知識(shí)可視化在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用

知識(shí)可視化在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用

孫麗波

(曲靖師范學(xué)院, 655011)

摘要：知識(shí)可視化的實(shí)質(zhì)是將人們的個(gè)體知識(shí)以圖解的方式表現(xiàn)出來(lái)，以形成能夠直接作用于人的感官的知識(shí)外在形式，從而促進(jìn)知識(shí)的傳播和創(chuàng)新。文章分析了知識(shí)可視化的概念、工具及其作用，論述了知識(shí)可視化在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：知識(shí)可視化；數(shù)字圖書館；知識(shí)傳播；知識(shí)創(chuàng)新；知識(shí)管理

中圖分類號(hào)：G251

基金項(xiàng)目：曲靖師范學(xué)院招標(biāo)項(xiàng)目(09Y0398)

作者簡(jiǎn)介：孫麗波，女，副教授。

收稿日期：2014-10-14

Application of knowledge visualization in digital library

SUN Li-bo

(Qujing Normal University, Qujing655011, China)

Abstract：The essence of knowledge visualization is to present individual knowledge by the way of diagram for external form of knowledge which can affect human sensors directly, thus promote diffusion and innovation of knowledge. The paper makes an analysis of the definition, tool and function of knowledge visualization and expounds the application of knowledge visualization in digital libraries.

Key words： knowledge visualization; digital library; prospects; knowledge management; knowledge innovation

經(jīng)過(guò)20年的努力，信息可視化技術(shù)的理論研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)從根本上改變了人們表示和理解大型復(fù)雜數(shù)據(jù)的方式，引導(dǎo)人們獲得了新的洞察力和有效的決策力。在學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的過(guò)程中，信息可視化能幫助初學(xué)者克服記憶信息所帶來(lái)的困難，能使人們減少認(rèn)知負(fù)載，增強(qiáng)個(gè)人處理復(fù)雜認(rèn)知問(wèn)題所需的記憶能力。然而，信息可視化方法卻很少與管理者的背景以及知識(shí)管理的生命周期聯(lián)系起來(lái)，這就導(dǎo)致人們很難適應(yīng)新的信息環(huán)境。為了改變這種狀況，信息可視化的使用需要一個(gè)中間的框架結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到知識(shí)傳遞的目的。于是，一種新的可視化技術(shù)——知識(shí)可視化便應(yīng)運(yùn)而生。

1知識(shí)可視化

1.1 概念

知識(shí)可視化是在信息可視化、認(rèn)知科學(xué)等多學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新興研究領(lǐng)域。知識(shí)可視化可以定義為“使用可視化的表現(xiàn)形式提高知識(shí)在至少兩個(gè)或兩組人之間的傳播”。[1]知識(shí)可視化研究的是視覺(jué)表征在提高兩個(gè)或兩個(gè)以上人之間的知識(shí)傳播和創(chuàng)新中的作用。其實(shí)質(zhì)是將人們的個(gè)體知識(shí)以圖解的手段表現(xiàn)出來(lái)，以形成能夠直接作用于人感官的外在表現(xiàn)形式，從而促進(jìn)知識(shí)的傳播與創(chuàng)新。

