人工智能技術(shù)在信息可視化設(shè)計中的應(yīng)用探討

◇王 洋

隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的不斷發(fā)展，人工智能技術(shù)、空間技術(shù)、能源技術(shù)等新型技術(shù)興起，人工智能技術(shù)在信息可視化設(shè)計中的應(yīng)用也面臨新的挑戰(zhàn)。本文主要探討二者之間的聯(lián)系，以及人工智能技術(shù)在信息可視化設(shè)計中的應(yīng)用。

一、人工智能概述

20世紀(jì)70年代以來，世界三大尖端技術(shù)興起，這三大尖端技術(shù)是人工智能、能源技術(shù)和空間技術(shù)。其中人工智能是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展過程中的必然產(chǎn)物，在不同的領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。人工智能是計算機科學(xué)的一個分支，是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的科學(xué)技術(shù)。人工智能發(fā)展速度迅猛，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于相關(guān)學(xué)科中，取得了顯著的應(yīng)用成果。人工智能這一技術(shù)也逐漸發(fā)展成熟，形成了獨立的分支，如機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理等，并應(yīng)用于各種人類無法完成的復(fù)雜任務(wù)中。

二、信息可視化設(shè)計概述

（一）信息可視化設(shè)計的理論支撐

人們獲取信息的主要方式就是眼睛，即通過眼睛直觀地觀察事物，進而反饋相關(guān)信息至大腦，以此獲取信息?？梢哉f，眼睛是信息獲取的主要方式，但并不是唯一的方式。其他器官也可以對外界信息進行接收，比如耳朵可以聽到聲音、鼻子可以識別氣味、嘴巴可以感受味道等。根據(jù)信息傳播理論，眼睛會將視覺信息轉(zhuǎn)化為圖像，并將所接收的內(nèi)容以立體化的方式在視覺皮層上展示，以此促進信息提取率的提升。而信息可視化設(shè)計可以將復(fù)雜和特殊的程序簡單化，將信息轉(zhuǎn)變成圖像，方便人們直觀觀察，便于人們理解和記憶。該設(shè)計可以直觀地進行數(shù)據(jù)展示，使人們看到表面現(xiàn)象下的深層內(nèi)涵。

（二）信息可視化設(shè)計的研究基礎(chǔ)

1987年，美國國家科學(xué)基金會召開的“科學(xué)計算領(lǐng)域之中的可視化”研討會提出科學(xué)可視化的概念。在信息可視化的發(fā)展過程中，科學(xué)可視化的產(chǎn)生與發(fā)展起了決定性的推動作用。1989年，斯圖爾特·卡德、約克·麥金利和喬治·羅伯遜提出信息可視化概念。之后信息可視化設(shè)計、數(shù)據(jù)分析逐漸在數(shù)據(jù)處理和科學(xué)文獻統(tǒng)計中廣泛應(yīng)用。在中國綜合國力不斷增強的背景下，可視化設(shè)計的發(fā)展成熟度不斷提升，在可視化設(shè)計領(lǐng)域，圖像處理技術(shù)和圖片生成技術(shù)快速發(fā)展并得到廣泛應(yīng)用。隨著信息可視化設(shè)計研究的不斷推進，大量數(shù)據(jù)和研究表示，人工智能技術(shù)與信息可視化設(shè)計之間存在密切聯(lián)系，人工智能技術(shù)在信息可視化設(shè)計中逐漸得到應(yīng)用。

