项目5 工业互联网平台数据应用

项目5工业互联网平台数据应用拓展资料1.数据可视化的历史可以把数据可视化可分为九大阶段：1.17世纪前：早期地图与图表在17世纪以前人类研究的领域有限，总体数据量处于较少的阶段，因此几何学通常被视为可视化的起源，数据的表达形式也较为简单。但随着人类知识的增长，活动范围不断扩大，为了更好的探索其它区域，他们开始收集资料来制作地图。16世纪，为了准确地观察和测量物理量，地理和天文方位，使用了大量的技术和工具，特别是1617年W.snell发明了三角测量，使得绘制的精度大大提高，显示出来的图像也更为准确。由于宗教和其他原因，人们更早地开始了对天文的研究。10世纪，一名无名的天文学家绘制了一张多时序图，它描述了七大天体的时空变动，其中包含了许多现代统计数字的元素坐标、格子图、平行坐标以及时间序列。2.1600—1699：测量与理论17世纪，欧洲船队在海上航行，欧洲新兴的资本主义发展，大大推动了地图制作、距离和空间测量。与此同时，随着科学技术和经济的发展，资料的采集主要是在时间、空间、距离等方面进行，资料的使用主要是绘制地图，进行天文分析(开普勒的行星运动定律1609)上。此时，笛卡尔发展出了解析几何和坐标系，在两个或者三个维度上进行数据分析，成为了数据可视化历史中重要的一步。同时，早期概率论(PierredeFermat与PierreLaplace)和人口统计学(JohnGraunt)研究开始出现。这些初期的研究为数据的可视化打开了一扇大门，数据收集、整理和绘制都有了系统的发展。这一期间，随着科研领域的不断扩大，资料的数量不断增长，呈现出许多新的可视化形态。随着地图精确度的提高，人们也在不断地将可视化方法应用到新的应用中。在这个十年的末期，为“视觉思维”提供了必需的要素。3.1700-1799：新的图形形式18世纪是科学史上最早的时代，英国的工业革命、牛顿的天文、微积分的建立，都促使了人们对数据的精确化和定量化，对统计的需求越来越大，而用抽象的图形来表达数据的方法也越来越成熟。这时，与今天的直方图相似的曲线图呈现在经济领域，英国神学家JosephPriestley也尝试在历史教育上使用图的形式介绍不同国家在各个历史时期的关系。法国人MarcellinDuCarla绘制了等高线图，用一条曲线表示相同的高程，对于测绘、工程和军事有着重大的意义，成为了地图的标准形式之一。WiliamPlayfair是数据可视化领域的一个关键人物，他在1765年创建了首张时间线，这张图表上的一条线是用来描述人类的寿命，而整个图表则是用来对比不同的人的寿命范围。这些时序图是他发明的条形图和我们今天仍然使用的其它图表，如饼图、时序图等。他的这种观点在数据可视化历史上是一个全新的尝试，它用一种新的方式来表达更多、更直观的信息。随着对数据系统性的收集以及科学的分析处理，18世纪数据可视化的形式已经接近当代科学使用的形式，条形图和时序图的等可视化形式的出现体现了人类数据运用能力的进步。随着数据在经济，地理，数学等领域不同应用场景的应用，数据可视化的形式变得更加丰富，也预示着现代化的信息图形时代的到来。4.1800—1849：现代信息图形设计的开端十九世纪前半期，由于视觉表现方式的革新，统计图表与主题绘图技术得到了飞速发展，而现在已知的各种统计图表都是从那时开始产生的。在这段时间里，资料搜集和整理的范围显著增加，并且大量的社会管理资料被搜集起来，因为各国政府越来越重视人口、教育、犯罪、疾病等。英国地质学家威廉·史密斯于1801年画出了第一张地质图，这是一种用来表示定量信息的地图，也被称作“改变世界的地图”。在此期间，资料的搜集与整理由科技、经济等方面向社会治理层面延伸，而社会公众领域的资料搜集则是人类运用科学方法进行社会调查的重要标志。同时，科研需要更准确的资料，研究的范围也显著扩展，人类开始有意识地运用视觉的方法来研究和解决更广泛的问题。5.1850-1899：数据制图的黄金时期在十九世纪上半叶末，数据可视化领域开始了快速的发展，随着数字信息对社会，工业，商业和交通规划的影响不断增大，欧洲开始着力发展数据分析技术。高斯和拉普拉斯发起的统计理论给出了更多种数据的意义，数据可视化迎来了它历史上的第一个黄金时代。