1.2 工具

知識(shí)可視化工具有：概念圖、思維導(dǎo)圖、認(rèn)知地圖、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、思維地圖。具體如下：(1)概念圖(Concept Maps)。概念圖是指用節(jié)點(diǎn)代表概念，用連接線和連接詞表示概念之間關(guān)系的一種圖示法。它是組織和再現(xiàn)知識(shí)的圖形工具。這種知識(shí)可視化方法最大的優(yōu)點(diǎn)在于：它可以一目了然地表達(dá)出知識(shí)的體系結(jié)構(gòu)(概念及概念之間的關(guān)系)，并且還能突出地表現(xiàn)出知識(shí)體系的層次結(jié)構(gòu)。(2)思維導(dǎo)圖(Mind Maps)。思維導(dǎo)圖最初是20世紀(jì)60年代英國(guó)人托尼· 巴贊(Tony Buzan)創(chuàng)造的一種筆記方法。思維導(dǎo)圖是一個(gè)展現(xiàn)詞、想法、任務(wù)等的圖。這些詞、句子等連接到并且圍繞一個(gè)中心詞或想法展開(kāi)，以表達(dá)語(yǔ)義之間的關(guān)系或信息之間的其他聯(lián)系。托尼·巴贊認(rèn)為思維導(dǎo)圖是對(duì)發(fā)散性思維的表達(dá)。目前思維導(dǎo)圖的應(yīng)用對(duì)象主要是個(gè)人、家庭、教育和企業(yè)。(3)認(rèn)知地圖(Cognitive Maps)。認(rèn)知地圖也被稱為因果圖(Causal Maps)。它是以個(gè)體建構(gòu)理論為基礎(chǔ)而提出的圖形化知識(shí)表示技術(shù)。它將不同的“想法”(idea)作為節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)帶箭頭的連接線把它們連起來(lái)，但連接線上沒(méi)有連接詞，連接線的隱含意思是“因果關(guān)系”或“導(dǎo)致”，且沒(méi)有層次的限制。認(rèn)知地圖主要用于幫助人們規(guī)劃工作，以促進(jìn)人們決策的實(shí)施。(4)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)(Semantic Networks)。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)在心理學(xué)中被定義為詞語(yǔ)或概念的語(yǔ)義相似性或相關(guān)程度。Fisher將其定義為節(jié)點(diǎn)和連接組成的網(wǎng)絡(luò)。它有連接詞但不嚴(yán)格限制在層次結(jié)構(gòu)上。這樣，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)更像概念圖。與概念圖一樣，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)以概念和連接詞為基礎(chǔ)，逐步地形成基本的實(shí)例或命題。Fisher(2000)認(rèn)為語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)可以被看成是多維的，而非二維的。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)非常大，它包含著成百上千的相互關(guān)聯(lián)的概念，而使用者在某一時(shí)刻所看到的概念，其實(shí)只是與中心概念直接關(guān)聯(lián)的分概念。(5)思維地圖(Thinking Maps)。思維地圖是由David Hyerle博士開(kāi)發(fā)的，以幫助人們學(xué)習(xí)的工具。在這種工具中，教師和學(xué)生一共可以使用8種圖，用于幫助閱讀理解和思維技巧的提高，從而解決寫作過(guò)程中的問(wèn)題。這8種圖形都是以基本的認(rèn)知技巧為基礎(chǔ)的。這些技巧包括排序、比較和對(duì)比、歸類和因果推理等。學(xué)生在建構(gòu)知識(shí)時(shí),需使用這8種圖形中的幾種圖來(lái)提高基本的閱讀水平和寫作水平，以增強(qiáng)高級(jí)思維和解決問(wèn)題的能力。

以上五種知識(shí)可視化工具雖然特點(diǎn)各異，形式上也有區(qū)別，但從知識(shí)表達(dá)的角度看，卻有一個(gè)共同之處：都是用圖形的方法來(lái)構(gòu)造、表達(dá)和轉(zhuǎn)化知識(shí)的。

1.3 作用

在可視化空間形式中，為了有效地適應(yīng)復(fù)雜的認(rèn)知需求，用戶個(gè)人知識(shí)的外部表現(xiàn)技術(shù)被用來(lái)促進(jìn)新信息的連貫性描述和結(jié)構(gòu)化知識(shí)的傳遞。知識(shí)可視化可幫助用戶重組、評(píng)價(jià)、描述、傳達(dá)和共同構(gòu)建知識(shí)，還可幫助用戶利用與內(nèi)容和資源相關(guān)的知識(shí)。[2]知識(shí)可視化的主要作用表現(xiàn)在以下五個(gè)方面：

1.3.1 有效解決信息超載問(wèn)題

信息超載是知識(shí)密集組織和信息社會(huì)中的主要問(wèn)題。在現(xiàn)代信息環(huán)境中，信息更新速度的加快，信息量爆炸性的增長(zhǎng)，造成了用戶更大的負(fù)擔(dān)。信息超載會(huì)使用戶產(chǎn)生壓迫感，從而導(dǎo)致用戶學(xué)習(xí)效率降低，甚至使用戶產(chǎn)生厭學(xué)情緒。知識(shí)可視化通過(guò)分析框架、理論和模型來(lái)壓縮大量的信息，從而提高決策性能。[3]

