Data Visualization 開啟新興研究領(lǐng)域的觸媒

為促進(jìn)不同領(lǐng)域教師有更廣泛交流的機(jī)會(huì)，臺(tái)大於 9 月 19 日在?？倕^(qū)思亮館國際會(huì)議廳舉辦第三次校級(jí)研究中心跨領(lǐng)域合作提升會(huì)議。本會(huì)議除延伸了第二次會(huì)議 Big Data 的議題外，亦加入了康仕仲教授提議之視覺化跨領(lǐng)域合作議題，在會(huì)議中，由不同領(lǐng)域教師各從其研究領(lǐng)域分享如何運(yùn)用 Data Visualization來增進(jìn) Big Data 的處理速度及效率，並邀請各位視覺化領(lǐng)域?qū)I(yè)，共同投稿由臺(tái)大主辦《Visualization in Engineering》國際期刊。這次會(huì)議由臺(tái)大氣候變遷與永續(xù)發(fā)展研究中心及氣候天氣災(zāi)害研究中心主辦，水工試驗(yàn)所協(xié)辦。與談?wù)叱诵＜?jí)研究中心及相關(guān)領(lǐng)域老師之外，也邀請業(yè)界來分享。

開發(fā)臺(tái)大金頭腦寶藏

陳良基副校長開場致辭時(shí)說，希望把臺(tái)大寶藏挖出來！而臺(tái)大的寶藏就是老師們；挖掘方式是鼓勵(lì)大家把自己實(shí)驗(yàn)室的寶貝帶出來，與不同領(lǐng)域教師多交流，以激盪出創(chuàng)新的研究主題與想法，讓臺(tái)大在 Data Visualization 的領(lǐng)域繼續(xù)領(lǐng)導(dǎo)臺(tái)灣學(xué)術(shù)界向前走，並向世界頂尖研究機(jī)構(gòu)看齊。 楊泮池校長也蒞臨勉勵(lì)，期待臺(tái)大的跨領(lǐng)域研究，更上一層樓！尤其這次的主題 Data Visualization必須結(jié)合各領(lǐng)域的專業(yè)，可以創(chuàng)新的範(fàn)圍非常多，對(duì)各領(lǐng)域都是非常有用的方法！楊校長特別允諾，討論完之後，若有共識(shí)需要建置一個(gè)更好的平臺(tái)，學(xué)校願(yuàn)意多幫忙！

認(rèn)識(shí)Data Visualization

如何讓 Big Data 的分析結(jié)果容易判讀並能掌握資訊全貌？藉由 Data Visualization ，能將海量數(shù)據(jù)以易懂的影像方式呈現(xiàn)，讓不同領(lǐng)域人員從圖像或動(dòng)畫中，對(duì)資料的瞭解及分析更精確。而 Data Visualization 如何在各領(lǐng)域的研究中創(chuàng)造出效益與價(jià)值？參與的老師與業(yè)者逐一分享其研究精華！

研究Data Science，掌握未來（臺(tái)大郭鴻基教授）

臺(tái)大氣候變遷與永續(xù)發(fā)展中心郭鴻基主任首先以氣象專業(yè)來說明！他提到，氣象研究在早期就會(huì)將觀測到的相關(guān)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)變成天氣圖、風(fēng)場，加上時(shí)間，就可看出天氣的變化。透過 Data Visualization 的分析和物理及數(shù)學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，會(huì)讓新的科學(xué)問題清楚浮現(xiàn)。郭鴻基認(rèn)為：「『數(shù)據(jù)科學(xué)』 將是未來發(fā)展最重要的方向，包含 big Data、Data Visualization、科學(xué)探索與應(yīng)用、資料同化、實(shí)際預(yù)報(bào)減災(zāi)?！簲?shù)據(jù)科學(xué)』的重要性應(yīng)被重視，並在各系所推動(dòng)?！?/p>

