“水”符號的可視化及視覺表征的交互研究*

許莉鈞 ，周豐

(1.南京工程學(xué)院 藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院，江蘇 南京 211100；2.東華大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 工業(yè)設(shè)計(jì)系，上海 201620)

從古至今，人類對于水的親身體驗(yàn)和感性認(rèn)知，最初以點(diǎn)、線、面、色彩組成的圖像符號來表達(dá)，最終發(fā)展成為今天波瀾壯闊的水圖像符號世界。從符號學(xué)的觀點(diǎn)看來，符號就是意義的表達(dá)，符號學(xué)即意義學(xué)(Significs)[1]2—8，“文化之水”所表達(dá)的意義是人類文明中不可或缺的組成部分。在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活等各種場合，與水相關(guān)的材料及用途的指示往往是借助非語言類記號[2]11—16。記號(Symbol)、“象形圖形”能夠起到非語言類交流的作用，是通俗易懂的可視化手法。

20世紀(jì)80年代信息化開始快速發(fā)展，人類進(jìn)入后工業(yè)社會，許多抽象概念人們需要借助圖示的方法進(jìn)行理解。水的文化符號意義包含了先民樸素的自然觀，即對自然之水的認(rèn)知與理解。在知識創(chuàng)新的時(shí)代呈現(xiàn)這些傳統(tǒng)文化符號之“水”，需要展開知識可視化(Visualization)視覺表征的探索。

一、文化符號之“水”的知識可視化

人類在與水的頻繁接觸中，建立了語言文化中豐富的符號之“水”的寶庫。這些符號采用比喻或象征等修辭手法表達(dá)豐富的文化之水的內(nèi)涵。[3]22—28文化符號之“水”是看不見、摸不著的抽象知識，通過文字符號和圖形相結(jié)合的方式進(jìn)行可視化表達(dá)，易于被大多數(shù)人理解與接受。知識表征(Knowledge Representation)是符號表征的一種具體運(yùn)用形式，適用于表達(dá)抽象的情感、觀念，傳遞抽象的知識，便于人類文化的傳播。知識表征能探索由人類文化所沉淀下來的符號之“水”在大腦中的儲存和組織形式，并進(jìn)行有效的知識管理。

“知識可視化”的研究最早出自Martin J.Eppler 和 Remo A.Burkhard，他們指出，“知識可視化領(lǐng)域以視覺表征在改善至少兩個(gè)人之間的知識創(chuàng)造和知識傳播”，同時(shí)指出，知識可視化是構(gòu)建和傳達(dá)復(fù)雜見解的所有圖式的手段。[4]12—16其哲學(xué)基礎(chǔ)是由伽達(dá)默爾(Hans-Geory Gadamer)、海德格爾(Matin Heidegger)和里克爾(Rainer Maria Rilke)等思想家發(fā)展而來的解釋學(xué)。

由于文化符號之“水”浸透于日常生活的方方面面，涉及面極廣，從天文到地理以至于人類精神領(lǐng)域，都可以找到它的蹤跡。因此，無法按照博物學(xué)(Natural history)及分類學(xué)的方法對其進(jìn)行歸納整理。根據(jù)人的聯(lián)想認(rèn)知，將文化符號之“水”的知識可視化以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或樹狀等級結(jié)構(gòu)等的圖式化方式加以呈現(xiàn)以完成視覺表征，這種文化符號之“水”圖式表現(xiàn)的具體化過程，也就是對與水相關(guān)知識的理解過程，能起到傳播“水”的經(jīng)驗(yàn)知識的作用。

二、文化符號之“水”的可視化表現(xiàn)手法

以思維導(dǎo)圖(Mind Map)、“KJ法”、Wordnet及語義網(wǎng)絡(luò)(Semantic Network)的方式探索文化符號之“水”可視化知識表現(xiàn)手法，通過這些可視化手法呈現(xiàn)文化符號之“水”的符號間的構(gòu)造關(guān)系、知識組織及階層分類。

(一)思維導(dǎo)圖(Mind Map)的文化符號之水的表達(dá)

我們可以借助MindManager、Mind Mapping等軟件工具，以發(fā)散式思考(Divergent thinking)探索文化生活中的符號之“水”。以“水的文化符號”為題的思維導(dǎo)圖重視圖文并重的技巧，把各級主題以相互隸屬及相關(guān)的層級圖的形式表現(xiàn)出來，“水的文化符號”相關(guān)主題關(guān)鍵詞與圖像、顏色等記憶鏈接的建立，是一種將發(fā)散式文化符號之“水”具體化的過程。

