Структура метафоры визуализации
В связи с семиотическим анализом языков визуализации необходимо определение понятий знакового процесса и знаковой системы. Знаковым процессом назовем отношение самого знака, интерпретатора, предрасположенности к определенной реакции на знак, сигнификации знака и контекста, в котором встречается знак. Знаковую систему можно определить как некоторый набор знаков, в котором есть внутренние отношения между знаками, каким-то образом отображающими отношения между денотатами.
Выбор метафоры - это выбор знаковой системы, которая будет использоваться при визуализации. Другая функция метафоры состоит в задание контекста, помогающего правильной интерпретации элементов данного языка визуализации. Таким образом, метафора визуализации обеспечивает понимание отображаемых сущностей прикладной области, а также в создании новых сущностей на базе внутренней логики самой метафоры. Составляющими визуальной метафоры являются порождаемая ею образность и предписываемые ею действия как по изменению визуальных образов, так и по манипуляциям пользователей с визуальными объектами.
Анализ использования систем визуализации указывает на наличие "фокуса" метафоры, обеспечивающего основное воздействие на пользователя визуального языка, порожденного данной метафорой. Иногда фокус метафоры основан на несходстве метафорических и модельных сущностей, или же воздействие метафоры на пользователя происходит за счет помещения объекта метафоры в новый для него смысловой ряд. Отметим возможность отсутствия фокуса в конкретной метафоре, а также заведомую субъективность восприятия фокуса метафоры и возможность его необнаружения конкретным пользователем.
Метафору визуализации можно описать как набор, состоящий из:
- образности метафоры;
- предписываемых метафорой действий по изменению визуальных образов или по манипуляциям пользователей с визуальными объектами (в вырожденном случае эти действия могут сводиться к наблюдению);
- набора уподоблений между модельными и метафорическими сущностями и/или элементами смыслового несовпадения;
- фокуса метафоры, обеспечивающего ее основное воздействие.
Метафора визуализации является источником грамматики, которая в свою очередь должна породить язык и систему на его базе. Следовательно, в описании метафоры должны содержаться ядра словаря, синтаксиса, семантики и прагматики визуального языка. Рассмотрим метафору как некоторую аналогию (или систему аналогий) данной предметной области с другой областью, чьи основные сущности общеизвестны и несут общепринятые смыслы. Применив аналогию (уподобление), мы сразу определяем возможный визуальный словарь, элементы которого имеют общепринятый смысл. Восприятие элементов и фраз на этом языке также предопределено сближениями используемой метафоры. Тоже самое можно сказать и о размещении элементов языка и их методе задания их отношений. Они также в основном предопределены привычным размещением объектов предметной области, использованной в качестве аналогии. Таким образом, язык визуализации можно представить как результат развития ядер словаря, синтаксиса, семантики, и прагматики, содержащихся в описании метафоры.
Теперь отметим тот факт, что одной из актуальных задач в связи с визуализацией программного обеспечения является задача поиска, и/или построения визуальных метафор. В литературе часто встречаются указания на необходимость поиска "хороших" визуальных метафор. Действительно, от их удачного выбора во многом зависит успех или неудача системы.
Существует подход к описанию метафоры, основанный на системе фреймов, члены которых на первый взгляд кажутся совершенно различными. Ниже описывается процесс построения визуальных метафор, основанный на подходе, во многом подобном этому подходу.
Процесс порождения метафор включает в себя на первом этапе выделение основных объектов, характеристик, состояний и событий реального процесса, а на втором - подбор визуальных объектов с характеристиками, соответствующими характеристикам реальных объектов. Существует интересный опыт визуализации понятий операционных систем, параллельных и распределенных систем и их элементов с помощью бытовых аналогий. Используемые образы характеризуются разной степенью стилизации - реалистические изображения вращающегося магнитного диска, схемы и временные диаграммы, примитивные абстрактные образы. Степень стилизации влияет на восприятие, и не всегда более реалистичная картинка лучше, так как за деталями могут теряться как раз те понятия, освоение которых и является целью обучения. Иногда для визуализации тех или иных понятий используются образы из другой сферы деятельности, чем изучаемый предмет. Например, для демонстрации понятий синхронизации, взаимного исключения, параллельности, семафоров и т.д. была использована модель водопровода с баками, трубами и задвижками. Преимуществом такого подхода является апелляция к обыденному человеческому опыту и активизация интереса, что облегчает понимание и усвоение принципиальных моментов исходного процесса. К недостаткам такого подхода можно отнести потерю деталей и некоторых специфических понятий, аналоги к которым не удалось подобрать в выбранной сфере, необходимость сопоставления понятий из разных сфер в процессе обучения, а также появление дополнительных и нежелательных аналогий, связанных с обыденными метафорами.