Data Visualization 率先國際研究的契機(jī)（臺(tái)大康仕仲教授）

接著，康仕仲教授提到，視覺化並非後製技術(shù)，也是前製工具；很多問題被發(fā)現(xiàn)，是因看到圖像的呈現(xiàn)而發(fā)掘。視覺化非常重要，這在國際上還是新興領(lǐng)域，研究量並不多，這也是氣候變遷與永續(xù)發(fā)展中心創(chuàng)辦《Visualization in Engineering》國際期刊的原因！康仕仲回憶剛進(jìn)入防災(zāi)中心時(shí)，發(fā)現(xiàn)過去蒐集的天候、災(zāi)害數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)的形式不一致，資料難做比對(duì)。因此，開了一門「工程視覺化專題」，訓(xùn)練學(xué)生收集數(shù)據(jù)與應(yīng)用視覺化技術(shù)，來整合資訊，讓政府單位容易判讀，做出正確決策。視覺化技術(shù)就是把複雜資訊用簡單方式表達(dá)，但簡單的東西並不容易！

Data Visualization 在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用（臺(tái)達(dá)電蔡祖馨處長）

臺(tái)達(dá)電近年從硬體供應(yīng)商轉(zhuǎn)型成 solution 提供者，第一個(gè)要套用的領(lǐng)域，就是物聯(lián)網(wǎng)。特別著重智慧型建築應(yīng)用等。蔡祖馨處長分析物聯(lián)網(wǎng)的目的，就是要把物理世界管理得更好。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)跟人體系統(tǒng)非常相似，由感測器（五官）收集數(shù)據(jù)、經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（神經(jīng)）傳回中心做出模型與分析（大腦），以應(yīng)付物理世界發(fā)生的變化。蔡祖馨比較物聯(lián)網(wǎng)與既有管理、監(jiān)控系統(tǒng)的不同在於它能因應(yīng)動(dòng)態(tài)狀況。比如，做室內(nèi)定位實(shí)驗(yàn)時(shí)採用 3 種方式，但數(shù)據(jù)分析結(jié)果相近，後來改用動(dòng)態(tài)的視覺化方式來呈現(xiàn)時(shí)，就能看出差異！

Data Visualization工程科技好幫手（臺(tái)大陳俊杉教授）

陳俊杉教授一開始從電腦發(fā)展趨勢圖，提醒大家，「15 年前運(yùn)算能力最好的電腦就在你手上，你要拿來做什麼？」是否應(yīng)做點(diǎn)有挑戰(zhàn)性的事？目前工程領(lǐng)域中，原子、DNA 尺度的材料或感應(yīng)器的研究，是以模擬為基礎(chǔ)，透過視覺化可以清楚表達(dá)。視覺化能呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)的誤差和不確定的部分；所得的大量數(shù)據(jù)，由於電腦速度變快，已可即時(shí)繪製並進(jìn)行互動(dòng)；視覺化所得的成果可協(xié)助理解其原理，或經(jīng)此發(fā)現(xiàn)新的理論與科學(xué)方法，這是最讓人期待的。

了解才是看見（臺(tái)大心理系葉素玲教授）

我們的眼睛透過窗戶看到的就是真實(shí)嗎？葉素玲教授，一開始先釐清「看」不是 "see through the window" ，而是 "visual understanding" 。他以一段影片做例子，影片中先後進(jìn)出兩個(gè)不同的人，目擊者卻以為是同一位，使得原本信誓旦旦的指認(rèn)，變得吞吞吐吐。人腦在處理視覺影像時(shí)，常受到經(jīng)驗(yàn)或先天限制而產(chǎn)生偏頗。因此，一項(xiàng)好的視覺化規(guī)劃要能了解心理層面的慣性與視覺上的機(jī)制（視覺轉(zhuǎn)移、自動(dòng)腦內(nèi)補(bǔ)完機(jī)制等），妥善的應(yīng)用這些原理來設(shè)計(jì) Information Visualization 將可達(dá)到更好的溝通與傳達(dá)效果。

資料新聞學(xué)～施政品質(zhì)科學(xué)檢驗(yàn)（臺(tái)大林照真教授）

Data Visualization 在新聞?lì)I(lǐng)域的應(yīng)用將關(guān)係到民主化的發(fā)展！臺(tái)大新聞所林照真教授說：「Data 跟 Visualization 正好對(duì)應(yīng)政府跟人民兩端，怎樣讓公共議題作更好的溝通，就需把龐雜的政府資訊變得輕鬆易懂，這領(lǐng)域目前僅有臺(tái)大新聞所在做」。而新聞的 Data 哪裡來？一是政府資料裡的 open Data；第二個(gè)來源是國際組織、非政府組織的資料。新聞所與資工領(lǐng)域?qū)W生一起將政府資訊視覺化呈現(xiàn)之後，發(fā)現(xiàn)許多新聞議題，比如，監(jiān)視器設(shè)置並非按治安需求，而是跟著捷運(yùn)走；臺(tái)灣許多進(jìn)口稻米農(nóng)業(yè)正在萎縮等。透過 big Data 的比對(duì)與 Data visualization 研究呈現(xiàn)的實(shí)質(zhì)效應(yīng)遠(yuǎn)超過記者街頭訪問。如果「資料新聞學(xué)」能蓬勃發(fā)展，不僅能改善臺(tái)灣新聞品質(zhì)，也能有效監(jiān)督政府行政品質(zhì)。

