rodney Leitner · Astrid Oehme 63 Die Gestaltung in Zeiten der Digitalen Revolution Gerhard Glatzel 79 Designing a Sustainable Future with Mental Models Anke Bernotat · Jürgen Bertling · Christiane English · Judith Schanz 91 Design in globalen Industrien – Ein Blick hinter die Kulissen von Dräger Herbert Glass · Matthias Willner 105 Untersuchung von emotionalen Wirkungsmechanismen im Produktdesign Mareike Roth · Oliver Saiz 115 Strak als Schnittstelle zwischen Design und Konstruktion – Ergebnisse einer Prozessberatung bei Miele Norbert Hentsch · Matthias Knoke 127 Feasibility Design – „Designqualität in Serie bringen“ Knut Lender 139 Experimenteller Ansatz zu Effekten subjektiven Erlebens in VR-basierter Risikobeurteilung Patrick Puschmann · Tina Horlitz · Volker Wittstock · Astrid Schütz 153 Simulation komplexer Arbeitsabläufe im Bereich der digitalen Fabrik Thomas Kronfeld · Guido Brunnett 169 Vom Wert der designerischen Perspektive des Erlebens beim Re-Engineering von Produkten: ein Best-Practice-Project Philip Zerweck 183 Vorgehensweisen zum Einsatz universitärer Produktentwicklung als Innovationstreiber Bernd Neutschel · Martin Wiesner · Michael Schabacker · Sandor Vajna 197 Considering emotional impressions in product design: Taking on the challenges ahead Susan Gretchen Kett · Sandro Wartzack 215 Methode zur Verbesserung der Usability durch gezielte Förderung mentaler Modelle Marcus Jenke · Karoline Binder · Thomas Maier 23

Exploratory search in time-oriented primary data

In a variety of research fields, primary data that describes scientific phenomena in an original condition is obtained. Time-oriented primary data, in particular, is an indispensable data type, derived from complex measurements depending on time. Today, time-oriented primary data is collected at rates that exceed the domain experts’ abilities to seek valuable information undiscovered in the data. It is widely accepted that the magnitudes of uninvestigated data will disclose tremendous knowledge in data-driven research, provided that domain experts are able to gain insight into the data. Domain experts involved in data-driven research urgently require analytical capabilities. In scientific practice, predominant activities are the generation and validation of hypotheses. In analytical terms, these activities are often expressed in confirmatory and exploratory data analysis. Ideally, analytical support would combine the strengths of both types of activities. Exploratory search (ES) is a concept that seamlessly includes information-seeking behaviors ranging from search to exploration. ES supports domain experts in both gaining an understanding of huge and potentially unknown data collections and the drill-down to relevant subsets, e.g., to validate hypotheses. As such, ES combines predominant tasks of domain experts applied to data-driven research. For the design of useful and usable ES systems (ESS), data scientists have to incorporate different sources of knowledge and technology. Of particular importance is the state-of-the-art in interactive data visualization and data analysis. Research in these factors is at heart of Information Visualization (IV) and Visual Analytics (VA). Approaches in IV and VA provide meaningful visualization and interaction designs, allowing domain experts to perform the information-seeking process in an effective and efficient way. Today, bestpractice ESS almost exclusively exist for textual data content, e.g., put into practice in digital libraries to facilitate the reuse of digital documents. For time-oriented primary data, ES mainly remains at a theoretical state. Motivation and Problem Statement. This thesis is motivated by two main assumptions. First, we expect that ES will have a tremendous impact on data-driven research for many research fields. In this thesis, we focus on time-oriented primary data, as a complex and important data type for data-driven research. Second, we assume that research conducted to IV and VA will particularly