信息检索可视化的优势、实现技术以及存在的问题

1、信息检索可视化的优势、实现技术以及存在的问题摘 要：信息检索可视化是信息可视化技术在信息检索中的应用，具有增加用户的认知才能、信息检索过程透明化、方便信息阅读、良好的人际对话和交流环境以及进步检全率和检准率的优势。论文介绍了可视化技术实现所需的映射技术和显示技术，并分析了不同的显示技术之间的异同点。此外，论文对目前信息检索可视化存在的未成系统的研究构造、屏幕的显示面积以及可视化的评价标准缺乏等问题进展了阐述，认为信息检索可视化是信息检索的开展趋势和研究热点。关键词：信息检索；可视化；映射技术；显示技术信息检索可视化是信息可视化技术在信息检索中的应用，是指把文献信息、用户提问、各类情报检索模型以

2、及利用检索模型进展信息检索的过程中不可见的内部语义关系转换成图形，在一个二维或三维的可视化空间中显示出来，并向用户提供信息检索的技术1。1.信息检索可视化的优势1.1增强用户的认知才能可视化检索那么通过人类对图片处理的较强才能，将文本内容转化为空间的、图形的形式后，以直观地方式供用户阅读与分析，不再需要进展语言处理，从而减少人的认知负担。与此同时，检索结果的可视化，可以提醒文档中看不见得语义关系，通过一些空间属性如间隔 、长短、大小等来表示文档的相似性，可以便于用户快速地找到相关的文档，也方便用户理解检索到的信息之间的关联性，从而进步用户的认知才能。传统的信息检索系统对用户而言是一个不透明的黑

3、箱，用户提交了提问式后，系统怎样分解用户提问式，怎么匹配提问词和标引词，怎样进展结果等等过程对用户而言都是不透明的，因此用户也无法对系统内部处理过程进展控制。一个可视化的信息检索环境使检索过程变得透明了，包括文献与提问的语义关联关系，文献与文献语义关联关系，信息发现过程，检索的显示等。这使得用户的检索更加容易、有趣，也大大增加了用户对信息检索过程的控制才能。1.3方便用户进展信息阅读在可视化的检索环境中，用户检索信息如鱼得水，各种各样的可视化检索技术充分利用了人们对图像处理的才能，既可以显示检索的核心信息，又以各种方式忽略或隐藏周围的细节信息。当用户点击检索结果时，可以很快发现感兴趣的领域，并

4、且根据检索结果的语义关联性，可以研究相关兴趣领域，在一个兴趣领域里自然地过渡在另一个兴趣领域，同时还可以来回自由地在相关的兴趣领域寻找相关信息，这是传统的信息检索不能实现的。1.4提供良好的人机对话和交流环境信息检索过程应该是一个多回合的人机对话和交流过程。可视化的检索可视化的信息检索将人的因素引进系统内，在检索中可以发现检索结果之间的关联性，用户可以根据自己感兴趣的内容进展检索，不断获取所需的信息，也可以获取到相关领域的信息，这将会鼓励人的参与，促进人机对话，改善人机交流。1.5进步检全率和检准率信息检索可视化是数据可视化技术在信息检索领域的应用，可视化进步了信息相关性判别的效率，扩展了信息

5、相关性判别的手段。信息用户可以通过图形界面与网络信息检索系统进展交互，评价检索过程中每次检索结果，优化提问或查询，从而进步查全率和查准率2。2.信息检索可视化的实现技术信息检索可视化的技术既包括信息检索的技术，也包括可视化的技术。而在可视化的实现技术中，映射技术以及显示技术是至关重要的，前者关系到采取何种算法将将不同的信息之间的语义构造进展呈现，后者那么关系到如何将这种检索结果的语义构造以直观恰当的可视方式提供给用户阅读。2.1映射技术信息可视化过程中需要处理的数据为多维数据，而计算机处理及我们所能感知的数据一般为2维或3维数据。可视化映射技术主要用于把数据从多维空间映射到2维或3维空间以便于

6、计算机处理。常用的映射技术主要有自组织映射Self-Organizing Maps ，SOM，寻径网Pathfinder， PFNET，多维尺度法Multidimensional Scaling，MDS，潜在语义标引Latent Semantic Indexing，LSI等。1自组织映射Self-Organizing Maps ，SOM自组织映射S0M算法作为一种聚类和高维可视化的无监视学习算法，是通过模拟人脑对信号处理的特点而开展起来的一种人工神经网络3。其目的是把输入数据或信号的各种特征加以抽象和组织，并通过聚类作用将它们归并到不同的类目，同时保持拓扑构造的有序性，使输入中特征相似的数据或

7、信号点在映射后处于相邻的空间。2寻径网Pathfinder网，PFNET寻径网PFNET可以用来生成网络导航图，从而进一步进步超媒体系统的导航机制。PFNET根据经历性的数据，对不同概念或实体间联络的相似或差异程度做出评估，然后应用图论中根本概念和原理生成一类特殊的网状模型4。它对不同概念或实体间形成的语义网络进展表达，从一定程度上模拟了人脑的记忆模型和联想式思维方式，主要应用于认知心理学和人工智能等研究方面。通过对寻径网的分析，可以对不同的概念、实体进展分层和聚类。3多维尺度法 Multidimensional Scaling，MDS多维尺度法Multidimension Scaling，M

