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Visualização e Complexidade Visual - Coggle Diagram
Visualização e Complexidade Visual
Visualizações de estruturas relacionais
➤ Só são úteis na medida em que os diagramas associados transmitem informações efetivamente às pessoas que as utlizam
Grafos
Um grafo G=(V,E) é um conjunto V de vértices conectados por
um conjunto E de arestas
Grafos são desenhados como pontos espalhados pelo espaço e conectados por segmentos retos ou curvos representando as arestas
Um bom diagrama ajuda o leitor a entender o sistema
Lei de Hooke
Metáfora: cada grafo de um nó é representado por um anel e as arestas são substituídas por molas formando um sistema mecânico.
Kamada-Kawai
➤ Este sistema não pode ser resolvido pelo método de NewtonRaphson
➤ A opção adotada pelos autores é a de movimentar apenas uma partícula por iteração mantendo as outras fixas
Newton-Raphson
FRUCHTERMAN-REINGOLD
➤ Partículas atômicas ou corpos celestes exercendo forças atrativas e repulsivas uns nos outros, induzindo movimento
➤ Não é necessário ser fiel às forças, mas sim aos critérios estéticos
Simulated Annealing
➤ É um método de otimização flexível usado para solução de problemas de otimização combinatória
➤ Espaços de busca enormes onde a busca exaustiva é inviável e se tem uma função de custo que se quer maximizar ou minimizar
➤ Em geral, inicia-se de uma solução aleatória que é refinada iterativamente terminando comumente em um mínimo local
Davidson-Haron
➤ Configuração: um desenho candidato, ou seja, posições no grid para cada um dos nós
➤ Vizinhança: configurações vizinhas são aquelas que diferem pela posição de apenas um nó (dentro de um raio que vai decrescendo com o andamento do processo)
Tunkeland
➤ Comprimentos de arestas devem ser uniformes
➤ Nós não adjacentes devem ficar distantes
➤ Cruzamentos de arestas devem ser minimizados
➤ Estes critérios são, muitas vezes, conflitantes
(a) Comprimentos de arestas uniformes
(b) Sem cruzamento de arestas
ForceAtlas2
➤ Foi desenvolvido para implementação no pacote Gephi
➤ Uso típico dos usuários: redes livres de escala com 10 a 10.000 nós
➤ Leiaute de força
➤ Foi desenvolvido para a experiência do usuário e por essa razão seu algoritmo é contínuo
➤ Também é um algoritmo que permite a disposição geográfica do grafo
Aspectos da Visualização
Critérios estéticos:
Especificam as propriedades do desenho que gostaríamos de
aplicar, na medida do possível, para alcançar a legibilidade
➤ Estão naturalmente associados a problemas de otimização
➤ Computacionalmente difíceis
➤ Estratégias de aproximação e heurísticas
Muitas vezes conflitam uns com os outros
Precedência
➤ A maioria das metodologias de desenho de grafos estabelecem uma relação de precedência entre os critérios estéticos
➤ As abordagens geralmente dividem o processo em uma seqüência de passos, cada um destinado a satisfazer um certo critério
Critérios vs Objetivos
Cruzamentos
Minimizar o número de cruzamentos entre arestas
Área
➤ A área pode ser formalmente definida de diferentes maneiras:
➤ a área do menor polígono que envolve o desenho
➤ a área do menor retângulo com lados horizontais e verticais envolvendo o desenho
Arestas
➤ Comprimento total das arestas:
➤ minimização da soma dos comprimentos das arestas.
➤ Comprimento máximo das arestas:
➤ minimização do comprimento máximo de uma aresta.
➤ Comprimento de arestas uniforme:
➤ minimização da variância dos comprimentos das arestas
Dobras
Linhas retas
Poli-linhas
Ortogonal
Razão de aspecto
➤ Minimização da razão do aspecto do desenho
➤ Definida como a relação entre o comprimento
do lado mais longo e o comprimento do lado
mais curto do menor retângulo que envolve o
desenho
Simetria
Ilustra a simetria topológica do grafo
Principios das visualizações de redes
Propósito
Decodificar a complexidade
5 funções
➤ Documentar
▪ Mapear um sistema que nunca foi descrito antes
▪ Retratar um novo território desconhecido
▪ Estimular o interesse e a consciência sobre um assunto
▪ Abrir portas para novas descobertas e interpretações
➤ Esclarecer
▪ Tornar o sistema mais compreensível, inteligível, transparente
▪ Simplificar
▪ Explicar aspectos importantes e esclarecer determinadas áreas do sistema
▪ Comunicar de forma simples e eficaz tornando-se meio de processamento e tornando-se meio de processamento e compreensão da informação
➤ Revelar
▪ Encontrar um padrão oculto ou explicitar novos insights
▪ A revelação deve se concentrar na causalidade, conduzindo a divulgação de relações e correlações não identificadas
▪ Verificar as suposições iniciais e questões centrais
➤ Expandir
▪ Encontrar um padrão oculto ou explicitar novos insights
▪ A revelação deve se concentrar na causalidade, conduzindo a divulgação de relações e correlações não identificadas
▪ Verificar as suposições iniciais e questões centrais
➤ Abstrair
▪ Explorar o esquema em rede como uma plataforma para representação abstrata
▪ A visualização da rede pode ser um veículo para expressão hipotética e metafórica, retratando conceitos intangíveis que podem nem mesmo depender de um conjunto de dados existente
Principios
1 - Comece com uma pergunta
2 - Procure por relevância
3 - Permita análise multivariadas
4 - Considere o tempo
5 - Enriqueça seu vocabulário
6 - Esponha os agrupamentos
7 - Maximize a escala
8 - Gerencie a complexidade