圖1 水的文化符號的思維導(dǎo)圖(MindManager)

如圖1所示，圖中任何與水相關(guān)的文化符號都可以看作一個(gè)思考中心，并由此中心向外發(fā)散出多個(gè)枝節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)枝節(jié)點(diǎn)代表與中心主題相聯(lián)系的一個(gè)聯(lián)結(jié)，而每一個(gè)聯(lián)結(jié)又可以成為另一個(gè)中心主題，再向外發(fā)散出多個(gè)枝節(jié)點(diǎn)，呈現(xiàn)出平面放射狀結(jié)構(gòu)。以“水的文化符號”為主題展開的思維導(dǎo)圖，是對水的文化符號(知識)的視覺化表征形式的實(shí)踐和探索。

(二)采用“KJ法”向水的上位概念符號的整理

采用創(chuàng)造技法“KJ法”(川喜田二郎[5]10—18)，根據(jù)水的概念符號與概念符號間的認(rèn)知距離，將文化符號之“水”向上位概念符號進(jìn)行整理。文化符號之“水”的“KJ法”步驟是：首先，結(jié)合頭腦風(fēng)暴法 (Brain-storming)對水的文化符號進(jìn)行自由聯(lián)想，勾起參與者對生活中文化符號之“水”的回憶，并制成小卡片；根據(jù)參與者表現(xiàn)出的文化符號之“水”的概念，根據(jù)概念與概念在認(rèn)知上的關(guān)系，把意義接近的概念放在一起；以這種方法對水的文化符號逐步向上位概念符號進(jìn)行收縮，并進(jìn)行知識可視化實(shí)踐。具體方法如圖2所示。

Step1：符號之水的概念符號的收集

Step2：向上位概念整理一

Step3：向上位概念整理二

Step4：向上位概念整理三圖2 采用“KJ法”向水的上位符號概念的整理過程

“KJ法”最初是學(xué)者們在多年的野外考察中總結(jié)出來的一套科學(xué)發(fā)現(xiàn)方法，并影響教育、管理等眾多領(lǐng)域。“KJ法”實(shí)行過程的關(guān)鍵之處在于決定概念A(yù)與概念B是否同屬于一組，這是憑借概念符號間認(rèn)知上的關(guān)系，而不是由先入觀的范疇所決定。圖2是以“KJ法”對文化符號之“水”(概念符號)做了收縮思考(Convergent Thinking)的可視化表征的整理過程。

(三)文化符號之“水”的WordNet與語義網(wǎng)絡(luò)的知識表達(dá)

WordNet是由普林斯頓大學(xué)的心理學(xué)家、語言學(xué)家和計(jì)算機(jī)工程師聯(lián)合設(shè)計(jì)的一種基于認(rèn)知語言學(xué)的知識庫(圖3)。將WordNet詞匯概念空間中概念與概念進(jìn)行連接，可以形成語義網(wǎng)絡(luò)。WordNet詞匯概念空間對水的注釋分為名詞注釋與動詞注釋。作為名詞，符號之“水”代表的意義包括無色無嗅無味的液體、地球表面覆蓋著的水(如河流、湖泊或海洋之水)、供水系統(tǒng)、構(gòu)成宇宙的四個(gè)元素之一、尿排泄及維系生命的液體等。作為動詞，符號之“水”代表的意義包括灌溉、供給水、澆水、口水流出及充滿淚水等。

圖3 Wordnet與語義網(wǎng)絡(luò)的知識表達(dá)

J.R.Quillian(1968年)提出了語義網(wǎng)絡(luò)的概念，直接而明確地表達(dá)概念的語義關(guān)系，模擬人的語義記憶和聯(lián)想方式。圖4是采用Visual Thesaurus軟件工具生成的水的語義網(wǎng)絡(luò)，與WordNet詞匯概念空間的注釋概念與概念之間關(guān)系基本一致。WordNet在知識工程(Knowledge Engineering)研究領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。除了WordNet之外，還有斯坦福大學(xué)開發(fā)的本體論編輯器Protégé等其他工具可用于知識可視化表達(dá)。

(四)水的知識本體與可視化表征

“水”的概念符號，旨在以知識本體論(Ontology)展開的應(yīng)用于水資源管理及地球地理及生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域的工學(xué)研究。

圖4 文化符號之水的語義網(wǎng)絡(luò)(Semantic Network)