8、DS是一种用来发现被调查对象实证关系的方法，这种方法把对象可视化并在一个低维显示空间描绘它们的地理图像。它可以通过对相关对象进展多元探究和可视化数据分析，来提醒和阐述一系列相关方法的隐藏模型5。MDS的实际作用是可以用来分析各种间隔 或者相似的矩阵。这些相似性可以表达人们对文献之间相似度、基于共频引文的对象之间的相似度等的评价。4潜在语义标引Latent Semantic Indexing，LSI潜在语义标引Latent Semantic Indexing，LSI的根本思想是文本中的词与词之间存在某种潜在的语义构造，并且可以通过统计方法寻找该语义构造。LSI通过奇异值分解，将文档向量和词Ter

9、m向量投影到一个低维空间，使得互相之间有关联的文献即使没有一样的词时也能获得一样的向量表示6，从而到达消除词与词之间的相关性，简化文本向量的目的。2.2显示技术可视化显示技术是指将经过聚类处理的文献信息在计算机上以图形的形式显示出来的技术。目前常用的可视化显示技术主要有Focus+Context， Cone-Tree，Tree一map， HyperbolicTree等。1Focus+Context技术Focus+Context聚焦+上下文技术又称为“鱼眼可视化技术，它通过放大聚焦结点，同时缩小周边对象，将周围信息和以细节方式显示的焦点信息结合在一起，不但可以突出重点信息，也可以提醒信息上下文关

10、系7。这种技术是基于人类视觉的观察特性而设计的，人们在现实生活中观察对象的时候，往往注重的某个对象的细节，而无视了其它周围信息。Focus+Context技术假设用户既需要细节信息又需要周围信息，同时对这两种信息的需要程度不同。因此，Focus+Context技术可以实现这两种类型的信息结合在一个单一的动态的显示页面中。2Cone-Tree技术ConeTree锥形树技术是Robertson，Mackinlay和Card等提出的一种利用三维图形技术对层次构造进展可视化的方法，其根本思想是利用三维图形技术将传统的二维树形表示法扩展到三维空间8。ConeTree利用将父节点置于一个圆锥形的顶端，在底

11、部圆上安排子节点。对于每一颗子树，采取同样的处理方法。因此，在整体上就形成了多个圆锥组成的锥形树。它将用户感兴趣的节点置于前面，当点击某个节点时，对应的圆锥就可以转到前面，方便用户获取所需信息。与此同时，每个锥体之间透明遮拦，可以保证每个锥体可以很容易被感知，还不会阻碍后面的锥体显示，这样又可以确保用户查找时不会遗漏相关的信息。3Tree一map技术Tree一map树图技术是Shneiderman等人提出的一种表示层次信息的可视化模型，这是一种空间填充式的可视化显示技术，其主要思想是将整个信息集合对应到一个区域，例如一个矩形区域。节点按照他们各自的层次占据相应的大小，矩形的面积表示相应节点的权

12、重。同时，表示一个父节点的所有子节点的矩形被表示该父节点的矩形包围着。4Hyperbolic Tree技术Hyperbolic Tree双曲线技术是Lamping和Rao等提出的一种基于双曲几何的可视化和操纵大型层次构造的Focus+context技术9。这种技术在基于双曲线的圆形平面区域内显示层次构造信息，将更多的可视化空间用于显示层次构造中当前被关注的部分，同时又能把整个层次构造显示出来。双曲线树技术被用于开发阅读器、网站地图以及其它针对大型层次构造信息的可视化工具。特别适宜阅读图库、文件系统、数据仓库、Web信息资源及其空间链接构造所包含的数据。5四种显示技术比较从上表可以看到，不同的可

13、视化显示技术各有优点，但也缺乏，在信息检索可视化的应用中，要根据实际合理选择一种，或者将假设干种技术整合在一起。3.信息检索可视化面临的问题3.1未形成系统的研究构造国内的信息检索可视化大多是对国外信息检索可视化的跟踪介绍，主要研究单位有武汉大学信息资源研究中心，中科院国家科学图书馆，中科院软件所及部分大学的图书情报学院和计算机学院等。尚处于研究的雏形阶段，未形成一个完好的研究体系。3.2屏幕的显示面积从理论上而言，假设检索到的信息越来，就需要向用户展示越多的形式和趋向。然而，显示的面积大小会受到电脑屏幕大小的影响。信息是海量的，然而屏幕可以显示的面积是有限的，在有限的显示面积上，信息越多，就会造成可视化环境非常拥挤，从而影响画面的明晰度，弱化对象间的差异，并让对象之间的交互关系的感知变得非常困难，这反而影响了用户检索信息。3.3评价标准信息检索可视化由于是对抽象体的描绘，在在把它映射到二维空间后，对它的评价缺乏一种固有的准那么，这对于可视化检索系统的研究是不利的。目前，尚未有为所有的信息检索可视化环境找到一个通用的评价系统。有许多问题，如可视语义框架的效率评价，视觉空间和用户行为中隐喻的影响，模糊，导航中的方向障碍等。因此，建立一个实际可行的信息检索可视化评价标准也是信息检索可视化必需要面临和解决的一个问题。4.结语俗话说，“一幅画