facilitate ES. For time-oriented primary data, however, novel concepts and techniques are required that enhance the design and the application of ESS. In particular, we observe a lack of methodological research in ESS for time-oriented primary data. In addition, the size, the complexity, and the quality of time-oriented primary data hampers the content-based access, as well as the design of visual interfaces for gaining an overview of the data content. Furthermore, the question arises how ESS can incorporate techniques for seeking relations between data content and metadata to foster data-driven research. Overarching challenges for data scientists are to create usable and useful designs, urgently requiring the involvement of the targeted user group and support techniques for choosing meaningful algorithmic models and model parameters. Throughout this thesis, we will resolve these challenges from conceptual, technical, and systemic perspectives. In turn, domain experts can benefit from novel ESS as a powerful analytical support to conduct data-driven research. Concepts for Exploratory Search Systems (Chapter 3). We postulate concepts for the ES in time-oriented primary data. Based on a survey of analysis tasks supported in IV and VA research, we present a comprehensive selection of tasks and techniques relevant for search and exploration activities. The assembly guides data scientists in the choice of meaningful techniques presented in IV and VA. Furthermore, we present a reference workflow for the design and the application of ESS for time-oriented primary data. The workflow divides the data processing and transformation process into four steps, and thus divides the complexity of the design space into manageable parts. In addition, the reference workflow describes how users can be involved in the design. The reference workflow is the framework for the technical contributions of this thesis. Visual-Interactive Preprocessing of Time-Oriented Primary Data (Chapter 4). We present a visual-interactive system that enables users to construct workflows for preprocessing time-oriented primary data. In this way, we introduce a means of providing content-based access. Based on a rich set of preprocessing routines, users can create individual solutions for data cleansing, normalization, segmentation, and other preprocessing tasks. In addition, the system supports the definition of time series descriptors and time series distance measures. Guidance concepts support users in assessing the workflow generalizability, which is important for large data sets. The execution of the workflows transforms time-oriented primary data into feature vectors, which can subsequently be used for downstream search and exploration techniques. We demonstrate the applicability of the system in usage scenarios and case studies. Content-Based Overviews (Chapter 5). We introduce novel guidelines and techniques for the design of contentbased overviews. The three key factors are the creation of meaningful data aggregates, the visual mapping of these aggregates into the visual space, and the view transformation providing layouts of these aggregates in the display space. For each of these steps, we characterize important visualization and interaction design parameters allowing the involvement of users. We introduce guidelines supporting data scientists in choosing meaningful solutions. In addition, we present novel visual-interactive quality assessment techniques enhancing the choice of algorithmic model and model parameters. Finally, we present visual interfaces enabling users to formulate visual queries of the time-oriented data content. In this way, we provide means of combining content-based exploration with content-based search. Relation Seeking Between Data Content and Metadata (Chapter 6). We present novel visual interfaces enabling domain experts to seek relations between data content and metadata. These interfaces can be integrated into ESS to bridge analytical gaps