“本體論”一詞來自1613年德國哲學(xué)家R.Goclenius編寫的《哲學(xué)辭典》，它將希臘語的“存在”(Onto)與“學(xué)問”(Logs)二詞合并為“Ontologia”即英文“ontology”，意指一切事物的自然法則及基本特征。亞里士多德(Aristotle)認(rèn)為本體即是探討一切事物的存在或生存(Existence of Being)本身的學(xué)問，事物存在的范疇體系可以從實(shí)體、數(shù)量、關(guān)系、行為、熱情、空間、時(shí)間等范疇進(jìn)行探討。由于知識本體可以解釋所有事物或概念的本質(zhì)、屬性與關(guān)系，適用于人類知識的組織與呈現(xiàn)，后來衍生應(yīng)用于包括人工智能、電腦科學(xué)、圖書館信息學(xué)等各學(xué)科領(lǐng)域。目前，有關(guān)水知識本體的研究多關(guān)注水資源管理、社會生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域。

1.水的知識本體在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用

臺灣學(xué)者吳育美在《知識本體在水質(zhì)感測網(wǎng)之應(yīng)用》一文中，將水的相關(guān)屬性(屬性、pH值等)及衍生物，根據(jù)本體論的范疇進(jìn)行概念分類(圖5)[6]107—134。

圖5 概念分類圖

概念分類有助于知識本體結(jié)構(gòu)化地呈現(xiàn)各項(xiàng)概念的關(guān)系。知識本體通過概念間關(guān)系來說明對象的世界，代表性的概念間關(guān)系包括一般與特殊的關(guān)系、全體與部分的關(guān)系、屬性關(guān)系等。一般與特殊的關(guān)系中有上下位關(guān)系(Is_a)，例如植物是生物的下位概念。圖6中“感測網(wǎng)系統(tǒng)”是“監(jiān)測項(xiàng)目”的下位概念?！拔廴境潭取迸c“影響情形”是因果關(guān)系，如 Is_a、Has_Cause、Has_Location、Has_Degree、Has_Action概念間關(guān)系的表示，這樣的構(gòu)成能夠與各類異構(gòu)造數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)合，有效地監(jiān)測水質(zhì)情況。類似的研究有水資源數(shù)據(jù)集成、基于本體論的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的研究與開發(fā)等等。

圖6 感測器監(jiān)測資料模擬各概念關(guān)系

2.基于“SS—SESs”探索“水、能源、糧食”間的關(guān)聯(lián)

基于可持續(xù)發(fā)展科學(xué)(Sustainability Science：SS)和社會生態(tài)系統(tǒng)(Social Ecological Systems：SESs)領(lǐng)域，即“SS—SESs”的水的知識本體可視化表征(圖7)，可以探索以“水”為中心的概念如何到達(dá)“糧食”“能源”相關(guān)概念的因果連鎖關(guān)系。其中，“農(nóng)業(yè)”“人類生活”兩個(gè)概念與“水”“能源”“糧食”等所有概念連接并處于中心地位。從相關(guān)語義來看，“水”與“送水”

圖7 水—能源—糧食的語義關(guān)聯(lián)的生成圖例

“水力發(fā)電”“糧食生產(chǎn)”屬于交換關(guān)系。從“農(nóng)業(yè)”開始，與系統(tǒng)輸入的“灌溉用水”“水力發(fā)電”等有交換關(guān)系，并顯示出對糧食生產(chǎn)所產(chǎn)生的影響。通過概念間的連鎖可以發(fā)現(xiàn)“水”—“?！薄皾O業(yè)”之間的關(guān)系。[7]68—74

三、文化符號之“水”的知識傳達(dá)

(一)文化符號之“水”與本土知識

如今，大規(guī)模開發(fā)利用自然所帶來的水污染等環(huán)境危機(jī)頻頻出現(xiàn)，人類社會面臨著如何實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的難題。文化符號之“水”作為經(jīng)驗(yàn)知識的載體，教導(dǎo)人們敬畏自然，它是與自然、與社會和諧相處的合理的生產(chǎn)生活方式，是地域生態(tài)文化中自然而然生成的本土知識(Indigenous Knowledge)[8]51—60。例如，《本草綱目》中就自然之水有眾多的分類，古代中醫(yī)中憑借經(jīng)驗(yàn)知識所分類的水有露水、甘露、臘雪、流水、屋漏水、溫湯、鹵水等三十種，各種水各盡其用，以幫助人們緩解病痛；納西族、白族、壯族、傣族等民族都產(chǎn)生了不同形式的水崇拜習(xí)俗，人們在社會生活中的各種行為禮儀規(guī)范有著天人合一的深刻寓意，對地區(qū)生態(tài)的保護(hù)也有極其重要的作用。因此，通過文化符號之“水”的知識可以深度了解先民的智慧。

