3 заметки с тегом

введение

Реальность данных и постановка задачи

Качественная визуализация показывает реальность данных под определённым углом, который интересует наблюдателя. Реальность данных отвечает на вопрос «Что происходит?», а постановка задачи (угол) — на вопрос «Зачем мы исследуем данные?» или, иначе говоря, «Что мы ищем?»

Вернёмся к примеру с маршрутными такси. Реальность данных:

Автобусы перевозят пассажиров по маршрутам общественного транспорта. Маршрут состоит из остановок, за день на маршруте выполняется несколько рейсов. Расписание движения по маршруту для каждого рейса задано временем прибытия на остановку. В каждый момент о каждой «машине» известны координаты, скорость и количество пассажиров на борту, а также какой рейс по какому маршруту она выполняет, и какой водитель за рулём.

Транспортные аналитики хотят выяснить:
Как меняется загруженность автобусов на маршруте в среднем в течение дня?
Как часто и насколько серьёзно нарушается расписание движения?
Где находятся, насколько загружены, как сильно отклоняются от расписания автобусы в данный момент времени?

Реальность данных диктует пространственную структуру: маршрут, разделённый на участки разной длины между остановками. В такой структуре присутсвуют все объекты (остановки, участки между ними, машины на маршруте), к ним легко привязать соответствующие данные: опоздания — к точками остановок, превышения скорости — к фрагментам маршрута, загруженность — к участкам между остановками, на которых она остаётся неизменной. На маршруте можно визуализировать текущее положение и скорости автобусов, статистику рейса, усреднённые данные за часть суток и за календарный период.

«Загруженность автобусов в среднем в течение дня» перестаёт быть абстрактным значением, вычисленным в недрах системы и показанным в таблице. Она раскладывается на «элементарные» загруженности рейсов на разных участках маршрута в разное время.

Покажем средний поток пассажиров, перемещающихся от остановки к остановке по будням утром, днём и вечером, буквально — «потоком». Видим разницу потока в утренние и вечерние часы пик и в спокойные дневные часы.

Задачу о визуализации нарушений на одном из маршрутов я решала в рубрике «Вопрос-ответ». Вот как будет выглядеть сводка по нарушениям на маршруте утром, днём и вечером:

Опоздания по утрам и вечерам концентрируются в разных частях маршрута.

Если мы захотим понять, как нарушения накладываются на загруженные и не очень части маршрута, нам достаточно буквально «наложить» визуализации друг на друга.

Самое большое утреннее опоздание происходит на самой загруженной остановке — проблема вдвойне. Днём полупустой автобус постоянно нарушает скоростной режим и всё равно опаздывает на следующую остановку — возможно, нереалистичное расписание.

Одна реальность данных в зависимости от постановки задачи выражается в разных форматах визуализации. Но в отличие от отчётов, которые отвечают на вопросы «в лоб», визуализации построены на едином фундаменте, «дружат» между собой и легко объединяются в интуитивно понятные связки.

В следующей заметке я расскажу, как использовать реальность данных и постановку задачи при выборе формата визуализации. Если хотите освоить алгоритм работы со сложными данными на практике, приходите на брейнвошинг по визуализации данных, который я проведу в Москве, 23 и 24 апреля.

Следующая теоретическая заметка выйдет 11 апреля.

2016   введение   визуализация данных   теория

Реальность данных, примеры

Данные порождает объективная реальность. Например, по маршрутам общественного транспорта ездят автобусы, которые в разное время перевозят разное количество пассажиров, соблюдают расписание или опаздывают, нарушают скоростной режим и правила дорожного движения, сходят с рейса. Датчики собирают данные о местонахождении, скорости и загруженности каждой «машины» в каждый момент времени. После этого данные попадают в базу данных и доступны в виде отчётов (срезов): время посещения остановок и отклонения от расписания на конкретном маршруте, загруженность маршрута в зависимости от времени дня, список нарушений конретного водителя за день/неделю/месяц и т. п.

Как правило, мы получаем доступ к данным и знакомимся с ними именно в виде таких таблиц и отчётов. Вместо полной картины, мы видим (и визуализируем) поля, значения и срезы. Поэтому вместо одной лаконичной визуализации получается десяток разрозненных диаграмм, карт и индикаторов. Чтобы это исправить, я советую начинать работу с описания реальности данных.

Реальность данных — это выжимка объективной реальности, которая касается только конкретной задачи и доступных данных. В описанном выше примере, реальность данных выглядит так. Автобусы перевозят пассажиров по маршрутам общественного транспорта. Маршрут состоит из остановок, за день на маршруте выполняется несколько рейсов. Расписание движения по маршруту для каждого рейса задано временем прибытия на остановку. В каждый момент о каждой «машине» известны координаты, скорость и количество пассажиров на борту, а также какой рейс по какому маршруту она выполняет, и какой водитель за рулём.