1.3.2 改善工作記憶

工作記憶被認(rèn)為是人類認(rèn)知活動(dòng)的核心之一，是學(xué)習(xí)、推理、問(wèn)題解決和智力活動(dòng)的重要成分。工作記憶能力的高低直接影響人們的學(xué)習(xí)效果。在數(shù)字圖書館中應(yīng)用知識(shí)可視化對(duì)知識(shí)進(jìn)行相應(yīng)的處理，可以極大地改善學(xué)習(xí)者的工作記憶，從而提高學(xué)習(xí)效果。[4]比如利用思維導(dǎo)圖，可將復(fù)雜的知識(shí)以關(guān)鍵詞的形式表示出來(lái)，知識(shí)間的結(jié)構(gòu)通過(guò)不同的顏色和層級(jí)圖示化，可降低工作記憶的資源消耗，使人腦的發(fā)散思維得到很大程度的擴(kuò)展，使長(zhǎng)時(shí)記憶中更深更廣的信息能得以挖掘和提取，以便提供更多工作記憶的提取線索和存儲(chǔ)線索，從而提高學(xué)習(xí)者工作記憶的效率。

1.3.3 有助于知識(shí)傳遞

知識(shí)傳遞是知識(shí)共享的一個(gè)重要組成部分。在知識(shí)可視化過(guò)程中，知識(shí)可視化為視覺(jué)交流科學(xué)提供了一個(gè)系統(tǒng)的方法，這個(gè)方法可以提高知識(shí)傳遞的速度與質(zhì)量。知識(shí)傳遞有個(gè)體之間、群組之間、個(gè)體與群組之間，以及個(gè)體、群組與整個(gè)組織結(jié)構(gòu)之間等幾種不同的情況。面對(duì)每一種情況，知識(shí)可視化作為概念的橋梁，它連接的不僅是思想，而且還連接著部門和職業(yè)群組。這就為知識(shí)的廣泛傳遞創(chuàng)造了有利條件。

1.3.4 有效促進(jìn)知識(shí)的交流與共享

在科學(xué)研究中，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的可視化結(jié)構(gòu)可以幫助用戶清晰地表達(dá)自己的觀點(diǎn)和想法，以便有效地、全面地進(jìn)行知識(shí)的交流和共享。

1.3.5 為知識(shí)管理提供了新的視角

在知識(shí)管理過(guò)程中，知識(shí)可視化使用了圖像的創(chuàng)造力和圖像的柔性布置，即圖像可以根據(jù)用戶的選擇，逐步、詳細(xì)地顯示用戶所需求的信息，從而為知識(shí)的應(yīng)用和創(chuàng)新提供新的解決方式。

2知識(shí)可視化在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用

正因?yàn)橹R(shí)可視化在促進(jìn)知識(shí)的傳播與創(chuàng)新中有著重要的作用，因而它一經(jīng)出現(xiàn)就極大地引起了人們的關(guān)注。國(guó)外在知識(shí)可視化的研究和應(yīng)用方面已經(jīng)有了一定的進(jìn)展，而國(guó)內(nèi)才剛剛開(kāi)始。

2.1 在館藏顯示中的應(yīng)用

隨著館藏資源數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的不斷深入，數(shù)字圖書館資源整合問(wèn)題得到了一定程度的解決。各種網(wǎng)絡(luò)資源與數(shù)據(jù)庫(kù)資源有機(jī)集成了數(shù)字圖書館資源整合的新方向，搜索引擎與數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的操作是其關(guān)鍵內(nèi)容。同時(shí)，現(xiàn)有系統(tǒng)也開(kāi)展了廣泛的知識(shí)融合，包括引文發(fā)現(xiàn)、共引網(wǎng)絡(luò)生成、知識(shí)元挖掘、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、專業(yè)概念詞典建設(shè)等。[5]遺憾的是，現(xiàn)有系統(tǒng)平臺(tái)雖集中了海量資源，但在這些資源的用戶界面中，可視化應(yīng)用明顯不足，以致數(shù)字圖書館的知識(shí)發(fā)現(xiàn)和知識(shí)服務(wù)進(jìn)展十分緩慢。因此，引入知識(shí)可視化技術(shù)，直觀地呈現(xiàn)館藏資源，就成了數(shù)字圖書館知識(shí)服務(wù)的一項(xiàng)重要舉措。

