王 微

從歷史視角看信息視覺化設(shè)計的價值轉(zhuǎn)向

王 微

人類對信息視覺化表達(dá)的關(guān)注歷時已久。在經(jīng)歷了科學(xué)表達(dá)、定量描述、定性分析、以用戶為中心的方法論轉(zhuǎn)向后，信息視覺化設(shè)計也逐漸完成了從以精準(zhǔn)描摹為手段的“功能”向以高效交流為核心的“服務(wù)”的價值轉(zhuǎn)變。

信息視覺化；科學(xué)表達(dá)；定量描述；定性分析；以用戶為中心

盡管20世紀(jì)80年代后期“信息視覺化設(shè)計”才真正從科學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、圖形設(shè)計的次領(lǐng)域中分離出來成為一門獨立的學(xué)科。[1]但人類對于“如何將信息進(jìn)行視覺化表達(dá)”這一議題的關(guān)注卻歷史悠久。自古以來，人們一直在探求如何借助視覺方式準(zhǔn)確地表現(xiàn)客觀存在。從史前人類使用的簡單圖形符號到科學(xué)筆記中準(zhǔn)確、詳實、生動的藝術(shù)插圖；從數(shù)據(jù)繁多、功能各異的統(tǒng)計圖表到以人為本、便于理解的信息設(shè)計……在經(jīng)歷了科學(xué)表達(dá)、定量描述、定性分析、以用戶為中心的方法論轉(zhuǎn)向后，信息視覺化也逐漸完成了從以精準(zhǔn)描摹為手段的“功能”向以高效交流為核心的“服務(wù)”的價值轉(zhuǎn)變。

一、科學(xué)表達(dá)

信息視覺化的發(fā)生起源于自然科學(xué)的發(fā)展。人類在觀察、實驗、分析、歸納中認(rèn)識和探尋自然規(guī)律，除文字和數(shù)字之外，理論的概括與推理主要依賴于抽象的視覺圖像輔助完成。

1．藝術(shù)作品中的科學(xué)性

16世紀(jì)文藝復(fù)興時期，意大利畫家、科學(xué)家、發(fā)明家列奧納多·達(dá)·芬奇（Leonardo Da Vinci，1452—1519）涉獵機(jī)械、工程、解剖學(xué)、建筑、軍事、數(shù)學(xué)等多門學(xué)科所留下的13，000多頁的筆記與繪畫可以稱得上是視覺化表達(dá)在科學(xué)各領(lǐng)域應(yīng)用的最早典范。當(dāng)時的科學(xué)還不成熟，技術(shù)的局限使得肉眼成為當(dāng)時唯一的

圖2 受胎告知 達(dá)·芬奇

圖1 子宮內(nèi)胎兒的研究 達(dá)·芬奇

圖3 野火雞 約翰·奧杜邦

圖4 恩斯特·?？藸?《生命之樹》

注釋：

① A page showing Leonardo's study of a foetus in the womb (c. 1510) Royal Library， Windsor Castle觀察利器。于是，繪畫成為記錄科學(xué)數(shù)據(jù)的重要手段。他曾說過：“繪畫是自然的唯一模仿者，它能夠?qū)⒆匀唤缰修D(zhuǎn)瞬即逝的美生動地保存下來。繪畫比文字語言更真實、更準(zhǔn)確地將自然萬象傳達(dá)至我們的知覺?！碑?dāng)人們看到他所繪制的人體結(jié)構(gòu)圖時，很難判斷他到底是愛好解剖的藝術(shù)家還是精通繪畫的解剖學(xué)家（圖1）。①作為一位具有科學(xué)素養(yǎng)的藝術(shù)家，達(dá)·芬奇將藝術(shù)創(chuàng)作和科學(xué)探討相結(jié)合完成了大量藝術(shù)巨作，作品中所呈現(xiàn)出來的科學(xué)的準(zhǔn)確性和嚴(yán)謹(jǐn)性令人驚嘆（圖2）。