三、人工智能技術(shù)與信息可視化設(shè)計的聯(lián)系

（一）人工智能技術(shù)推動信息可視化設(shè)計發(fā)展

新時代，人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域尤為廣泛，并且該技術(shù)與云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)具有很強的關(guān)聯(lián)性。人工智能中智能編程技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展是大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而數(shù)據(jù)是人工智能發(fā)展的基石，算法是人工智能發(fā)展的重要引擎和推動力，在大量數(shù)據(jù)資源的支持下，人工智能才能實現(xiàn)更好的發(fā)展。通過精細化的數(shù)據(jù)模型研究，可以發(fā)現(xiàn)，人工智能的應(yīng)用場景與海量數(shù)據(jù)密切相關(guān)?？梢哉f，大數(shù)據(jù)技術(shù)對人工智能的發(fā)展具有重要的推動作用。在數(shù)字化時代下，以大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的先進技術(shù)已經(jīng)在信息可視化設(shè)計過程中被廣泛應(yīng)用。當(dāng)前各個行業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，極大程度推動了行業(yè)發(fā)展，并為設(shè)計企業(yè)創(chuàng)新奠定了良好的基礎(chǔ)。對于信息可視化設(shè)計行業(yè)而言，人工智能技術(shù)具有兩個方面的重要作用。

1.促進信息傳播

在新媒體時代下，大眾傳播形式日益豐富，傳統(tǒng)的信息傳播方式無法滿足大眾對信息傳播的實際需求，其主要存在以下三點不足：第一，信息傳播流程復(fù)雜度較高；第二，信息傳播形式會受到社會不穩(wěn)定因素的影響；第三，受眾很難依據(jù)自身喜好選擇自己喜歡的網(wǎng)絡(luò)信息資訊。人工智能技術(shù)的發(fā)展，極大程度地對單向信息傳播形式進行了改變，多樣化的信息傳播形式為群眾提供了信息選擇的機會。當(dāng)前，受眾的文化素養(yǎng)不斷提升，傳統(tǒng)單一的信息傳播形式已經(jīng)不能滿足受眾的信息需求。人工智能技術(shù)的發(fā)展，能夠改變傳統(tǒng)的信息傳播方式，推動新媒體的發(fā)展。從實際需求出發(fā)，準(zhǔn)確對受眾進行定位，利用人工智能技術(shù)，創(chuàng)新信息可視化設(shè)計形式，能夠增強受眾與信息之間的互動性。新媒體時代，人工智能技術(shù)發(fā)展迅速，信息傳播形式十分多樣，信息可以文字、圖片、視頻、音頻等形式呈現(xiàn)，從而得到廣泛傳播。借助人工智能技術(shù)進行信息可視化設(shè)計，可以提升信息傳播效果，擴大信息傳播范圍。在人工智能技術(shù)的加持下，會形成多樣化的信息可視化設(shè)計語言，吸引受眾的注意力。

在信息傳播領(lǐng)域，人工智能技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在以下三個方面：第一，改變信息可視化設(shè)計的傳播載體，即設(shè)計師不需要拘泥于對客觀事物的再現(xiàn)，可以將關(guān)注點放在真實情感的表達上；第二，創(chuàng)新傳統(tǒng)的信息可視化設(shè)計模式，以全新的信息可視化設(shè)計方式對原本的信息傳遞方式進行改變，有利于提升受眾的視覺體驗；第三，人工智能技術(shù)的應(yīng)用，可以拓展信息傳播空間，創(chuàng)造更好的信息傳播環(huán)境。

2.促進信息可視化設(shè)計朝個性化方向發(fā)展

依靠人工智能技術(shù)進行信息可視化設(shè)計，可以提高信息可視化設(shè)計質(zhì)量，增強其多樣性、創(chuàng)新性，使其朝個性化方向發(fā)展，從而滿足不同領(lǐng)域的實際需求。人工智能技術(shù)的應(yīng)用，能夠在極大程度上為設(shè)計師和受眾帶來獨特的體驗，給設(shè)計師帶來設(shè)計靈感，豐富信息可視化設(shè)計形式，提升設(shè)計師的設(shè)計水平，滿足受眾的實際需求。因此，應(yīng)合理應(yīng)用人工智能技術(shù)，從受眾的實際情況出發(fā)，優(yōu)化信息可視化設(shè)計形式，進行智能化設(shè)計。相對于平面的信息可視化設(shè)計，基于人工智能技術(shù)的信息可視化設(shè)計更具立體感，更容易吸引受眾的注意。但是，當(dāng)前人工智能技術(shù)在可視化設(shè)計中的應(yīng)用還處于初步發(fā)展階段，所以必須不斷加強對這方面的研究。