between the data content and attached metadata. In three different approaches, we focus on different types of relations and define algorithmic support to guide users towards most interesting relations. Furthermore, each of the three approaches comprises individual visualization and interaction designs, enabling users to explore both the data and the relations in an efficient and effective way. We demonstrate the applicability of our interfaces with usage scenarios, each conducted together with domain experts. The results confirm that our techniques are beneficial for seeking relations between data content and metadata, particularly for data-centered research. Case Studies - Exploratory Search Systems (Chapter 7). In two case studies, we put our concepts and techniques into practice. We present two ESS constructed in design studies with real users, and real ES tasks, and real timeoriented primary data collections. The web-based VisInfo ESS is a digital library system facilitating the visual access to time-oriented primary data content. A content-based overview enables users to explore large collections of time series measurements and serves as a baseline for content-based queries by example. In addition, VisInfo provides a visual interface for querying time oriented data content by sketch. A result visualization combines different views of the data content and metadata with faceted search functionality. The MotionExplorer ESS supports domain experts in human motion analysis. Two content-based overviews enhance the exploration of large collections of human motion capture data from two perspectives. MotionExplorer provides a search interface, allowing domain experts to query human motion sequences by example. Retrieval results are depicted in a visual-interactive view enabling the exploration of variations of human motions. Field study evaluations performed for both ESS confirm the applicability of the systems in the environment of the involved user groups. The systems yield a significant improvement of both the effectiveness and the efficiency in the day-to-day work of the domain experts. As such, both ESS demonstrate how large collections of time-oriented primary data can be reused to enhance data-centered research. In essence, our contributions cover the entire time series analysis process starting from accessing raw time-oriented primary data, processing and transforming time series data, to visual-interactive analysis of time series. We present visual search interfaces providing content-based access to time-oriented primary data. In a series of novel explorationsupport techniques, we facilitate both gaining an overview of large and complex time-oriented primary data collections and seeking relations between data content and metadata. Throughout this thesis, we introduce VA as a means of designing effective and efficient visual-interactive systems. Our VA techniques empower data scientists to choose appropriate models and model parameters, as well as to involve users in the design. With both principles, we support the design of usable and useful interfaces which can be included into ESS. In this way, our contributions bridge the gap between search systems requiring exploration support and exploratory data analysis systems requiring visual querying capability. In the ESS presented in two case studies, we prove that our techniques and systems support data-driven research in an efficient and effective way

Management von Datenanalyseprozessen

Die vorliegende Arbeit präsentiert eine umfassende, interdisziplinäre Methodik zum Management von Datenanalyseprozessen. Sie betrachtet die Planung, Steuerung und Revision dieser Prozesse und bezieht die Problemspezifikation, die Prozessspezifikation und die Ressourcen- spezifikation ein. Damit gestattet sie eine in Bezug auf die für Datenanalysevorhaben relevanten Modellierungsobjekte vollständige Repräsentation

Visuelle Exploration multidimensionaler Informationsräume: Ein Interface-Baukasten für die Produktsuche