2.科學(xué)中的藝術(shù)品

19世紀(jì)美國著名鳥類學(xué)家、博物學(xué)家、畫家約翰·奧杜邦（John Audubon，1785—1851）因繪制鳥類圖鑒而聞名。其作品因神態(tài)生動、筆調(diào)細(xì)膩、構(gòu)圖巧妙令人銘記。他歷時12年出版的《美洲鳥類》(1827～1838) 準(zhǔn)確且客觀地再現(xiàn)并記錄了自然形態(tài)的美，被譽(yù)為19世紀(jì)最具影響力、品質(zhì)最高的鳥類學(xué)研究著作之一，對后世野生動物繪畫產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。書中收錄了400多幅鳥類形象，大部分采用真實尺寸。為了達(dá)到藝術(shù)效果又兼顧科學(xué)性，他經(jīng)常將多只不同種類的鳥放置于同一幅畫面進(jìn)行對比，還會描繪水果、花草、巢、蛋及鳥類捕食者輔以說明（圖3）。奧杜邦將繪畫作為一種科學(xué)研究的工具，在對科學(xué)求真的探索過程中展現(xiàn)出對藝術(shù)的執(zhí)著與向往。作品不僅成為了科學(xué)研究中真實可靠的重要資料，也是不可多得的藝術(shù)佳作。

無獨有偶，德國著名生物學(xué)家、博物學(xué)家、哲學(xué)家、藝術(shù)家恩斯特·?？藸枺‥rnst Haeckel，1834—1919）是繼奧杜邦之后科學(xué)領(lǐng)域中又一位杰出的藝術(shù)家[2]。他是最早繪制動物譜系圖的學(xué)者之一（圖4）。他大力支持并傳播查爾斯·羅伯特·達(dá)爾文（Charles Robert Darwin）的進(jìn)化論，并通過對胚胎學(xué)、形態(tài)學(xué)與細(xì)胞理論的研究使生物學(xué)研究的范圍得以不斷拓展（圖5）。1868年，他出版的《創(chuàng)造的歷史》在當(dāng)時被認(rèn)為是科普版的《物種起源》，風(fēng)靡一時，頗為暢銷。不同于1859年達(dá)爾文出版的篇幅長、含圖少的嚴(yán)肅的學(xué)術(shù)專著，《創(chuàng)造的歷史》運用大量筆記和插圖通俗、生動地介紹了進(jìn)化論。書中涵蓋放射蟲形象140幅、新物種近4000種（圖6）。在?？藸柨磥?，科學(xué)研究著作中的插圖只是換一種方式來證明由其他途徑得到的結(jié)論而已。?？藸柊褜ψ匀坏臒釔酆蛯τ钪嫒f物的虔誠與細(xì)致觀察融于插圖圖像中，運用擅長的解剖學(xué)知識將各種生物形態(tài)描繪得淋漓盡致，為后人留下了不可多得的寶貴資料。該書的出版在當(dāng)時的德國科學(xué)界影響巨大，1876年被翻譯成英文，之后被反復(fù)再版印刷。

這一階段信息視覺化還處于借助視覺進(jìn)行思考的萌芽期。作品表象多以對自然的描摹和圖解為主，以科學(xué)性和準(zhǔn)確性為明顯特征，展現(xiàn)的內(nèi)容主要集中在自然的認(rèn)知方面。從當(dāng)時的人們對于藝術(shù)作品中的科學(xué)性和科學(xué)中的藝術(shù)品的喜愛與追捧，我們不難發(fā)現(xiàn)藝術(shù)在科學(xué)領(lǐng)域中展現(xiàn)出來的魅力與潛能以及科學(xué)對于藝術(shù)表達(dá)的渴望?？茖W(xué)圖像不斷滿足著社會對于科學(xué)知識增長的需求，不斷促進(jìn)著科學(xué)發(fā)展的同時，也不斷挑戰(zhàn)著人們的想象力，為藝術(shù)帶來了新的視角。