(二)知識構(gòu)成系統(tǒng)的“SECI模型”與文化符號之“水”

圖8 SECI模型

文化符號之“水”的特征在于它是直觀感受的知識、經(jīng)驗(yàn)的知識，是沉淀在民族心理中的潛意識。例如：氣象諸神靈與符號之“水”有雨神、云神、虹神、風(fēng)神、雷神、閃電神、龍等，古代的詩詞、諺語、民間傳說都存在豐富的文化之水的內(nèi)容[9]143—148。根據(jù)知識的相互轉(zhuǎn)化的“SECI模式”(圖8)(野中郁次郎，2008)，文化符號之“水”往往以內(nèi)隱知識(Tacit Knowledge)[10]22—36的形式存在于人們的行為、程序性記憶之中。把內(nèi)隱的知識轉(zhuǎn)化為可以記述的顯性知識，離不開記述隱喻的方法和手段。

中國成語中的符號之“水”有：水到渠成、柔情似水、狂風(fēng)怒潮、風(fēng)起浪涌、波濤澎湃、飲水思源、車水馬龍、碧海藍(lán)天、水性楊花、覆水難收、白浪滔天，等。中國諺語中的符號之“水”有：逆水行舟，不進(jìn)則退；落花有意，流水無情；男人是泥做的骨肉，女人是水做的骨肉，等。中國詩詞中的符號之“水”有“遠(yuǎn)看山有色，近聽水無聲”(〔唐〕王維《畫》)；“花自飄零水自流，一種相思，兩處閑愁”(〔北宋〕李清照)《一剪梅》；“問君能有幾多愁，恰似一江春水向東流”(〔南唐〕李煜《虞美人》)，等。名言中的符號之“水”有：“人不能兩次踏入同一條河流”(〔古希臘〕赫拉克利特)；“知者樂水，仁者樂山，知者動，仁者靜，知者樂，仁者壽”(〔春秋〕孔子《論語·雍也篇》)等。哲學(xué)中的符號之“水”有“上善若水，水善利萬物而不爭，處眾人所惡，故幾于道；天下莫柔弱于水，而攻堅(jiān)強(qiáng)者莫之能勝，以其無以易之”(《道德經(jīng)》，〔春秋〕老子)，等。擬聲詞的水有：汩汩流水聲、嘩嘩瀑布聲、嘀嗒滴水聲、淙淙流水聲、潺潺流水聲、叮咚、淅瀝瀝、咕咚、霎霎、涓涓、湍湍、涔涔、滔滔、潺潺，等。

文化符號之“水”真實(shí)地反映著人類對世界以隱喻為核心的認(rèn)知特點(diǎn)。在21世紀(jì)的今天，抓住民族傳統(tǒng)文化的核心價(jià)值，對知識創(chuàng)新及文化決策有著深遠(yuǎn)意義。

四、文化符號之“水”的信息圖交互

“觀念”原本是佛教用語，與impression、sense、idea、concept、perception、conception等含義類似，是指人們在精神層面上對事物的思考及認(rèn)知意識。我們可以通過信息圖的方式對文化背景下水形成的觀念進(jìn)行可視化的交互傳達(dá)。

信息圖(Inforgrapic)是information和graphic的組合，對于內(nèi)容復(fù)雜、難以形象表述的知識，可以以信息可視化的方式，通過圖像明晰地呈現(xiàn)出來[11]18—32。信息圖采用點(diǎn)、直線、曲線、簡單形狀以及其他基本圖形元素進(jìn)行視覺表征，快速、準(zhǔn)確地呈現(xiàn)可視化的信息，這有利于人對知識的理解、決策和傳播。文化背景下形成的水的觀念是主觀性的，是屬于難以形象表述的知識。以下內(nèi)容探索水的信息圖的表達(dá)方式。

信息圖(Inforgrapic)是通過認(rèn)知科學(xué)、設(shè)計(jì)和藝術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域的交叉所形成的概念，現(xiàn)以Infograpic中圖解(Diagram)的方式進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，表現(xiàn)觀念之水。圖9至圖12是通過圖示的方法把握觀念之水，明確地表現(xiàn)對水的不同理解。

