V súčasnosti existuje množstvo dát v digitálnej podobe. Tieto dáta obsahujú informácie, ktoré môžu byť potencionálne užitočné napr. pre spoloč-nosti pri podpore rozhodovania. Na extrakciu informácií z dát je možné použiť širokú škálu metód analýzy dát. Problémom pri analýze dát je interpretácia jej výsledkov koncovým používateľom, tak aby získané informácie dokázali po-chopiť a následne vhodným spôsobom využiť. Jednou z možností ako čo naj-rýchlejšie porozumieť výsledkom je ich transformácia do grafickej podoby. Preto sa v tomto článku zameriame na prezentáciu rozličných vizualizačných techník určených na vizualizáciu výsledkov získaných z hierarchických metód analýzy dát akou je napr. formálna konceptová analýza

Butka, Peter

Smatana, Miroslav

DSpace at University of West Bohemia

 J. Steinberger, M. Zíma, D. Fiala, M. Dostal, M. Nykl (eds.) Data a znalosti 2017, Plzeň, 5. - 6. října 2017, pp. 125-130. Interaktívna vizualizácia hierarchických štruktúr Miroslav Smatana, Peter Butka Katedra kybernetiky a umelej inteligencie,  Fakulta elektrotechniky a informatiky, Technická univerzita v Košiciach Letná 9, 042 00 Košice, Slovenská republika miroslav.smatana@tuke.sk, peter.butka@tuke.sk Abstrakt. V súčasnosti existuje množstvo dát v digitálnej podobe. Tieto dáta obsahujú informácie, ktoré môžu byť potencionálne užitočné napr. pre spoloč-nosti pri podpore rozhodovania. Na extrakciu informácií z dát je možné použiť širokú škálu metód analýzy dát. Problémom pri analýze dát je interpretácia jej výsledkov koncovým používateľom, tak aby získané informácie dokázali po-chopiť a následne vhodným spôsobom využiť. Jednou z možností ako čo naj-rýchlejšie porozumieť výsledkom je ich transformácia do grafickej podoby. Preto sa v tomto článku zameriame na prezentáciu rozličných vizualizačných techník určených na vizualizáciu výsledkov získaných z hierarchických metód analýzy dát akou je napr. formálna konceptová analýza. Kľúčové slová: dynamická vizualizácia, hierarchické štruktúry, formálna kon-ceptová analýza 1 Úvod V súčasnosti s príchodom sociálnych sieti, e-shopov, on-line novín, časopisov a pod., keď je v digitálnej podobe dostupné enormné množstvo dát, nastáva potreba ich spra-covania a analýzy. Tieto dáta môžu obsahovať dôležité informácie, ktoré môžu využiť napríklad firmy na upevnenie svojho postavenia na trhu a získania konkurenčnej vý-hody a pod.  Doposiaľ bolo vyvinuté nemalé množstvo metód analýzy takýchto dát jednou z nich je aj formálna konceptová analýza (FCA) [1]. Cieľom analýzy dát pomocou FCA je vytváranie konceptového zväzu, ktorý predstavuje hierarchicky organizovanú štruktúru objektov (konceptov) na základe nimi zdieľaných atribútov. Metódy FCA [2-4] našli uplatnenie v oblastiach ako vyhľadávanie informácií, manažment znalostí a pod.  Aj keď FCA pomáha používateľovi lepšie pochopiť vstupné dáta a vzťahy medzi nimi, tak jedným z problémom s ktorým sa táto metóda stretáva je veľké množstvo generovaných konceptov v konceptovom zväze.  Preto nastáva otázka ako tieto vý-sledky vhodne interpretovať používateľovi, aby ich dokázal čo najrýchlejšie pochopiť a využiť. To sa aj stalo jednou z hlavných tém v spojení s FCA. Jednou z možností je použiť redukčné metódy (výber len najdôležitejších konceptov) [5-6], vhodná vizuali-Interaktívna vizualizácia hierarchických štruktúr 126 zácia alebo dynamická vizualizácia (kde sa sústredíme len na podčasť celého koncep-továho zväzu). V tejto práci sa zameriame práve na dynamické metódy vizualizácie konceptových zväzov, avšak predstavené metódy je možné využiť aj pre vizualizáciu iných hierarchických štruktúr. 