虛擬實(shí)境～防災(zāi)決策（賴進(jìn)松組長 氣候天氣災(zāi)害研究中心）

視覺化技術(shù)如何應(yīng)用於防災(zāi)領(lǐng)域？賴進(jìn)松博士介紹應(yīng)用虛擬實(shí)境、搭配視覺化應(yīng)用技術(shù)，將現(xiàn)有的聲音、影像、繪圖、文字等技術(shù)，設(shè)計(jì)出仿真的場景。例如，通過類比，以及對(duì)水文資料的觀測來預(yù)測水資源情況。電腦類比水災(zāi)害情形，及水、旱災(zāi)對(duì)人口密度高地區(qū)的影響。同時(shí)展示了石門水庫的排沙模擬、及預(yù)防恐怖攻擊的爆破模擬，動(dòng)態(tài)類比的短片讓使用者有身歷其境的感受。

視覺化資訊～救災(zāi)策略（蘇文瑞組長 國家災(zāi)害防救科技中心）

視覺化資訊在救災(zāi)決策上有哪些應(yīng)用？蘇文瑞組長提到，災(zāi)害發(fā)生是立即性問題，這是為了指揮官而做的參謀作業(yè)，需提供詳細(xì)情境描述、致災(zāi)因素的演變、統(tǒng)計(jì)圖表，和各部會(huì)的情資整合給指揮官參考。所以當(dāng)收集到各處的降雨量數(shù)據(jù)後，得將演算分析後的結(jié)果用圖像適當(dāng)呈現(xiàn)，讓決策者能立即判讀出淹水或土石流潛勢最大的區(qū)域，以做出正確的對(duì)策。

人臉辨識(shí)技術(shù)與應(yīng)用 （吳玉善研究員 中華電信研究院）

人臉辨識(shí)技術(shù)在門禁管理、金融業(yè)務(wù)、犯罪偵察、電腦認(rèn)證等方面日益重要，也是各大科技研究中心致力研發(fā)的技術(shù)之一。中華電信研究院吳玉善研究員說明人臉辨識(shí)技術(shù)的方法；首先抓取眼睛位置、再擷取其他五官特徵，然後比對(duì)人臉資料庫，最後搜尋人臉找到正確位置。它是利用影像分析及big Data讓電腦進(jìn)行大量的學(xué)習(xí)及比對(duì)，即可在短時(shí)間分析出人臉特徵，進(jìn)而做出此人年齡、性別的結(jié)論。

Scientific Visualization科學(xué)結(jié)果更清晰 （張宏生副研究員 國研院國網(wǎng)中心）

科學(xué)視算在科學(xué)研究裡的意義，張宏生副研究員解釋：它是針對(duì)科學(xué)研究所得的資料做視覺化呈現(xiàn)，幫助研究者了解資料所代表的意義；然而，要處理大量資料往往曠日費(fèi)時(shí)，資料保存也需有足夠的硬體設(shè)備。面對(duì)計(jì)算和資料儲(chǔ)存問題時(shí)，除了改善硬體條件外，也需從軟體著手，使計(jì)算機(jī)盡量滿足科學(xué)視算的需求。張宏生簡述科學(xué)視算的工作流程，要了解所有視算內(nèi)容，將其轉(zhuǎn)為自身可輕易運(yùn)用的資訊，並從大量的資訊中分群、分類、畫出需要的內(nèi)容，都是十分嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