二、定量描述

在信息視覺化的發(fā)展過程中，信息視覺化之外的如政治、經(jīng)濟(jì)、科技、思想文化等變革性事件所產(chǎn)生的影響打破了藝術(shù)自身的常規(guī)運行軌跡，促成了信息視覺化概念的更迭與功能的飛躍。19世紀(jì)上半葉是自然科學(xué)取得輝煌成就的時代，也是統(tǒng)計學(xué)等綜合性學(xué)科的快速發(fā)展期。電力革命導(dǎo)致的技術(shù)進(jìn)步為信息視覺化的在定量描述方面的發(fā)展提供了充足養(yǎng)分。這一時期信息視覺化表現(xiàn)出定量描述的特征，即對社會現(xiàn)象的數(shù)量特征、數(shù)量關(guān)系與數(shù)量變化進(jìn)行分析，揭示、描述出社會現(xiàn)象的相互作用與發(fā)展趨勢。直線圖、柱狀圖、餅圖、環(huán)狀圖、時間序列圖、散點圖、等高線圖等我們今天熟知的數(shù)據(jù)繁多、功能各異的統(tǒng)計圖表在這一時期都得到了迅速發(fā)展。主題內(nèi)容也逐漸蔓延至社會、道德、醫(yī)學(xué)、自然、物理等更為廣闊的領(lǐng)域。[3]據(jù)記載，當(dāng)時的英國統(tǒng)計學(xué)家和經(jīng)濟(jì)學(xué)家們甚至認(rèn)為那些傳統(tǒng)圖像在描述事實的“準(zhǔn)確性”和“多角度”上顯得力不從心，他們更傾向于用數(shù)據(jù)圖形來表達(dá)學(xué)術(shù)觀點[4]。正如奧地利統(tǒng)計學(xué)家奧托·紐哈斯（Otto Neurath）在1925年所說：“語言是分散的，是圖表將它們聚合起來。”被譽(yù)為現(xiàn)代圖表之父——最早采用抽象視覺語言表達(dá)數(shù)據(jù)的英國工程師、政治經(jīng)濟(jì)學(xué)家威廉·普萊費爾（William Playfair）是這一時期的代表人物。普萊費爾于1786年和1801年先后出版《商業(yè)與政治圖集》和《統(tǒng)計學(xué)摘要》。他擺脫現(xiàn)實參照物，將經(jīng)濟(jì)因素之間的聯(lián)系形象化（圖7）。大量運用直觀的柱狀圖、直方圖描述當(dāng)時的英國經(jīng)濟(jì)狀況，將概念進(jìn)行象征性的再現(xiàn)。這些借助視覺化形態(tài)表達(dá)自然、社會學(xué)科數(shù)據(jù)的特殊圖形在重要的知識領(lǐng)域之間搭建起了一座橋梁。由此，人們開始對數(shù)據(jù)產(chǎn)生了更為濃厚的興趣，數(shù)據(jù)也因此受到人們的重視從而更加普及。

這一時期視覺化的應(yīng)用主要以統(tǒng)計學(xué)為基礎(chǔ)，以社會為研究對象，是以國家、城市等“隱形”的社會資源進(jìn)行思考與探索的階段。視覺化表現(xiàn)的功能仍然以描述性為主，以準(zhǔn)確性為主要特征。但認(rèn)知角度已經(jīng)發(fā)生偏移，開始從對自然的研究轉(zhuǎn)向?qū)ι鐣难芯俊?/p>