2 Vizualizácia hierarchických dát Vizualizácia dát predstavuje grafickú reprezentáciu špecifických informácií, ktorej cieľom je ponúknuť ich efektívnu reprezentáciu pre ich čo najrýchlejšie porozumenie a prezentáciu. Predstavuje kľúčový element v rôznych oblastiach. V súčasnosti existuje množstvo vizualizačných techník, z toho dôvodu Lenger a Eppler [7] predstavili rozsiahlu tabuľku vizualizačných techník. Táto tabuľka obsahu-je 100 vizualizačných techník rozdelených podľa typu ich použitia.  Taktiež bolo predstavených niekoľko metód v spojení s vizualizáciou hierarchic-kých dát. Wills [8] vo svojej práci prezentoval niekoľko "node-edge" a "space-filling" vizualizačných techník. V práci [9] bol prezentovaný prístup založený na použití "tree-ring metaphor". Ďalšie z techník sú popísané v prácach [10-12]. Všetky predchádzajúce spomínané prístupy sú určené pre vizualizáciu hierarchií, kde každý uzol v grafe (prvok v hierarchii) má len jedného rodiča. Avšak v kontexte konceptových zväzov môže mať každý prvok hierarchie viacerých rodičov. Medzi najčastejšie používané metódy pre takýto typ vizualizácie sa používa Hasseho dia-gram [13] alebo vizualizácia popísaná v práci [14].   3 Vizualizácia konceptových zväzov Vizualizácia je dôležitá časť analýzy dát pomocou konceptových zväzov. Avšak štan-dardné statické vizualizačné techniky sú zvyčajne vhodné len na vizualizáciu koncep-tových zväzov obsahujúcich len malé množstvo konceptov a prepojení medzi nimi. Pri rozsiahlych konceptových zväzoch sú tieto techniky neefektívne a neprehľadné. Preto v tomto článku prezentujeme niekoľko vizualizačných techník, ktoré by mali používateľovi  pomôcť a sprehľadniť vizualizáciu veľkých konceptových zväzov.  3.1 Dynamický Hasseho diagram Ako už bolo spomenuté Hasseho diagram predstavuje prirodzenú techniku pre zobra-zovanie hierarchie, kde môže mať uzol viacero rodičov. Avšak problém je pri zobra-zovaní veľkých štruktúr, preto sme sa rozhodli implementovať dynamickú verziu tejto vizualizačnej techniky, kde si používateľ môže priblížiť špecifický uzol a zobraziť jeho detail ako aj jeho prepojenia na iné uzly (viď. Obr. 1).   Príspevok o prebiehajúcom výskume 127  Obr. 1. Dynamický Hasseho diagram pre zobrazenie konceptového zväzu   Obr. 2. Dynamický prehľad konceptov.  3.2 Dynamický prehľad konceptov Predstavuje odlišnú techniku ako Hasseho diagram. Dynamický prehľad konceptov je vhodný na vizualizáciu a prehľadávanie veľkých konceptových zväzov (vzhľadom Interaktívna vizualizácia hierarchických štruktúr 128 k objektom a ich výskytu v konceptoch). Príklad takéhoto zobrazenia je znázornený na Obr. 2, kde uzly vpravo a vľavo predstavujú objekty a uzly v strede predstavujú koncepty a hrany medzi nimi predstavujú výskyt objektu v koncepte. Používateľ si môže vybrať na zobrazenie len niektoré koncepty a im prislúchajúce objekty, čo robí túto techniku veľmi transparentnú. 3.3 Dynamický prehľad konceptov Predstavuje odlišnú techniku ako Hasseho diagram. Dynamický prehľad konceptov je vhodný na vizualizáciu a prehľadávanie veľkých konceptových zväzov (vzhľadom k objektom a ich výskytu v konceptoch). Príklad takéhoto zobrazenia je znázornený na Obr. 2, kde uzly vpravo a vľavo predstavujú objekty a uzly v strede predstavujú koncepty a hrany medzi nimi predstavujú výskyt objektu v koncepte. Používateľ si môže vybrať na zobrazenie len niektoré koncepty a im prislúchajúce objekty, čo robí túto techniku veľmi transparentnú. 3.4 Double tree Double tree technika predstavuje podobnú vizualizačnú techniku ako Hasse diagram, avšak v našom prípade sme použili jej modifikáciu. Tá spočívala v zobrazovaní len podčasti konceptového zväzu, kde bol zobrazovaný len jeden hlavný koncept a jemu prislúchajúci rodičia a potomkovia, pričom používateľ bol následne schopný prehľa-dávať daný konceptový zväz kliknutím na jeden zo zobrazovaných uzlov (konceptov), ktorý sa následne nastavil ako hlavný uzol. Príklad Double tree vizualizácie je zobra-zený na Obr. 3.    