圖書資訊視覺化，查詢更方便（蔡天怡助理教授 臺(tái)大圖書資訊學(xué)系）

圖書資訊系有很多行為研究分析，需透過視覺化呈現(xiàn)來探討民眾的資訊行為，找出資訊與人之間的互動(dòng)關(guān)係，因此，如何把資訊呈現(xiàn)得易懂易用，促進(jìn)人們使用資源，是研究資訊與人互動(dòng)主要目標(biāo)之一！因此蔡天怡助理教授開了圖書資訊課程，讓非工程背景學(xué)生也能了解資訊語言，即使還不能獨(dú)立完成視覺化技術(shù)，但在未來與工程師合作時(shí)，能提出合理的想法，並與工程師有效溝通。

視覺化於健康資料研究應(yīng)用 （陳建煒主任 健康資料研究中心）

視覺化研究如何協(xié)助診斷？陳建煒主任帶來醫(yī)界的應(yīng)用觀點(diǎn)。由於「疾病、癥狀、藥品」種類不勝枚舉，需從大量資料中找出關(guān)聯(lián)性，了解藥物對(duì)疾病治療與預(yù)防的效果。因此醫(yī)界使用了模擬股票市場的視覺化技術(shù)，結(jié)合十幾年健保資料的 big Data，把股票換成藥品，漲跌變成作用，來分析國人藥品使用與疾病的關(guān)聯(lián)性，提供醫(yī)師做用藥處方的決策參考，進(jìn)而在用藥安全性上也提供了很好臨床使用結(jié)果呈現(xiàn)。

環(huán)境監(jiān)測與災(zāi)害管理 （劉格非主任 臺(tái)大水工試驗(yàn)所）

「從防災(zāi)需求而言，視覺化資訊必須即時(shí)呈現(xiàn)，若後製超過一兩個(gè)月，那資料就沒用了！」劉格非主任強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)在的視覺化科技已經(jīng)能做到即時(shí)呈現(xiàn)。而災(zāi)害資料的來源主要有「點(diǎn)」與「面」兩種?！更c(diǎn)」是眾多單位定點(diǎn)監(jiān)測的資料；「面」則是航照、衛(wèi)星照的影像資料。臺(tái)灣目前可用的資訊系統(tǒng)雖多，但因「缺乏標(biāo)準(zhǔn)格式、不公開、未經(jīng)處理、沒人做」等狀況，未能妥善運(yùn)用。若能把這些資料彙整加值處理，就能展現(xiàn)臺(tái)灣環(huán)境的全貌，讓人一目瞭然！收集資料的目的，是為了評(píng)估未來，才能做好防災(zāi)。

臺(tái)大視覺化環(huán)境建置 （顏嗣鈞主任 臺(tái)大計(jì)算機(jī)及資訊網(wǎng)路中心）

要整合彙集學(xué)校既有的研究能量，需要建置功能優(yōu)異的視覺化環(huán)境。顏嗣鈞主任先介紹國外的視覺化實(shí)驗(yàn)室有哪些硬體配置與資源，並比較功能的優(yōu)劣。接著介紹臺(tái)大所提供的服務(wù)，與當(dāng)前視覺化環(huán)境現(xiàn)有的硬體設(shè)備，視覺化環(huán)境該怎麼建置，會(huì)隨著研究領(lǐng)域不同，視覺化環(huán)境的選擇也不一樣！另外，視覺化環(huán)境也面對(duì)一些需要突破的挑戰(zhàn)，就是從儲(chǔ)存空間到視覺化的過程，容易因設(shè)備傳輸或計(jì)算能力不足，造成瓶頸，這是未來還需要克服的地方！

降維的視覺化數(shù)據(jù)分析 （鮑興國教授 Intel-臺(tái)大創(chuàng)新研究中心）

最後，鮑興國副教授從視覺化案例中呈現(xiàn)視覺化所扮演的角色，就像特殊模式的橋樑，將看似無關(guān)的資料整合成有意義的資訊；但他也提到，不合適的視覺化也有可能造成誤導(dǎo)，因此在使用視覺化工具時(shí)，所需具備的相關(guān)背景知識(shí)也是未來需重視的一環(huán)，以免運(yùn)用錯(cuò)誤方法造成誤導(dǎo)。他介紹資料分析、及視覺化過程與方法時(shí)，有個(gè)有趣的做法，就是降低維度。只要降低一個(gè)維度，就讓原本錯(cuò)綜複雜的內(nèi)容，更清晰的分布與呈現(xiàn)。用對(duì)方法很重要！

