信息可视化在知识组织领域中的应用

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[摘 要] 本文讨论了信息可视化与知识组织的基本问题，分别介绍了其基本思想和应用领域，并结合实例着重讨论了信息可视化工具在知识组织领域中的应用。

[关键词] 信息可视化； 知识组织； 知识体系

[中图分类号] G354 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）012- 0081- 02

1 信息可视化产生的背景及含义

对繁杂的抽象信息之间的复杂关系进行探索的努力，促进了信息可视化这一崭新科学领域的出现。用图形图像方式来展示信息特征，可以利用人类视觉系统的特点帮助人们更快速、更深刻地理解信息，并可以便捷地进行信息空间的导航，快速地检索信息。因此，用图形图像方式来展示信息特征，可以利用人类视觉系统的特点帮助人们更快速、更深刻地理解信息，并可以便捷地进行信息空间的导航，快速地检索信息。可视化便是基于这种需求而产生的，并成为当今信息科学领域的发展趋势之一。

所谓信息可视化，是将非物理的抽象数据用可视的形式表示出来，以便分析数据、发现信息的本质规律和制定决策。信息可视化的任务在于搜索、发现信息之间的关系和信息中隐藏的模式，其对象主要是非物理数据及数据之间的关系以及没有集合属性的抽象信息，其核心问题是寻找表示信息的可视化表达，理解信息的知识表示。信息可视化通过对信息的感知将其信息表达化成知识，它实际上是研究人与计算机表示的信息以及两者之间相互影响的技术，表现为人与计算机信息之间的一种可视化界面。

2 信息可视化与知识组织的联系

知识组织的基本概念是“知识”。从可呈现角度来讲， 知识包括隐性知识和显性知识，这里主要指后者。简单说，知识是抽象化、系统化、理论化的信息， 关联是知识的本质属性。所谓知识组织，就是在信息组织的基础上，研究知识的获取、描述、整理、表达、控制、共享等整个知识组织过程的理论与方法，知识组织的精髓在于对知识及知识间的关联进行揭示和组织，知识获取、知识处理、知识表达和知识共享是知识组织研究的重要内容。其基础是知识组织体系。知识组织体系是对资源内容概念及其相互关系进行描述与组织的机制作为对资源内容概念及其相互关系进行描述与组织机制的知识组织体系，即是指实现知识组织的内在方式和途径，它既指知识组织的过程，也指调控知识组织的方法和手段。

知识组织体系是伴随着数字资源的知识组织而出现的一个新的研究课题。从知识组织与信息可视化两者的关系来看，知识组织实现了知识单元的有序化和知识关联的网络化，而信息可视化在人和信息之间架起了一座桥梁。一个完整的知识管理体系应该包括知识收集、知识提炼、知识存储和知识应用4个阶段。知识形态之间的转化，需要一种视觉化模型来表达和呈现。随着知识量的增加，如何呈现知识成了信息利用的瓶颈。因此，把信息可视化的相关方法和技术应用到知识组织中将是必然的选择。