美國(guó)Belmont Abbey學(xué)院圖書館采用Visual Net顯示圖書館館藏是知識(shí)可視化在數(shù)字圖書館應(yīng)用中的一個(gè)案例。Visual Net將Belmont Abbey學(xué)院圖書館的館藏投影到一個(gè)以等級(jí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的可視化主題地圖上，其資料排列順序按國(guó)會(huì)圖書館分類法進(jìn)行。用戶要游覽某個(gè)類目，只需點(diǎn)擊該類目，Visual Net系統(tǒng)即放大該類目的信息，并進(jìn)一步顯示該類目的館藏信息。

英國(guó)哈德斯菲爾德大學(xué)圖書館架位顯示的可視化更勝一籌。該館自動(dòng)化系統(tǒng)可顯示該館每層的平面圖。用戶要查一本書，自動(dòng)化系統(tǒng)就會(huì)顯示該書所在的樓層、書庫(kù)、架位及書籍的分類號(hào)。而且，圖書的位置會(huì)在平面圖上標(biāo)出。這種可視化的虛擬書架游覽，讓讀者找書時(shí)避免了異書同名和書籍版本更新的問(wèn)題，從而極大地方便了讀者。以《Routledgefalmer閱讀器在科學(xué)教育中的應(yīng)用》一書為例，讀者把鼠標(biāo)移至這本書的封面外，就會(huì)出現(xiàn)鏈接注釋：書的全名《RoutledgeFalmer Reder in Science education》和杜威十進(jìn)制分類法的分類號(hào)[507.1ROU]。507為杜威十進(jìn)制分類法的第二級(jí)類目：Education, research & related topics教育、研究和相關(guān)主題。ROU為責(zé)任者名字的縮寫。[6]這種應(yīng)用知識(shí)可視化技術(shù)直觀地呈現(xiàn)館藏資源的服務(wù)方式，深受用戶的歡迎。

以上兩所大學(xué)圖書館通過(guò)知識(shí)可視化技術(shù)，直觀地顯示了圖書館的館藏資源，極大地方便了用戶獲取和閱讀館藏資源。這是值得國(guó)內(nèi)圖書館開(kāi)展知識(shí)服務(wù)所借鑒的。

2.2 在檢索過(guò)程和檢索結(jié)果中的應(yīng)用

檢索過(guò)程和檢索結(jié)果的知識(shí)可視化應(yīng)用，能夠充分挖掘信息的價(jià)值，幫助用戶更好地理解和利用信息。荷蘭Medialab Solutions公司開(kāi)發(fā)的AquaBrowser系統(tǒng)是一種以知識(shí)可視化方式呈現(xiàn)檢索過(guò)程和檢索結(jié)果的瀏覽工具。該系統(tǒng)可以和各大圖書館的自動(dòng)化系統(tǒng)相結(jié)合，以增強(qiáng)信息檢索的快捷能力和檢索結(jié)果的清晰度。芝加哥大學(xué)圖書館、加拿大Vaughan公共圖書館等都采用了該系統(tǒng)。

以芝加哥大學(xué)圖書館采用AquaBrowser系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)具備查詢、可視化顯示和修正檢索詞三大特點(diǎn)。AquaBrowser檢索結(jié)果以主題詞云圖來(lái)顯示。一個(gè)主題詞作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)在中心位置，主題詞的下位類用線呈放射狀展開(kāi)。同時(shí)顯示與檢索主題詞相近或相似的主題詞，并且也有下位類的鏈接。用戶可以從整體上對(duì)主題詞相關(guān)的信息進(jìn)行了解，然后點(diǎn)擊二級(jí)類目，又會(huì)形成以二級(jí)類目為主題詞的新的云圖。這種以主題詞為顯示方式的知識(shí)可視化應(yīng)用，增強(qiáng)了用戶對(duì)信息的理解和利用。