分享歸納

針對(duì) Data Visualization 這議題所進(jìn)行的研討，新聞所林照真副教授與心理學(xué)系葉素玲教授所提的是與人最直接相關(guān)的新聞資料探索及人對(duì)事物的思考研究。其他講者依主題大致可分為三大面相：康仕仲組長、賴進(jìn)松組長、蘇文瑞組長及劉格非主任所談?wù)摰淖h題屬於資訊視覺化（Information Visualization），將工程、水文、氣候以及土石流資料或監(jiān)測資料收集後，經(jīng)過一定的處理程序（公式計(jì)算等），進(jìn)行加值與應(yīng)用；而陳俊杉教授與張宏生副研究員所談?wù)摰氖强茖W(xué)視覺化（Scientific Visualization），將電腦模擬的計(jì)算過程即時(shí)呈現(xiàn)出來，讓科學(xué)家能較視覺地理解物理量的變化，因此增加理解實(shí)驗(yàn)理論模型的效率；最後，蔡祖馨組長、吳玉善研究員、陳建煒主任與鮑興國教授等談?wù)摰氖且曈X分析（Visual Analysis），利用視覺化的技術(shù)結(jié)合硬體設(shè)備，將資料加以分析後，得出具體結(jié)果。

結(jié)論

在最後的問題討論，有不少精彩的提問，?如何讓學(xué)生順利與業(yè)界接軌？」「本次主題多元，但有各說各話的感覺」、?希望能讓學(xué)生都具備基礎(chǔ)視覺化的能力」、「校內(nèi)各中心都有龐大資料，是否能有個(gè)平臺(tái)讓大家開放自己的資料，讓資源能在校內(nèi)流動(dòng)」。

陳副校長聽取校內(nèi)同仁與業(yè)界意見之後，有所思考與回應(yīng)。他相信透過 Data Visualization 議題的討論，已在某種程度串聯(lián)起各領(lǐng)域的 Data，觸發(fā)出創(chuàng)新的想法、甚至出現(xiàn)新的研究題材，這種研究題材才是校級(jí)中心應(yīng)該要做的！否則會(huì)跟單一科系的研究類似。陳副校長突發(fā)奇想說：「下次應(yīng)該挪到人文社會(huì)科學(xué)院去辦，把科技能量帶進(jìn)去。像臺(tái)大第一個(gè)校級(jí)中心是人口中心，如果能運(yùn)用 Data Visualization 科技，就能呈現(xiàn)出臺(tái)灣四、五百年來的變動(dòng)?！?/p>

副校長也建議，每個(gè)學(xué)院或多或少都應(yīng)接觸 Data Science 和 Data Visualization。也許可集結(jié)幾位老師的專業(yè)，讓 Data Visualization 變成學(xué)程。透過跨領(lǐng)域結(jié)合，產(chǎn)生新的領(lǐng)域。副校長呼籲：「我希望大家玩實(shí)際、都玩真的，不要太宅，抬頭看看國際趨勢，也多跟校內(nèi) 2000 多位老師互相交流。臺(tái)大在國際學(xué)術(shù)研究上，能成為重要新興題材的領(lǐng)導(dǎo)者，組織頂尖課程，我們自己就可以串聯(lián)起來做！大家有聽過對(duì)臺(tái)大的批評(píng)嗎？說我們像賽馬一樣，遮住眼睛只看見跑道，對(duì)於新興領(lǐng)域掌握較慢，因此我希望大家可以敞開看更多東西，在有興趣的題材裡有更多創(chuàng)新?！?/p>

副校長最後作出對(duì)會(huì)議的結(jié)論與期待，他說：「臺(tái)大從社會(huì)得到很多資源，應(yīng)讓研究成果對(duì)社會(huì)產(chǎn)生最大效益，讓知識(shí)進(jìn)入社會(huì)，使更多人因獲得知識(shí)，提高生涯視野！這是臺(tái)大人應(yīng)該做的事。臺(tái)大學(xué)生也是，學(xué)知識(shí)不是為了只想找一份工作餬口，而是要能開創(chuàng)出新興的東西！這樣臺(tái)大對(duì)臺(tái)灣社會(huì)的貢獻(xiàn)會(huì)更大！

註：第三次校級(jí)研究中心跨領(lǐng)域合作提升會(huì)議之相關(guān)授權(quán)檔案及影音資料，可至氣候天氣災(zāi)害研究中心觀看及下載。