3 信息可视化工具在知识组织领域中的应用

为了有效地表达和利用知识组织，信息可视化的相关工具和方法被应用到知识组织的研究和管理中，这类工具主要有概念图、主题地图可视化、本体可视化等。

3.1 概念图

概念图是康奈尔大学的诺瓦克（J.D.Novak）博士根据奥苏贝尔（David P.Ausubel）的有意义学习理论提出的一种教学技术。它是利用概念以及概念之间的关系表示和组织结构化知识的一种可视化，通常将某一主题的有关概念置于圆圈或方框之中，然后用连线将相关的概念和命题连接，连线上标明两个概念之间的意义关系。概念图支持并实现了有意义学习理论（Meaningful Learning Theory） 和建构主义模式（Constructivism model）。诺瓦克教授提出的概念图构建准则包括以下4个步骤：① 概念选取：列出关于某个主题的所有重要概念； ② 概念分类：分为广度结构和深度结构，广度结构根据概念间关联性强弱将概念划分为不同的分支，深度结构将不同分支中的概念按照概念的宽窄由上至下排列； ③ 定位中心概念，连接概念：首先，获取中心主题概念，作为整个概念图的根节点，然后，从中心节点出发连接每个分支的中心节点， 形成概念图的第二层，并注明连接词，继续上述过程， 直至连接完所有概念； ④ 连接交叉概念：仔细研究概念图中的各个概念， 看它们是否存在交叉关系，若存在， 连接交叉关系， 并注明连接词。概念图的构建过程即是知识创新的过程，利用概念图可以沉淀隐性知识。而概念图的构建过程也是学习的过程，可以将学习中涉及到的资源链接到概念图， 实现知识结构与相关资源的整合。同时，概念图表示的知识结构遵循人类的认知和学习过程， 因此可以利用概念图导航人们检索所需知识，也就是说， 我们还可以利用概念图聚合显性知识。

3.2 主题图

主题图则侧重以可视化方式表示知识概念间的相互联系，通过由主题、关联和呈现3个核心概念组成的主题图数据模型来描述主题、主题间的关联性以及主题与资源实体之间的关系，并联结与其相关的资源。主题图是利用XMT标记语言表达数据模型的，XTM定义了XML用描述和标记主题图的方式，可开放地标记、存储和传输主题图数据。通过主题图可以展现资源的知识结构。主题通过关联相联系，通过呈现指向相应的信息资源。主题地图可视化的目的是帮助用户快速定位相关信息，轻松识别相关结构。因此，主题地图可视化包括两类要求：表现要求（Representation Requirements）和导航要求（Navigation Requirements）。好的表现形式帮助用户定位感兴趣的位置，有效的导航机制帮助用户快速查看所需信息。表现机制不仅给用户提供主题地图的总览，而且提供不同细节层次的多比例缩放机制，用户可以从总体上把握主题地图，同时可以聚焦主题地图的各个层次细节。总览提供了主题地图的主要特征，用户一眼可以发现主题地图的主要特性。用户首先要了解主题地图有哪些概念及总体特征。这些信息应体现在表现机制上以帮助用户区分不同的主题地图。

3.3 本体

本体是近几年学术界研究的热点， 也是目前知识组织的常用方法。本体起源于哲学领域， 其定义为“共享概念模型的形式化说明”。概念模型是针对客观世界中的一些事物进行抽象所建立的模型， 该模型确定了这些事物的相关概念及其关系。而形式化是指所建立的模型是机器可读的。本体通过领域知识的逻辑抽象而构筑起体现概念及关系的概念系统， 是面向领域的通用概念模型，通过构建领域本体可以规范化组织这一领域的共享知识。基于本体的知识整合的主要功能表现：① 本体的构建为实现资源一体化的知识整合奠定基础。基于本体的知识整合可应用于网络资源、异构资源系统及信息门户的资源整合等多种领域， 其基本思路都是一样的， 即是在资源集合的上层构建一个反映资源知识结构的本体概念模型。如果针对不同领域的信息集合建立起相应的领域本体， 在此基础上， 通过不同本体的语义映射实现异构资源和系统之间的语义联系， 即可将各个相对独立的领域本体资源联系成一个立体的知识网络， 人类所拥有的资源就呈现出具有完整结构、规范有序的知识地图。② 本体的构建使得领域知识可以重用和共享。共享是本体的重要特征， 即指本体概念体现的是共同认可的知识。由于本体反映的是相关领域中公认的概念， 所以如果一个组织构建了专业领域本体， 如法学本体、经济学本体等， 其他组织可以共享和复用。基于本体的资源整合能够真正实现领域知识的共知、共识和共享。③ 在本体的支撑下实现基于语义的知识检索。实现知识检索是本体的重要应用之一。本体作为领域知识的语义模型， 其主要功能体现在知识组织和知识检索两方面。知识检索是知识组织的逆过程。实现基于概念语义的知识检索， 必须有赖于知识组织体系的支撑。只有以基于本体的知识组织体系为基础，以领域本体的概念模型作为资源元数据的规范描述标准， 才能真正实现基于语义的知识检索。

主要参考文献

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