【动态】第十二期可视化与可视分析国际学术报告成功举办

2022 年 3 月 16 日 中国图象图形学学会CSIG

2022年3月10日上午，中国图象图形学学会可视化与可视分析专业委员会组织的第十二期可视化与可视分析国际学术报告成功举行。此次报告特邀加州大学圣克鲁斯分校计算媒体系副教授、UCSC创意媒体实验室主任Angus Forbes教授担任讲者。Forbes教授曾于2013年至2017年间担任IEEE VIS艺术项目（VISAP）主席，并曾担任2018年SIGGRAPH Art Papers主席和2021年SIGGRAPH Art Gallery主席。

Forbes教授带来了题为《Creative Explorationsin Visual Computing》（可视计算中的创意探索）的精彩报告。Forbes教授首先介绍了UCSC创意媒体实验室最近关注的几个研究方向，包括数据可视化，仿真模拟，图形学，以及交互艺术。Forbes教授强调了交互式数据可视化技术的开发，与相关领域科学家的合作，以及艺术类工作对可视化研究的启发这三个方面。他指出交互艺术的工具和创意性的探索能够给可视化研究带来新的机遇。接下来，Forbes 教授通过回顾UCSC创意媒体实验室最近的研究项目为我们展示了在可视化研究中这三个方面的相互作用。

首先，针对如何与领域专家合作，Forbes教授介绍了与生物学家合作研究生物信号通道的可视化问题。Forbes教授指出，传统的信号通道数据可视化是复杂的网络图，使用自动生成网络布局的工具也不能突出展示专家关注的节点和通道。因此，他提出了定制化的信号通道可视化方法RasVis，如图1所示，图中的节点表示与癌症研究相关的蛋白质种类，节点之间的连接表示Ras信号通道。该方法能够降低网络复杂度，选择性地展示具体研究中重点通道的相关信息。通过这个项目的介绍，Forbes教授提倡开发针对更具体的目标用户的更专门的可视化工具。

图 1 RasVis蛋白通道可视化示例

其次，Forbes教授还介绍了另一个与生物学家合作开发的分析蛋白质间动态相互作用的Kappa系统。Kappa系统通过将作用的规则设置为节点简化网络结构并实现交互性探索，如图2所示，图中的每个节点对应一个具体作用机制，节点之间的边表示某个机制的触发对另一个机制的激励或抑制作用。通过该项目，Forbes教授进一步阐释了如何与领域专家合作，并通过交互技术帮助他们理解复杂的动态数据。

图 2 Kappa系统蛋白质作用机制网络视图

接下来，Forbes教授介绍了IGM VIS项目，该项目开发了一个星系数据可视化系统，通过分析星系介质数据帮助天文学家更好地理解星系的生成和演化。该系统利用3D交互式可视化帮助用户从不同角度观察、选择并分析来自多个数据集的星系数据（如图3），图中左上的主要视图是星系的3D可视化图，右方线状图展示了天文学家最关注的星系吸收速率数据。通过该项目，Forbes教授强调了可视化项目的设计流程中通过合作充分了解用户需求并清晰定义任务的重要性。

图 3 IGMVIS系统界面

接着，针对艺术类工作对可视化研究的启发，Forbes教授首先介绍了他将数据艺术中常用的二维黏菌生长模型应用到三维网状数据艺术生成的工作，然后结合前面提到的IGM VIS项目，Forbes教授介绍了受此启发的Polyphorm项目。该项目针对天文学中的暗物质网问题，应用黏菌生长模型，结合仿真方法，通过可探测的星系数据成功重构了不可探测的暗物质网（如图4），图中展示了在黏菌生长算法中设置不同数量的个体得到的重构效果。Forbes教授还介绍了Polyphorm方法在计算语言学和3D打印等领域的广泛应用。

图 4 Polyphorm暗物质网络重构效果图

此外，Forbes教授还介绍了他们应用深度学习方法进行图像数据的光照重构和去噪的工作（如图5），图中左边展示了原始输入图片，右边展示了光照优化和去噪之后的效果，以及一些交互艺术项目，包括应用基于深度学习的风格转换技术生成丰富多彩的笔刷的Data Brushes项目（如图6），图中从b到d每一条竖直带状区域展示了使用DataBrushes将真实图片转换成不同风格的效果。

图 5 基于深度学习的图片光照重构和去噪效果图

图 6 DataBrushes应用实例

在提问环节，Forbes教授和观众就如何与领域专家合作，在交叉学科项目中如何培养艺术背景的学生，以及沉浸式可视化的前景等热点话题进行了热烈的讨论。Forbes教授建议可视化研究者在寻求与领域专家合作时应掌握一定相关领域知识，并且转换心态，我们不只是提供解决特定问题的工具，而是和合作者一起发现并解决相关领域的有趣问题。关于VR等沉浸式技术在可视化中的应用，Forbes教授指出VR的优势在于能够更好地吸引用户使其沉浸于系统之中，但是VR的劣势在于目前的交互技术仍不能满足精细的数据操作。关于如何在计算媒体交叉学科项目中培养艺术背景学生，Forbes教授建议让学生通过多读论文熟悉可视化研究问题和相关技术，并鼓励学生拓宽视野，勇于提出更有创新性的研究问题。

本次活动由香港科技大学（广州）支持，可视化与可视分析专委会委员曾伟助理教授主持。下一期报告将于2022年3月24日早上9:00-10:30举办，报告题目为《Visualization for the General Public》，讲者是来自美国迈阿密大学的Alberto Cairo教授。

来源：CSIG可视化与可视分析专委会