Обратите внимание, что в реальности данных нет постановки задачи, только описание объектов, их свойств, связей между ними и процессов. За рамками реальности данных остаются некоторые аспекты объективной реальности, которые имеют отношение к задаче, но неизвестны нам (например, погода или настроение водителя). Формулировка стремится к полному и последовательному описанию, в остальном она может быть свободной. Приведу ещё несколько примеров.

Марафон
Итоговые протоколы забега содержат поля: фамилия и имя, возраст, страна, город и клуб бегуна, номер и занятое им место, принадлежность к возрастной группе, результат на финише (официальный и личный), а также информацию о дате и погоде в день мероприятия.

В реальности данных бегуны разного пола и возраста, из разных городов, стран и клубов, с разной скоростью преодолевают маршрут, проходящий по центру Москвы, со значительными перепадами высот, при определённой погоде.

Тренажёр ПДД
В базе данных результатов тестирования на знание правил ПДД есть таблица ответов и таблица со статистикой по билетам. Таблица ответов содержит поля: ID пользователя, ID вопроса, результат (верный или неверный ответ), дата и время, сам ответ и др. Таблица билетов содержит: ID пользователя, ID билета, сдал/не сдал, количество верных ответов, дата и время, тип тестирования, потраченное на билет время (в секундах).

В реальности данных пользователи отвечают на вопросы экзамена ПДД по билетам или вразнобой, дают правильный ответ или ошибаются. Билет считается сданным, если при тестировании допущено 2 и менее ошибок. Количество попыток неограничено.

Рейтинг школ
В сводной таблице по школам Москвы указаны: название и номер школы, количество учеников, список средних баллов на выпускных экзаменах и ЕГЭ по разным предметам, доли поступлений в ведущие ВУЗы.

В реальности данных выпускники сдают экзамены и ЕГЭ по разным предметам в разных школах Москвы, с разными результатами и поступают в разные ВУЗы.

Важное дополнение: текстовое описание не есть реальность данных, а только удобный способ её зафиксировать. За текстовым описанием всегда стоит многомерная живая картина, описанная в предыдущей заметке.

Описать реальность данных — первый шаг к качественной визуализации. О втором шаге, грамотной постановке задачи, я расскажу в следующей заметке. Если хотите освоить алгоритм работы со сложными данными на практике, приходите на брейнвошинг по визуализации данных, который я проведу в Москве, 23 и 24 апреля.

Следующая теоретическая заметка выйдет 28 марта.

2016   введение   визуализация данных   теория

Реальность данных

Я придумываю визуализации без алгоритмов и правил, по наитию. Знакомлюсь с данными, изучаю их и щёлк… вижу картину, которая впоследствии, проработанная и уточнённая, становится визуализацией. Я могу разобрать результат «по косточкам», объяснить, почему он именно такой и в чём его сила, сформулировать принципы, которые лежат в его основе, но не могу рассказать, как я к нему пришла. Это делает меня никчёмным арт-директором и преподавателем, и я хочу это исправить.

Дважды в месяц я буду публиковать размышления о моём подходе к визуализации данных, чтобы постепенно сформировать теоретическую базу и докопаться до заветных алгоритмов. Забраться в собственный мозг и понять, что происходит в нём в момент «щелчка», непросто. Но я попробую.

Обычно данные хранятся в таблицах и базах, объединяющих множество таблиц. Все таблицы выглядят одинаково, как и круговые диаграммы, построенные на их основе. Все данные — уникальны, они наделены смыслом, подчинены внутренней иерархии, пронизаны связями, содержат закономерности и аномалии. Чтобы проявить сущность данных в визуализации нужно выйти за пределы табличного представления — в реальность данных.

Иллюстрация: Golden Easel Art Print, IF

Данные каждой задачи живут в собственной реальности. Там в нескольких измерениях (пространственных, временных или каких-то совсем иных) существуют и взаимодействуют объекты, текут потоки, меняются характеристики и свойства, случаются события. В этой реальности свои действующие лица, свои законы; данные в ней свободные от ограничений операционной системы, экрана и нашего физического мира.

Мой рецепт качественной визуализации: перенести реальность данных на интерактивную веб-страницу с минимальными потерями (неизбежными из-за ограничений носителя).

В ближайших заметках:
— я попробую объяснить, как заглянуть в реальность данных,
— расскажу о микро- и макро-уровнях этой реальности,
— разберу конкретные примеры.

Буду рада вопросам и комментариям.

Рубрика «вопрос-ответ» временно на паузе, но всё равно присылайте вопросы на почту: data@datalaboratory.ru. Следующая теоретическая заметка выйдет 14 марта.

2016   введение   визуализация данных   теория