统计学理论的建立是拘束可视化发展的重要一步，此时数据的来源也变得更加规范化，由政府机构进行采集。随着社会统计学的影响力越来越大，在1857年维也纳的统计学国际会议上，学者就已经开始对可视化图形的分类和标准化进行讨论。不同数据图形开始出现在书籍、报刊、研究报告和政府报告等正式场合之中。6.1900—1949：现代休眠期20世纪的上半叶，随着数理统计这一新数学分支的诞生，追求数理统计严格的数学基础并扩展统计的疆域成为这个时期统计学家们的核心任务。数据可视化成果在这一时期得到了推广和普及，并开始被用于尝试着解决天文学、物理学、生物学的理论新成果，Hertzsprung—Russell绘制的温度与恒星亮度图成为了近代天体物理学的奠基之一；伦敦地铁线路图的绘制形式如今依旧在沿用：E.W.Maunder的“蝴蝶图”用于研究太阳黑子随时间的变化。但是，这个时期人类的数据收集和显示方法并没有发生根本性的变化，统计数据的发展也不算太大，因此，前半段处于休眠期。然而，这段时间的沉寂和统计学家的不懈努力，使得数据可视化在本世纪末得到了迅速的恢复和发展，而可视化的黄金时代已经过去，却不是视觉化的终结。7.1950-1974：复苏期从2O世纪上半叶末到1974年这一时期被称为数据可视化领域的复苏期，在这一时期引起变革的最重要的因素就是计算机的发明，计算机的出现让人类处理数据的能力有了跨越式的提升。在现代统计学与计算机计算能力的共同推动下，数据可视化开始复苏，统计学家JohnW.Tukey和制图师JacquesBertin成为可视化复苏期的领军人物。JohnW.Tukey在二战期间对火力控制进行的长期研究中意识到了统计学在实际研究中的价值，从而发表了有划时代意义的论文“TheFutureofDataAnalysis”，成功地让科学界将探索性数据分析(EDA)视为不同于数学统计的另一独立学科，并在本世纪后期首次采用了茎叶图、盒形图等新的可视化图形形式，成为可视化新时代的开启性人物。JacquesBertin发表了他里程碑式的著作《SemiologieGraphique》，本书从数据的关系和特点出发，对图像的视觉要素进行了组织，为图像可视化奠定了坚实的理论依据。随着计算机的普及，20世纪60年代，各研究机构就逐渐开始使用计算机程序取代手绘的图形。由于计算机的数据处理精度和速度具有强大的优势，高精度分析图形就已不能用手绘制。在这一时期，数据缩减图、多维标度法MDS、聚类图、树形图等更为新颖复杂的数据可视化形式开始出现。人们开始尝试着在一张图上表达多种类型数据，或用新的形式表现数据之间的复杂关联，这也成为现今数据处理应用的主流方向。数据和计算机的结合让数据可视化迎来了新的发展阶段。8.1975至2011年动态交互式数据可视化在这一阶段计算机成为数据处理必要的成分，数据可视化技术进入了一个新的黄金时期。二十世纪70~80年代，人们试图通过静态的多维量化的静态图表来表示静止的数据，八十年代中期的动态统计图逐渐兴起，到了20世纪后期，两者的融合，试图实现动态和交互的数据可视化。数据可视化的这一时期的最大潜力来自动态图形方法的发展，允许对图形对象和相关统计特性的即时和直接的操纵。早期就已经出现为了实时的与概率图(Fowlkes，1969)进行交互的系统，通过调整控制来选择参考分布的形状参数和功率变换。这可以看作动态交互式可视化发展的起源，推动了这一时期数据可视化的发展。9.2012至今：大数据时代在2003年全世界创造了5EB的数据量时，人们便逐渐将注意力集中到了大数据的处理上。到了2011年，全世界的数据量都在以几何级数增长，用户的使用效率也越来越高，数据供应商们也开始了全方位的服务，大数据时代由此拉开了序幕。2012是一个以数据为导向的年代。掌握了数据，就可以把握未来的发展趋势，所以，对数据可视化技术的依赖性越来越强。大数据时代的来临，对数据可视化的发展产生了巨大的冲击，要想继续用传统的表现方式来表达海量的数据，已经不太现实，而对于海量的动态数据，则需要更加高效的运算方式和表现方式，从而使得大数据的可视化研究成为一个新的课题。我们在应对大数据时，不但要考虑快速增加的数据量，还需要考虑到数据类型的变化，这种数据扩展性