圖9中，觀念之水的知識可視化表達(dá)是將水分為物質(zhì)之水與精神之水。物質(zhì)之水與精神之水分別對應(yīng)物理之水與思想之水。物理之水則升華為文學(xué)之水，以我們生活中的歌謠、諺語、詩詞等方式呈現(xiàn)；文學(xué)之水則升華為思想之水，宗教、道德、精神領(lǐng)域與水相關(guān)的內(nèi)容屬于思想之水。

圖10中，觀念之水的知識可視化表達(dá)是將水歸納為柔、靜、韌、深、暴等五個(gè)維度，并由此展開知識可視化呈現(xiàn)。

圖11中，觀念之水分為“自然之水”與“情感之水”兩極，與“情感之水”靠近的是宗教、詩歌、音樂之水；與“自然之水”靠近的是物理、化學(xué)、水文水利之水；中間的平面是顏色之水、形態(tài)之水、美學(xué)之水等內(nèi)容空間。

圖9 觀念之水的知識可視化表達(dá)案例一

圖10 觀念之水的知識可視化表達(dá)案例二

圖11 觀念之水的知識可視化表達(dá)案例三

圖12中，觀念之水的知識可視化呈現(xiàn)是將文化符號之“水”分為賦、緣、德、智四個(gè)維度，在認(rèn)知上與賦、緣、德、智接近的內(nèi)容分別靠近各個(gè)方面。

圖13曼陀羅(Mandala)[12]160—161是一種具有象征意義的圖式，嚴(yán)格意義上的曼陀羅圖需要對稱、統(tǒng)一、整體化的結(jié)構(gòu)。圖13中觀念之水的曼陀羅圖式，將觀念之水文化分為物理、地域、文學(xué)、美學(xué)、哲學(xué)五個(gè)維度，并將五個(gè)維度繼續(xù)細(xì)分，最后對應(yīng)具體的實(shí)物，形成對文化符號之“水”的理解。

圖12 觀念之水的知識可視化表達(dá)案例四

圖13 觀念之水的“曼陀羅圖式”

圖14 觀念之水的“卡巴拉圖式”

圖14是對觀念之水的“卡巴拉圖式”探索，為樹狀的Infographic。從古代人類對樹的崇拜、達(dá)爾文解釋生命進(jìn)化采用的系統(tǒng)樹到對各種信息(如家譜)的分類，都與樹狀模型密切相關(guān)。樹是最早用來表達(dá)一系列概念的知識可視化視覺表征的方法，又是當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)圖的源頭，這種常用的從主干生長出來的所有分支模型通常用于表現(xiàn)信息的層次，是人類解釋世界的方法。[13]26—40圖中用了十個(gè)概念符號(力量、深沉、哲理、情誼、智慧、和平、歡快、靜謐、詩境、柔美)代表水的特性，概念間則形成與水相關(guān)的獨(dú)特意境。

五、結(jié)論

本文采用了思維導(dǎo)圖、WordNet及語義網(wǎng)絡(luò)、“KJ法”，對文化符號之“水”進(jìn)行知識表征方式的交互探索，這些探索有利于符號之“水”的知識組織與重構(gòu)，有利于進(jìn)行有效的管理與傳播。

文化符號之“水”存儲了歷史上沉淀下來的大量與水有關(guān)的信息，這些信息是人類文明進(jìn)程中經(jīng)驗(yàn)與智慧的結(jié)晶。本文以知識載體——語言概念符號，進(jìn)行文化符號之“水”的知識可視化視覺表征的交互探索，這些探索可以豐富后工業(yè)化時(shí)代現(xiàn)代傳媒景觀世界中水的圖像符號的內(nèi)容。

在對“觀念之水”進(jìn)行知識可視化視覺表征的交互探索中，本文采用“曼陀羅圖”“卡巴拉圖”等信息圖的方法來把握抽象的“觀念之水”，并解釋“觀念之水”的內(nèi)容。通過加工和運(yùn)用文化符號之“水”來表征并解釋外界事物之“水”，輔助人的大腦進(jìn)行記憶和理解，人腦通過視覺表征將直觀的“視覺圖形”儲存進(jìn)大腦，轉(zhuǎn)化為“意識圖形”。這一過程是基于人類的大腦存在對圖像符號的認(rèn)知進(jìn)化的生物學(xué)基盤。

由于地球上的淡水資源的有限，今天，水依舊是人類現(xiàn)代文明進(jìn)程中的薄弱環(huán)節(jié)。對水的知識可視化及視覺表征進(jìn)行交互探索與實(shí)踐，促使人類形成正確的觀念之水概念，進(jìn)行有效的節(jié)水教育勢在必行。