圖5 恩斯特??？藸?胚胎4-6周

圖6 恩斯特·?？藸?海星綱

圖7 1786年威廉?普萊費爾繪制的小麥的單價和勞工周薪圖

三、定性分析

圖8 1855年約翰·斯諾在普通地圖上標(biāo)示出霍亂死亡分布地點

圖9 1861年查爾斯?約瑟夫?米納德繪制的拿破侖在俄戰(zhàn)役圖

圖10 亨利·彼克設(shè)計前的英國倫敦地鐵交通圖

圖11 1933年經(jīng)亨利?彼克重新設(shè)計后的倫敦地鐵交通圖

19世紀(jì)后半葉，信息視覺化開始表現(xiàn)出定性分析的特征，即運用歸納和演繹、分析與綜合以及抽象與概括等方法，對分析對象的性質(zhì)、特點、發(fā)展變化規(guī)律作出判斷。1855年霍亂在英國倫敦爆發(fā)并迅速傳播。當(dāng)時對霍亂起因的主流意見僅僅是空氣傳播。英國內(nèi)科醫(yī)生約翰·斯諾（John Snow）走街串巷挨家調(diào)查，將水質(zhì)研究、霍亂死亡統(tǒng)計分布與地圖對比分析，在發(fā)病地點連線中找出疾病與人口密度的關(guān)系以及可能導(dǎo)致疾病的原因，最終推斷出疾病的傳播源頭，并成功干預(yù)了霍亂的傳播（圖8）。該事件成為現(xiàn)代流行病學(xué)上的一項重要創(chuàng)新，同時也體現(xiàn)了視覺化的力量在社會、醫(yī)療領(lǐng)域的重要作用。這一設(shè)計案例打破了信息視覺化原有的描述性特征——側(cè)重于將已有的、整理好的內(nèi)容或規(guī)律進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，即所呈現(xiàn)的核心內(nèi)容和觀點都是預(yù)先設(shè)定好或者已經(jīng)結(jié)果明確的。有別于單純利用數(shù)字語言描述問題的定量描述，斯諾的這一設(shè)計創(chuàng)舉更具探索性、診斷性和預(yù)測性等特點。這種定性分析并不追求精確的結(jié)論，而是了解問題之所在，摸清情況，得出感性認(rèn)識。作為探索性信息視覺化表現(xiàn)中的一種，它更側(cè)重于在數(shù)據(jù)之中發(fā)現(xiàn)新的特征，探求新的認(rèn)知。

1861年法國工程師查爾斯·約瑟夫·米納德（Charles Joseph Minard）繪制的拿破侖在俄國的戰(zhàn)役圖壓縮了大量的信息并有效捕捉到五個獨立變量：橫向時間軸對應(yīng)了行軍途中軍隊規(guī)模的變量；標(biāo)注軍隊位移的經(jīng)緯度變化；用顏色區(qū)分軍隊行軍方向——棕色表示進(jìn)軍，黑色表示撤軍；標(biāo)注軍隊規(guī)模發(fā)生突變的地點名稱以分析原因；底部表現(xiàn)溫度的折線圖從右到左反映了撤退途中的溫度變化（圖9）。設(shè)計者在表現(xiàn)拿破侖軍隊逐漸消亡的過程中，得出士兵數(shù)量銳減同溫度有關(guān)的結(jié)論。這種大膽的猜想以及過程中所激發(fā)出創(chuàng)造性思維將已有的事實和未知結(jié)合起來，為探求新知提供了無限的可能。

四、以用戶為中心

20世紀(jì)以前信息視覺化的案例無論是以何種學(xué)科為對象，所表現(xiàn)出的顯著特征均以數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性為基礎(chǔ)的。然而，1933年英國設(shè)計師亨利·彼克（Henry Beck）設(shè)計的倫敦地鐵圖徹底改變了人們對這一觀念的看法，展現(xiàn)出以用戶為中心、滿足用戶需求的新特征。作為首個抽象化的地圖設(shè)計，彼克從用戶的需求出發(fā)，為了更直觀地為乘客清晰導(dǎo)航，大膽地打破了傳統(tǒng)地圖的范式（圖10、圖11），拋棄了精確的地理方位關(guān)系，把地圖上蜿蜒曲折的弧線改成水平、垂直和45度角直線。與此同時，他忽略距離上的比例關(guān)系，把站臺等距放置，并移除了上方的街道網(wǎng)絡(luò)，最后得到了稀疏的、類似電路板的設(shè)計，將錯綜復(fù)雜的“客觀自然關(guān)系”轉(zhuǎn)化成易于理解的“主觀概念系統(tǒng)”。倫敦地鐵交通圖的成功取決于兩大設(shè)計策略：一是它側(cè)重于功能性而非地理意義上的準(zhǔn)確性。通過使用簡單的線條（確保整齊的布局）、顏色（區(qū)分不同的線路）、清晰的排版（使得文字更易被閱讀）和符號（區(qū)分普通站點和換乘中轉(zhuǎn)站點）滿足了乘客換乘的需求；二是利用了地鐵系統(tǒng)在地下運行、不被地面上的復(fù)雜地形所困擾的事實，去掉所有無關(guān)的細(xì)節(jié)，簡化了原本復(fù)雜的信息。伴隨城市化發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程，該設(shè)計迅速成為風(fēng)靡倫敦的都市名片，影響了至今全球無數(shù)路線圖的設(shè)計。這是視覺傳達(dá)設(shè)計觀念的一次革命，同時也開創(chuàng)了現(xiàn)代信息視覺化設(shè)計的新模式。