（二）信息可視化設(shè)計為人工智能發(fā)展提供支撐

信息可視化技術(shù)與可視化設(shè)計在提高人工智能基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量和可解釋性方面發(fā)揮了巨大作用。高質(zhì)量訓(xùn)練數(shù)據(jù)是高性能人工智能應(yīng)用的必要前提。針對異常檢測、數(shù)據(jù)標(biāo)記等需要大量人工勞動的任務(wù)，可視化分析技術(shù)可以提高其完成效率。信息可視化設(shè)計還可以提升機器學(xué)習(xí)的透明度，增強人對大規(guī)模復(fù)雜機制的認(rèn)知能力。各領(lǐng)域在基于可視化的深度學(xué)習(xí)解釋方法方面進行了大量的研究工作，如患者未來狀態(tài)預(yù)測、機器人訓(xùn)練策略制定以及自然語言處理等工作。

四、信息可視化設(shè)計在實踐中的應(yīng)用

（一）體育產(chǎn)業(yè)中的信息可視化設(shè)計

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，信息可視化設(shè)計在體育行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，比如在進行體育賽事觀看的過程中，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計形式無法讓用戶直觀地了解體育比賽情況。但是將基于人工智能技術(shù)的信息可視化設(shè)計應(yīng)用于體育賽事中，可以整合相關(guān)數(shù)據(jù)，更好地展現(xiàn)比賽情況，直觀化地展示比賽數(shù)據(jù)。利用人工智能技術(shù)對體育信息進行可視化設(shè)計，有利于提升觀眾的觀看體驗，滿足觀眾的信息需求。

（二）社交媒體中的信息可視化設(shè)計

社交媒體屬于信息在線共享平臺，可以幫助用戶在不同地點和不同時間進行信息共享和信息交換，促進信息傳播。社交媒體上的信息可視化設(shè)計涵蓋多元化信息可視化設(shè)計、關(guān)鍵字信息可視化設(shè)計和主題信息可視化設(shè)計。將基于人工智能技術(shù)的信息可視化設(shè)計應(yīng)用于社交媒體中，使社交媒體上的信息以多種可視化形式呈現(xiàn)，可以吸引人們的注意力，促進信息擴散和傳播。但社交媒體中的信息可視化設(shè)計也面臨一些困境，存在一些問題，這些問題并不能僅僅依靠技術(shù)進行解決，需要在運用先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，促進信息可視化設(shè)計和社交媒體的深度融合，充分發(fā)揮社交媒體的優(yōu)勢，從而推動相關(guān)問題的解決。

（三）醫(yī)療領(lǐng)域的信息可視化設(shè)計

大量科學(xué)家在探索生命奧秘的過程中同樣應(yīng)用了多種先進技術(shù)，如虛擬現(xiàn)實、醫(yī)學(xué)成像、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，進行了信息可視化分析，開展了相關(guān)研究。隨著時代的發(fā)展，大量新型科學(xué)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，不同技術(shù)的應(yīng)用為醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展作出了巨大貢獻。如今，信息可視化技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，在一定程度上保障了患者的安全。比如，三維C T成像、X光掃描等都需要應(yīng)用信息可視化技術(shù)，進行圖像處理并顯示出來。在互聯(lián)網(wǎng)時代背景下，大量醫(yī)療數(shù)據(jù)被采集，醫(yī)療設(shè)備也需要與信息可視化設(shè)計相融合，展示患者的健康信息，匯總患者的健康情況，并分析患者病歷資料，以提升醫(yī)療信息的可視化程度，確保醫(yī)療信息準(zhǔn)確、真實、可靠。