Suchmaschinen bieten Zugang zu großen Datenmengen und viele Möglichkeiten, die Nutzeranfragen zu interpretieren und mit Korrekturen oder Empfehlungen zu unterstützen. Neben diesen technologischen Vorteilen, hat sich am Suchparadigma selbst in den letzten Jahren nicht viel geändert. Die meisten Suchinterfaces bestehen auch heute noch aus den typischen Eingabemasken und linearen Ergebnislisten. Jedoch ist es besonders für Nutzer mit wenig Erfahrung in der aktuellen Suchdomäne oder mit einem sehr unscharfen Informationsbedürfnis schwierig, ihre vagen Vorstellungen in eine spezifische Suchanfrage zu transformieren. Die herkömmlichen eindimensionalen Ergebnislisten bieten oft nur eine einfache Sortierfunktion. Verschiedene Techniken der Informationsvisualisierung bieten jedoch weitaus mehr Möglichkeiten, um multidimensionale Datensätze zu visualisieren und vergleichbar zu machen. Ziel der Arbeit ist es, den Suchprozess am Beispiel der Produktsuche aus der Nutzerperspektive zu analysieren und Anforderungen zu formulieren, welche verschiedene Strategien und Phasen der Suche unterstützen. Die Anwendungsfälle stützen sich dabei vor allem auf komplexere Suchaufgaben mit einem vagen Informationsbedürfnis wie der Planung eines Urlaubs oder dem Finden einer passenden Finanzierungsmöglichkeit. Weiterhin werden verschiedene Techniken der Informationsvisualisierung untersucht, um sowohl die visuelle Exploration und Analyse der multidimensionalen Datenmengen als auch eine schnelle Interpretation und den Vergleich der gefundenen Suchergebnisse zu ermöglichen. Die Betrachtung verschiedener verwandter Arbeiten aus dem kommerziellen und akademischen Bereich führen zu fünf verschiedenen Suchmusterkategorien, die in explorativen Suchszenarien miteinander kombiniert werden können, um den Suchraum einzugrenzen oder aufzufächern. Unter Berücksichtigung der Suchmusterkategorien der schlagwortbasierten Suche, der Ähnlichkeitssuche, der Facettennavigation, der empfehlungsbasierten Suche und des Browsing in strukturierten Inhalten werden verschiedene Lösungsansätze entwickelt, welche die Exploration unterschiedlicher Produktdatenmengen ermöglichen. Basierend auf diesen Fallbeispielen wird ein Baukasten für visuelle Suchinterfaces vorgeschlagen, der vorwärtsgerichtet oder rückwärtsgerichtet im Sinne des Reverse-Engineering angewandt werden kann. Die Bausteine geben einen Gestaltungsraum vor, der den Designer vor allem in der Konzeptionsphase unterstützt. Durch die Kombination verschiedener Bausteine werden der Entwurf neuer Interfacekonzepte und deren Variation ermöglicht. Weiterhin können erprobte Lösungen in Entwurfsmuster überführt werden, welche die Wiederverwendung in ähnlichen Problemkontexten erlauben. Durch das Reverse-Engineering können bekannte Interfaces in einzelne Bestandteile zerlegt und innere Strukturen sowie Zusammenhänge analysiert werden.:1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Problemdarstellung und Zielsetzung 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Interdisziplinäre Grundlagenbetrachtung 2.1 Informationssuche 2.1.1 Informationsbedürfnis 2.1.2 Modelle der Informationssuche 2.1.3 Suchstrategien 2.2 Informationsvisualisierung 2.2.1 Visualisierungsprozess 2.2.2 Datenstrukturen 2.2.3 Visuelle Strukturen 2.2.4 Visualisierungstechniken 2.2.5 Interaktionstechniken 2.3 Entwurfsproblematik in der Mensch-Computer-Interaktion 2.3.1 Entwurfsprozess 2.3.2 Entwurfsmuster und -prinzipien 2.3.3 Baukastensysteme 2.3.4 Semiotik 2.4 Zusammenfassung 3 Suchmuster im Kontext der Produktsuche 3.1 Schlüsselwortsuche 3.1.1 Kommerzielle Anwendungen 3.1.2 Akademische Arbeiten 3.2 Ähnlichkeitssuche 3.2.1 Kommerzielle Anwendungen 3.2.2 Akademische Arbeiten 3.3 Facettennavigation 3.3.1 Kommerzielle Anwendungen 3.3.2 Akademische Arbeiten 3.4 Empfehlungsbasierte Suche 3.4.1 Kommerzielle Anwendungen 3.4.2 Akademische Arbeiten 3.5 Browsing in strukturierten Inhalten 3.5.1 Kommerzielle Anwendungen 3.5.2 Akademische Arbeiten 3.6 Zusammenfassung 