不同于科學(xué)表達(dá)階段的精準(zhǔn)描摹，也不同于定量描述、定性分析階段的分析問題、解決問題，這一階段信息視覺化才真正稱得上是“設(shè)計”，一種基于數(shù)據(jù)整理、挖掘與表達(dá)，以用戶為中心，兼具有藝術(shù)表現(xiàn)力的主動性設(shè)計，此時的信息是產(chǎn)品。“信息質(zhì)量”一方面體現(xiàn)在對信息以及信息結(jié)構(gòu)本身的發(fā)掘、梳理和轉(zhuǎn)化上；另一方面則體現(xiàn)在對信息的理解能力以及對信息使用者的定位上，即如何通過視覺語言將“適當(dāng)?shù)男畔ⅰ痹凇斑m當(dāng)?shù)臅r間”，以“適當(dāng)?shù)恼Z言”和“適當(dāng)?shù)牧Χ取眰鬟f給“適當(dāng)?shù)娜恕?，恰如其分地處理了設(shè)計內(nèi)容、形式與設(shè)計消費者之間的關(guān)系，增強(qiáng)了信息的傳播力，讓人感受到設(shè)計的智慧。

五、結(jié)語

信息視覺化只有一段短暫的“歷史”，卻擁有一個長期的過去。從人類開始關(guān)注“如何將信息進(jìn)行視覺化表達(dá)”這一議題起，信息視覺化便肩負(fù)起藝術(shù)與科學(xué)并重的使命。然而在系統(tǒng)梳理典型案例的過程中，我們發(fā)現(xiàn)信息視覺化在不同時期所凸現(xiàn)出來的功能與價值是不盡相同的。在科學(xué)表達(dá)階段，視覺化的重心在于視覺表現(xiàn)，科學(xué)性體現(xiàn)在如何準(zhǔn)確、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)胤从晨陀^存在，藝術(shù)性體現(xiàn)在把控畫面的能力以及視覺感染力上。在定量描摹階段，視覺化的重心在于數(shù)據(jù)表達(dá)，科學(xué)性體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、全面性，藝術(shù)性體現(xiàn)在數(shù)據(jù)表達(dá)形式的多樣性和創(chuàng)造性上。在定量分析階段，視覺化的重心在于解決問題，科學(xué)性體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的收集、挖掘與表達(dá)，藝術(shù)性體現(xiàn)在探索性和預(yù)見性上。在以用戶為中心階段，視覺化的重心在于用戶體驗，科學(xué)性體現(xiàn)在對信息的挖掘以及用戶心理的分析與把控，藝術(shù)性體現(xiàn)在如何呈現(xiàn)設(shè)計智慧。

今天的我們正處在一個變革的時代，如何發(fā)揮信息視覺化的優(yōu)勢，創(chuàng)造一個在全新科技平臺上的合理的人類溝通方式是今天的設(shè)計需要解決的問題。設(shè)計以人為本的理念已經(jīng)深入人心，為人們提供良好的信息交流體驗是設(shè)計的目標(biāo)也是設(shè)計的使命。新的時代背景下，信息視覺化設(shè)計將集結(jié)對科學(xué)與藝術(shù)、感性與理性、內(nèi)容與服務(wù)、溝通與體驗、邏輯與情感等諸多問題。對于設(shè)計師來說將是難得的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

王薇 湖北美術(shù)學(xué)院設(shè)計系講師

[1] FRY B. Organic Information Design[M]. Boston： Massachusetts Institute of Technology，2000：19.

[2] 恩斯特·海克爾[M]//美國不列顛百科全書公司. 不列顛百科全書. 北京：中國大百科全書出版社，2007.

[3] 王薇. 從空間定位到智慧建構(gòu)——技術(shù)革命進(jìn)程中信息視覺化的功能變遷[J]. 湖北美術(shù)學(xué)院學(xué)報，2016，（04）.

[4] Michael . Friendly： A Brief History of Data Visualization[M]. Toronto： Psychology Department and Statistical Consulting Service York University. 2006：12.

J06

A

1009-4016（2017）03-0094-05

湖北省教育廳人文社會科學(xué)研究項目青年項目 (13q103)；湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究計劃優(yōu)秀中青年人才項目（Q20122101）。