五、人工智能技術(shù)在信息可視化設(shè)計中的應(yīng)用

信息的可視化設(shè)計與人們的生活和工作息息相關(guān)，已經(jīng)滲透到人們生活的方方面面，從不同角度分析信息可視化設(shè)計有著重要意義。在信息可視化設(shè)計中，文本可視化設(shè)計屬于重要組成內(nèi)容，涵蓋計算機圖形學(xué)、人機交互、數(shù)據(jù)挖掘、自然語言處理等內(nèi)容，是多學(xué)科的交叉與融合的結(jié)果。當(dāng)前，信息技術(shù)不斷發(fā)展，線上閱讀形式對紙質(zhì)文本閱讀形式造成強烈的沖擊，但是互聯(lián)網(wǎng)中信息量龐大，信息繁雜，虛假信息較多。進行文本可視化設(shè)計，可以幫助線上用戶高效地瀏覽文本，在提升用戶閱讀體驗的基礎(chǔ)上，縮減用戶閱讀時間，提升閱讀的有效性。進行文本可視化設(shè)計時，可以利用人工智能技術(shù)，從文本內(nèi)容中提取關(guān)鍵詞，根據(jù)不同關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻率，決定其在文章中的重要程度，并通過有效的排版、形狀改變、顏色突出顯示和字體突出顯示等方式重新展示關(guān)鍵詞。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)上眾多的開源文本均應(yīng)用了人工智能技術(shù)進行可視化設(shè)計。但是可視化設(shè)計的內(nèi)容局限于小量文本和靜態(tài)展示的內(nèi)容，大數(shù)據(jù)時代下，需要傳達成熟化和規(guī)模化的可視化文本信息。

此外，數(shù)據(jù)之間關(guān)系的可視化設(shè)計也是信息可視化設(shè)計的重要組成部分，能夠?qū)?shù)據(jù)通過圖表等形式呈現(xiàn)在受眾面前，使受眾快速、直觀地了解傳達的信息。微軟研究院開發(fā)的可視化的學(xué)術(shù)搜索引擎——微軟學(xué)術(shù)搜索（Microsoft Academic Search），可以生成用戶的學(xué)術(shù)合作關(guān)系圖和研究領(lǐng)域圖等，獲得了大量學(xué)者的好評。

從科學(xué)計算可視化設(shè)計角度來看，可以依靠大數(shù)據(jù)技術(shù)開展研究，運用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行信息可視化設(shè)計。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)屬于人工智能領(lǐng)域范疇，是機器學(xué)習(xí)中的一種算法，常用來分析視覺圖像。雖然當(dāng)前機器學(xué)習(xí)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人機交互領(lǐng)域、計算機圖形學(xué)領(lǐng)域、語音識別領(lǐng)域、數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域和信息檢索領(lǐng)域，但它模糊的工作機制，使得很多人對于機器學(xué)習(xí)一知半解，只是把它當(dāng)作一個工具。而一個透明、可解釋的可視化系統(tǒng)，是機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的學(xué)者急需的高效率工具。進行信息可視化設(shè)計，能夠幫助學(xué)習(xí)者構(gòu)建、優(yōu)化深度學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)模型，了解深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中每個神經(jīng)元的作用和神經(jīng)元之間的關(guān)系，診斷模型中可能出現(xiàn)的問題，不斷優(yōu)化修改模型。如今，人工智能發(fā)展速度迅猛，給信息可視化設(shè)計帶來了廣闊的發(fā)展空間。

隨著社會的不斷發(fā)展，信息可視化設(shè)計也面臨巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的信息可視化設(shè)計已經(jīng)無法滿足用戶的需求，盡管技術(shù)應(yīng)用中關(guān)于高維數(shù)據(jù)的可視化設(shè)計、分層數(shù)據(jù)的可視化設(shè)計和多變量數(shù)據(jù)的可視化設(shè)計研究在不斷深入，但是從視覺設(shè)計角度分析，這些可視化設(shè)計依然以復(fù)雜的形式呈現(xiàn)，直觀性不強。

六、結(jié)語

人工智能技術(shù)的應(yīng)用，在極大程度上彌補了信息可視化設(shè)計的缺陷，促進了信息可視化設(shè)計的長遠發(fā)展，彰顯了信息可視化設(shè)計的優(yōu)勢。新時代，可以充分應(yīng)用人工智能技術(shù)，進行信息可視化設(shè)計，以促進高價值信息廣泛傳播。