4 Motivbasierte Suche 4.1 Nutzerbefragung 4.2 Aspekte der motivbasierten Suche 4.2.1 Exploration 4.2.2 Recherche 4.2.3 Evaluation 4.3 Zusammenfassung 5 Schlagwortbasierte Suche 5.1 Datengrundlage 5.1.1 Klassifikationsschema 5.1.2 Datenanalyse 5.2 DelViz 5.2.1 Konzept für die Explorative Suche 5.2.2 Analysekonzept 5.2.3 Browsing-Konzept 5.2.4 Prototyp 5.3 TagCircus 5.4 Facettice 5.5 Zusammenfassung 6 Ähnlichkeitssuche 6.1 Glyphdarstellungen 6.1.1 Many-to-One-Mapping 6.1.2 One-to-One-Mapping 6.2 Nutzerstudien 6.2.1 Evaluation von Differenzglyphen 6.2.2 Evaluation von Star-Plots und Flower-Glyphen 6.3 Ähnlichkeitssuche mittels Glyphen 6.3.1 Beispielbasierte Suche 6.3.2 Exploration multidimensionaler Datenmengen 6.4 Zusammenfassung 7 Facettennavigation 7.1 Datengrundlage 7.2 Basiskonzept 7.2.1 Interaktion mit den Achsen 7.2.2 Facettenfilter 7.2.3 Ergebnisliste 7.2.4 Suchhistorie 7.3 Parallele Koordinaten 7.3.1 Vergleich 7.3.2 Unscharfer Filter 7.4 Parallel Sets 7.5 Prototyp 7.6 Nutzerstudie 7.6.1 Methodik 7.6.2 Ergebnisse 7.6.3 Diskussion 7.7 Adaption des Konzepts 7.8 Zusammenfassung 8 Empfehlungsbasierte Suche 8.1 Get Inspired 8.1.1 Datengrundlage 8.1.2 Konzeption 8.1.3 Prototyp 8.1.4 Nutzerstudie 8.2 Motbasi 8.2.1 Prototyp 8.2.2 Nutzertest 8.3 Movie-Recommender 8.4 Findr 8.5 Zusammenfassung 9 Baukasten für visuelle Suchinterfaces 9.1 Bausteine 9.2 Baumuster 9.3 Baumusterpläne 9.3.1 Verbindungselemente 9.3.2 Referenzbausteine 9.4 Semiotische Aspekte des Baukastens 9.5 Anwendungsszenarien 9.5.1 Mustererstellung zur Wiederverwendbarkeit 9.5.2 Variantenerzeugung 9.5.3 Inspiration im Entwurfsprozess 9.5.4 Design- und Lehrmethodik 9.6 Zusammenfassung 10 Zusammenfassung 10.1 Zusammenfassung der Kapitel 10.2 Diskussion 10.3 Ausblick Anhang Glossar Abkürzungsverzeichnis Literatur Eigene Veröffentlichungen Betreute studentische Arbeiten Forschungsprojekte Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Verzeichnis der Code-Beispiel

Visuelle Exploration multidimensionaler Informationsräume: Ein Interface-Baukasten für die Produktsuche

Suchmaschinen bieten Zugang zu großen Datenmengen und viele Möglichkeiten, die Nutzeranfragen zu interpretieren und mit Korrekturen oder Empfehlungen zu unterstützen. Neben diesen technologischen Vorteilen, hat sich am Suchparadigma selbst in den letzten Jahren nicht viel geändert. Die meisten Suchinterfaces bestehen auch heute noch aus den typischen Eingabemasken und linearen Ergebnislisten. Jedoch ist es besonders für Nutzer mit wenig Erfahrung in der aktuellen Suchdomäne oder mit einem sehr unscharfen Informationsbedürfnis schwierig, ihre vagen Vorstellungen in eine spezifische Suchanfrage zu transformieren. Die herkömmlichen eindimensionalen Ergebnislisten bieten oft nur eine einfache Sortierfunktion. Verschiedene Techniken der Informationsvisualisierung bieten jedoch weitaus mehr Möglichkeiten, um multidimensionale Datensätze zu visualisieren und vergleichbar zu machen. Ziel der Arbeit ist es, den Suchprozess am Beispiel der Produktsuche aus der Nutzerperspektive zu analysieren und Anforderungen zu formulieren, welche verschiedene Strategien und Phasen der Suche unterstützen. Die Anwendungsfälle stützen sich dabei vor allem auf komplexere Suchaufgaben mit einem vagen Informationsbedürfnis wie der Planung eines Urlaubs oder dem Finden einer passenden Finanzierungsmöglichkeit. Weiterhin werden verschiedene Techniken der Informationsvisualisierung untersucht, um sowohl die visuelle Exploration und Analyse der multidimensionalen Datenmengen als auch eine schnelle Interpretation und den Vergleich der gefundenen Suchergebnisse zu ermöglichen. Die Betrachtung verschiedener verwandter Arbeiten aus dem kommerziellen und akademischen Bereich führen zu fünf verschiedenen Suchmusterkategorien, die in explorativen Suchszenarien miteinander kombiniert werden können, um den Suchraum einzugrenzen oder aufzufächern. Unter Berücksichtigung der Suchmusterkategorien der schlagwortbasierten Suche, der Ähnlichkeitssuche, der