2.3 在數(shù)字圖書館知識(shí)組織中的應(yīng)用

在數(shù)字圖書館知識(shí)協(xié)作的空間里，需要對(duì)知識(shí)組織進(jìn)行可視化，以形成知識(shí)組織圖。這種知識(shí)組織圖可以是概念圖、認(rèn)知地圖、思維導(dǎo)圖或其他可以有效表達(dá)知識(shí)組織的可視化形式。而每個(gè)成員可以采用以上知識(shí)可視化方法來(lái)表達(dá)自己的觀點(diǎn)和思想，或者傳播自己的經(jīng)驗(yàn)和方法，形成一個(gè)或多個(gè)個(gè)人知識(shí)圖，并通過(guò)與其他成員交流，實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)人知識(shí)圖的修正和完善。[7]在此基礎(chǔ)上，再整合多個(gè)個(gè)人知識(shí)圖，以形成集體知識(shí)圖。集體知識(shí)圖可以比較清晰地表達(dá)某一階段或者某一方面的集體知識(shí)，并指導(dǎo)、促進(jìn)知識(shí)的協(xié)同工作。在交流過(guò)程中，所有參與人員和組織之間可實(shí)現(xiàn)高效的知識(shí)整合和共享。

這是一個(gè)循環(huán)反復(fù)的過(guò)程。在交流過(guò)程中，通過(guò)不斷地對(duì)知識(shí)圖進(jìn)行反復(fù)修正，極大地促進(jìn)了成員間知識(shí)的交流和共享，使成員能夠直觀地了解相關(guān)知識(shí)，并記憶、重構(gòu)和應(yīng)用這些知識(shí)，從而使這些知識(shí)成為數(shù)字圖書館知識(shí)體系的一個(gè)組成部分。

2.4 在數(shù)字參考咨詢服務(wù)中的應(yīng)用

目前，知識(shí)可視化在數(shù)字參考咨詢服務(wù)中的應(yīng)用主要是通過(guò)知識(shí)地圖來(lái)實(shí)現(xiàn)的。知識(shí)地圖是一種特殊的概念圖，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖書館知識(shí)資源的可視化配置，能很好地明確知識(shí)資源的分布以及知識(shí)與知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系。

圖書館知識(shí)地圖應(yīng)用于數(shù)字參考咨詢系統(tǒng)的第一步就是要選取和描述知識(shí)元，從知識(shí)元層面研究文獻(xiàn)知識(shí)的計(jì)量與管理，以揭示單篇文獻(xiàn)個(gè)體中的知識(shí)元信息與某領(lǐng)域共性中的知識(shí)結(jié)構(gòu)的鏈接關(guān)系，從而找出信息與知識(shí)導(dǎo)航鏈接的普遍規(guī)律，為用戶提供直接獲取有效知識(shí)而不是大量文獻(xiàn)的有效方法。然后再通過(guò)知識(shí)地圖平臺(tái)對(duì)隱性知識(shí)進(jìn)行交流，從而為知識(shí)組織和創(chuàng)新提供條件。另外，知識(shí)地圖還具有用戶檢索歷史的記錄功能。圖書館參考人員通過(guò)知識(shí)地圖分析用戶檢索記錄，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)其檢索過(guò)程中可能存在的漏檢和誤檢等問(wèn)題，就會(huì)適時(shí)地向用戶提出檢索改進(jìn)的建議。

圖書館知識(shí)地圖的構(gòu)建除了鏈接文獻(xiàn)管理系統(tǒng)的圖書期刊外，還鏈接圖書館已購(gòu)買的各類數(shù)據(jù)庫(kù)信息。在實(shí)際應(yīng)用中，圖書館知識(shí)地圖描述了知識(shí)資源目錄和知識(shí)資源因素款目間的有機(jī)聯(lián)系。[8]圖書館知識(shí)地圖適應(yīng)了各種文獻(xiàn)類型和數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索界面，從而使讀者通過(guò)圖書館數(shù)字參考咨詢的知識(shí)管理平臺(tái)，就能夠直接進(jìn)入各數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)檢索結(jié)果的界面。

3結(jié)語(yǔ)

總之，知識(shí)可視化作為一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，其理論可幫助用戶重組、評(píng)價(jià)、描述、傳達(dá)和共建知識(shí)，以及幫助用戶利用與內(nèi)容和資源相關(guān)的知識(shí)。與國(guó)外相比，我國(guó)數(shù)字圖書館知識(shí)可視化的應(yīng)用雖然還不夠成熟。但是，我們相信，隨著研究的不斷深入和技術(shù)的不斷完善，知識(shí)可視化必將在數(shù)字圖書館中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

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(責(zé)任編輯：朱愛(ài)瑜)