Таким образом, можно заметить, что применение естественных образов, не всегда помогает однозначной и быстрой интерпретации фраз визуального языка, используемого системой. В литературе отмечается изменчивость способов представления объектов в связи с изменением их физической природы. Классическим примером этого служит изменение формы представления понятия "файл". В 50-ые годы применялись картинки, изображающие ящик картотеки. Позднее использовалось обобщенное изображение магнитного диска, потом файл, представлялся пиктограммой "пятидюймовая дискета." (Теперь образ дискеты используется для представления команды "запись файла".)
Кроме этого можно рассмотреть подход основанный на идее формального порождения метафоры. Однако на этом пути встает ряд нерешенных проблем, например, необходимость вычленения и формального описания сущностей прикладной области, формализации понятия метафоры как отображения смыслов и т.п. Поэтому полноценного результата пока не получено. Далее приведены соображения, позволяющие развить идеи формального порождения метафор.
Рассмотрим несколько взаимнодополнительных подходов к формализованному описанию визуальной метафоры.
При первом из них метафора описывается как набор:
I,M,S,F,
где
I - множество образов i - образность, порождаемая метафорой;
M - набор действий m - действия, предписываемые метафорой по изменению визуальных образов и/или по манипуляциям пользователей с визуальными объектами причем в вырожденном случае эти действия могут сводиться к наблюдению o;
S - набор s, являющийся объединением уподоблений между модельными и метафорическими сущностями, а также элементами смыслового несовпадения;
F - фокус метафоры, обеспечивающий ее основное воздействие.
Второй подход предполагает описание метафоры как отображения J множества [E] сущностей прикладной области на [O] множество динамических визуальных объектов языка системы визуализации, то есть
J([E])=[O].
Далее, введем [E], [O] - множества смыслов содержащихся в [E], [O], соответственно.
[E] и [O] принадлежат SEN.
Пусть Ms - мера близости на SEN. Тогда если Ms([E]) близка к Ms([O]), то метафора J удачна.
Третий подход основывается на том, что визуальная метафора является источником грамматики, которая в свою очередь должна породить язык и систему на его базе. Следовательно, в описании метафоры должны содержаться ядра словаря, синтаксиса, семантики и прагматики визуального языка.
Рассмотрим метафору как некоторую аналогию (или систему аналогий) данной предметной области с другой областью, чьи основные сущности общеизвестны и несут общепринятые смыслы. Применив аналогию (уподобление), мы сразу определяем возможный визуальный словарь, элементы которого имеют общепринятый смысл. Восприятие элементов и фраз на этом языке также предопределено сближениями используемой метафоры. Тоже самое можно сказать и о размещении элементов языка и их методе задания их отношений. Они также в основном предопределены привычным размещением объектов предметной области, использованной в качестве аналогии. Таким образом, визуальный язык VL можно представить как результат развития DC ядер словаря, синтаксиса, семантики, и прагматики (соответственно Cd, Csin, Csem, Cp), содержащихся в описании метафоры.
В качестве элементарного примера использования описанного выше подхода проанализируем известную метафору блок-схемы, примененную Дж. фон Нейманом еще на заре компьютерной эры, и активно используемую и при документировании проектов, и во многих визуальных языках программирования в качестве метода представления графа потока управления программы.
Метафора блок-схемы достаточно жестко определяет все возможные языки, построенные на ее базе. Очевидно, что проектируемый визуальный язык должен быть диаграмматическим языком, основанным на потоке управления. Набор образов для представления программных конструкций диктуется, если не существующими стандартами на блок-схемы, разработанными в различных странах, то традицией. Методы соединения и размещения на экране также четко определены самим понятием блок-схемы, как графа потока управления программы.
Видно, что сам ответ на вопрос, что же такое блок-схема определяет (в основном) визуальные языки, построенные на базе этой метафоры. Конечно, богатые метафоры, базирующиеся на сложных аналогиях, не настолько жестки и дают большую неопределенность и свободу выбора при разработке визуального языка. Поэтому необходимо формализованное описание метафоры, в которое следует включать и описание соответствующих ядер.
Наконец, можно получить описание качественных характеристик метафоры как функции-отображения, то есть получить вид зависимостей адекватности в визуализации от языка, а также соответствующей прикладной области и типа пользователей экспериментальным путем. В этом случае возникает проблема построения экспериментальной системы, а затем сбора и обработки экспериментальных данных. Путь к порождению метафор - экспериментальное изучение адекватности в визуализации и визуальной выразительности. При этом в качестве промежуточного результата возможно создание некоторой среды с элементами экспертной системы, основывающейся на анализе визуальных метафор и предлагающей решения по выбору визуальной метафоры. Примеры подобных рекомендаций для визуальных языков можно найти, в частности, в работах, посвященных автоматизации проектирования графических методов представления информации, включая выбор цветов для систем визуализации.
Предложенные методы семиотического анализа языков систем визуализации программного обеспечения позволяют оценивать их с точки зрения применимости для тех или иных задач визуализации. Понятие визуальной метафоры, описание ее структуры и подходы к построению новых метафор должны послужить основой для качественной оценки систем визуализации.
|