Facettennavigation, der empfehlungsbasierten Suche und des Browsing in strukturierten Inhalten werden verschiedene Lösungsansätze entwickelt, welche die Exploration unterschiedlicher Produktdatenmengen ermöglichen. Basierend auf diesen Fallbeispielen wird ein Baukasten für visuelle Suchinterfaces vorgeschlagen, der vorwärtsgerichtet oder rückwärtsgerichtet im Sinne des Reverse-Engineering angewandt werden kann. Die Bausteine geben einen Gestaltungsraum vor, der den Designer vor allem in der Konzeptionsphase unterstützt. Durch die Kombination verschiedener Bausteine werden der Entwurf neuer Interfacekonzepte und deren Variation ermöglicht. Weiterhin können erprobte Lösungen in Entwurfsmuster überführt werden, welche die Wiederverwendung in ähnlichen Problemkontexten erlauben. Durch das Reverse-Engineering können bekannte Interfaces in einzelne Bestandteile zerlegt und innere Strukturen sowie Zusammenhänge analysiert werden.:1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Problemdarstellung und Zielsetzung 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Interdisziplinäre Grundlagenbetrachtung 2.1 Informationssuche 2.1.1 Informationsbedürfnis 2.1.2 Modelle der Informationssuche 2.1.3 Suchstrategien 2.2 Informationsvisualisierung 2.2.1 Visualisierungsprozess 2.2.2 Datenstrukturen 2.2.3 Visuelle Strukturen 2.2.4 Visualisierungstechniken 2.2.5 Interaktionstechniken 2.3 Entwurfsproblematik in der Mensch-Computer-Interaktion 2.3.1 Entwurfsprozess 2.3.2 Entwurfsmuster und -prinzipien 2.3.3 Baukastensysteme 2.3.4 Semiotik 2.4 Zusammenfassung 3 Suchmuster im Kontext der Produktsuche 3.1 Schlüsselwortsuche 3.1.1 Kommerzielle Anwendungen 3.1.2 Akademische Arbeiten 3.2 Ähnlichkeitssuche 3.2.1 Kommerzielle Anwendungen 3.2.2 Akademische Arbeiten 3.3 Facettennavigation 3.3.1 Kommerzielle Anwendungen 3.3.2 Akademische Arbeiten 3.4 Empfehlungsbasierte Suche 3.4.1 Kommerzielle Anwendungen 3.4.2 Akademische Arbeiten 3.5 Browsing in strukturierten Inhalten 3.5.1 Kommerzielle Anwendungen 3.5.2 Akademische Arbeiten 3.6 Zusammenfassung 4 Motivbasierte Suche 4.1 Nutzerbefragung 4.2 Aspekte der motivbasierten Suche 4.2.1 Exploration 4.2.2 Recherche 4.2.3 Evaluation 4.3 Zusammenfassung 5 Schlagwortbasierte Suche 5.1 Datengrundlage 5.1.1 Klassifikationsschema 5.1.2 Datenanalyse 5.2 DelViz 5.2.1 Konzept für die Explorative Suche 5.2.2 Analysekonzept 5.2.3 Browsing-Konzept 5.2.4 Prototyp 5.3 TagCircus 5.4 Facettice 5.5 Zusammenfassung 6 Ähnlichkeitssuche 6.1 Glyphdarstellungen 6.1.1 Many-to-One-Mapping 6.1.2 One-to-One-Mapping 6.2 Nutzerstudien 6.2.1 Evaluation von Differenzglyphen 6.2.2 Evaluation von Star-Plots und Flower-Glyphen 6.3 Ähnlichkeitssuche mittels Glyphen 6.3.1 Beispielbasierte Suche 6.3.2 Exploration multidimensionaler Datenmengen 6.4 Zusammenfassung 7 Facettennavigation 7.1 Datengrundlage 7.2 Basiskonzept 7.2.1 Interaktion mit den Achsen 7.2.2 Facettenfilter 7.2.3 Ergebnisliste 7.2.4 Suchhistorie 7.3 Parallele Koordinaten 7.3.1 Vergleich 7.3.2 Unscharfer Filter 7.4 Parallel Sets 7.5 Prototyp 7.6 Nutzerstudie 7.6.1 Methodik 7.6.2 Ergebnisse 7.6.3 Diskussion 7.7 Adaption des Konzepts 7.8 Zusammenfassung 8 Empfehlungsbasierte Suche 8.1 Get Inspired 8.1.1 Datengrundlage 8.1.2 Konzeption 8.1.3 Prototyp 8.1.4 Nutzerstudie 8.2 Motbasi 8.2.1 Prototyp 8.2.2 Nutzertest 8.3 Movie-Recommender 8.4 Findr 8.5 Zusammenfassung 9 Baukasten für visuelle Suchinterfaces 9.1 Bausteine 9.2 Baumuster 9.3 Baumusterpläne 9.3.1 Verbindungselemente 9.3.2 Referenzbausteine 9.4 Semiotische Aspekte des Baukastens 9.5 Anwendungsszenarien 9.5.1 Mustererstellung zur Wiederverwendbarkeit 9.5.2 Variantenerzeugung 9.5.3 Inspiration im Entwurfsprozess 9.5.4 Design- und Lehrmethodik 9.6 Zusammenfassung 10 Zusammenfassung 10.1 Zusammenfassung der Kapitel 10.2 Diskussion 10.3 Ausblick Anhang Glossar Abkürzungsverzeichnis Literatur Eigene Veröffentlichungen Betreute studentische Arbeiten Forschungsprojekte Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Verzeichnis der Code-Beispiel