Obr. 3. Double tree vizualizácia Príspevok o prebiehajúcom výskume 129 4 Záver V práci sme predstavili niekoľko vizualizačných techník a ich využitie pre zobrazo-vanie konceptových zväzov. V rámci našich skúsenosti sa ukázalo, že dynamická vizualizácia len lokálnej časti konceptového zväzu je veľmi vhodná pre prehľadáva-nie, navigáciu a pochopenie konceptového zväzu. Literatúra 1. Ganter, B., Wille, R.: Formal Concept Analysis: Mathematical Foundations. Springer Ver-lag, Berlin (1999) 2. Krajci, S.: A generalized concept lattice. Logic Journal of IGPL 13(5), 543–550 (2005) 3. Medina, J., Ojeda-Aciego, M., Ruiz-Calvino, J.: Formal concept analysis via multi-adjoint concept lattices. Fuzzy Set. Syst. 160, 130–144 (2009) 4. Butka, P., Pocs, J.: Generalization of one-sided concept lattices. Comput. Inf. 32(2), 355–370 (2013) 5. Butka, P., Pocs, J., Pocsová, J.: Reduction of concepts from generalized one-sided concept lattice based on subsets quality measure. Adv. Intell. Syst. Comput. 314, 101–111 (2015) 6. Antoni, L., Krajci, S., Kridlo, O.: Randomized fuzzy formal contexts and relevance of one-sided concepts. LNAI (Subseries of LNCS) 9113, 183–199 (2014) 7. Lengler, R., Eppler, M.: Towards a periodic table of visualization methods for manage-ment. In: Proceedings of the International Conference on Graphic and Visualization in En-gineering (GVE 2007), Clearwater, Florida, pp. 83–88 (2007) 8. Wills, G.: Visualizing hierarchical data. In: Encyclopedia of Database Systems, pp. 3425–3432 (2009) 9. Theron, R.: Hierarchical-temporal data visualization using a tree-ring metaphor. In: Smart Graphics. Springer, Berlin, pp. 70–81 (2006) 10. Itoh, T., Yamaguchi, Y., Ikehata, Y., Kajinaga, Y.: Hierarchical data visualization using a fast rectangle-packing algorithm. IEEE Trans. Visual Comput. Graphics 10(3), 302–313 (2004) 11. Neumann, P., Schlechtweg, S., Carpendale, S.: ArcTrees: Visualizing relations in hierar-chical data. In: Proceedings of EuroVis 2005, pp. 53–60 (2005) 12. Jadeja, M., Shah, K.: Tree-map: A visualization tool for large data. In: Proceedings of 1st International Workshop on Graph Search and Beyond (GSB 2015), pp. 9–13 (2015) 13. Crampes, M., Oliveira-Kumar, J., Ranwez, S., Villerd, J.: Visualizing social photos on a hasse diagram for eliciting relations and indexing new photos. IEEE Trans. Visual Com-put. Graphics 15(6), 985–992 (2009) 14. Holten, D.: Hierarchical edge bundles: visualization of adjacency relations in hierarchical data. IEEE Trans. Visual Comput. Graphics 12(5), 741–748 (2006)  Poďakovanie: Tento príspevok vznikol s podporou VEGA projektu č.1/0493/16, KEGA projektu č.014TUKE-4/2015 a APVV projektu č.APVV-16-0213.    Interaktívna vizualizácia hierarchických štruktúr 130 Annotation:  Interactive visualization of hierarchical structure  Currently, there exist a large amount of data in digital form. They contain information which can be useful for companies or users in many possible ways (in making deci-sions, competitive intelligence, etc.). For that reason, a lot of methods has been pro-posed for their analysis. However, problem is to present result of the analysis in an appropriate form. Visualization is one of the possible ways to solve that problem. In this paper, we focus on the presentation of different visualization techniques of hier-archical structures, which can be obtained for example by Formal Concept Analysis. 

Slovak

Interaktívna vizualizácia hierarchických štruktúr

University of West Bohemia Digital Library

http://dspace5.zcu.cz/bitstream/11025/26349/1/Smatana.pdf

Interaktívna vizualizácia hierarchických štruktúr

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

DSpace at University of West Bohemia

University of West Bohemia Digital Library