陳 萱，黃春娟

(南京工業(yè)大學，210000)

隨著知識經(jīng)濟時代的到來，現(xiàn)代社會的知識量劇增，人們接收、理解知識的速度越來越落后于知識更新的速度。人類迫切需要一種可以幫助其快速理解知識，掌握知識和傳播知識的手段和方法［1］，于是一個新興的研究領(lǐng)域——知識可視化應運而生。知識可視化是信息可視化技術(shù)發(fā)展與應用的新階段，其主要目的是應用視覺表征來促進群體知識的傳播與創(chuàng)新。2004年，國外學者正式提出了知識可視化的定義，2005年我國學者趙國慶對知識可視化的理論基礎(chǔ)、研究框架和發(fā)展趨勢進行了探索［2］，隨后圖情領(lǐng)域又掀起知識圖譜的研究熱潮。知識可視化、知識圖譜為知識的處理、分析、表示、傳遞和服務提供了新的思維方式和工具方法，在計量分析和信息檢索等熱點研究領(lǐng)域得到了廣泛應用，日益成為圖情界關(guān)注的熱點。本研究在對相關(guān)研究文獻進行知識圖譜分析的基礎(chǔ)上，探索了國外知識可視化研究的發(fā)展現(xiàn)狀，以期為國內(nèi)知識可視化的研究和應用提供參考與借鑒。

1 數(shù)據(jù)與方法

本研究在Web of Science(WOS)平臺進行檢索，檢索時間為 2014年底，檢索策略為 TS=“knowledge domain visualization”or“ knowledge mapping”or“ mappingknowledgedomain”or“knowledge visualization”，對檢索結(jié)果進行人工篩選后共檢索到799篇外文文獻。

CiteSpace［3］是由美國 Drexel大學陳超美教授開發(fā)的、用來對共現(xiàn)網(wǎng)絡進行可視化分析的Java應用程序，可以有效揭示特定研究領(lǐng)域的熱點、趨勢及其發(fā)展演進。本研究利用CiteSpace來對國外知識可視化研究的知識基礎(chǔ)、研究前沿進行可視化分析。VOSviewer［4］是由 Nees Jan van Eck 和 Ludo Waltman開發(fā)的一款免費軟件，被廣泛應用于各類“共現(xiàn)”分析，本研究采用VOSviewer來對國外知識可視化研究論文的摘要進行內(nèi)容分析和結(jié)果展示。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究熱點與研究維度

摘要是作者對論文的研究目的、方法、結(jié)果、結(jié)論的簡要概括，對一定數(shù)量的文獻摘要中的詞組進行頻次統(tǒng)計和共現(xiàn)分析，可以較好地挖掘特定領(lǐng)域的研究熱點。同時，特定領(lǐng)域的高被引文獻是該領(lǐng)域的重要研究基礎(chǔ)，通過對高被引文獻的內(nèi)容分析，可更好地了解知識可視化研究的發(fā)展脈絡和研究背景。本研究首先通過Vosviewer對文獻摘要進行分析，然后利用Citespace對高被引文獻進行共被引分析(結(jié)果見圖1和圖2)。

結(jié)合對圖2中高中心度文獻的內(nèi)容研讀，可以發(fā)現(xiàn)國外的研究主要包括2個研究維度:技術(shù)實現(xiàn)維度、心理認知維度、知識管理維度。

2.1.1 技術(shù)實現(xiàn)維度

技術(shù)實現(xiàn)維度主要從可視化的技術(shù)、方法和工具等方面開展研究，這一維度的代表性關(guān)鍵詞位于圖1的左下方，如algorithm，data mining，knowledge discover，interface，cluster 等等。Shneiderman B［7］于1996年將可視化技術(shù)引入到信息檢索的過程中，是信息可視化的早期經(jīng)典論文，被引頻次達到了15次。他將數(shù)據(jù)分為一維數(shù)據(jù)、兩維數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)、時間數(shù)據(jù)、多維數(shù)據(jù)、樹形結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)等類型，對各類數(shù)據(jù)的可視化檢索和操作的研究論文進行了綜述。他認為成功的可視化信息檢索首先要有一個實用的高級用戶界面，可以以圖解的形式對檢索結(jié)果進行概覽、調(diào)焦、過濾、抽取和細節(jié)展示。

Card S 等人［8］1999 年主編了一部著作——Readings in Information Visualization:Using Vision to Think，這部著作被引頻次達到了31次。書中不僅收錄了信息可視化領(lǐng)域的經(jīng)典文獻，還對這些文獻的研究主題進行了分析，并對信息可視化的前沿研究工作做了介紹。作者尤其關(guān)注用可視化來發(fā)現(xiàn)知識內(nèi)在關(guān)聯(lián)、使用交互式的圖形來拓展思維的論文。這部著作是信息可視化的經(jīng)典著作，同時也為知識可視化研究提供了技術(shù)和理論基礎(chǔ)，是目前知識可視化領(lǐng)域被引頻次最高的文獻。

2001年，Chen C等人［9］提出一種基于引文網(wǎng)絡的知識可視化方法，不僅通過高被引文獻來獲得知識結(jié)構(gòu)，還通過低被引文獻網(wǎng)絡來發(fā)現(xiàn)潛在的研究主題。他選擇了2個案例進行了驗證，證明該方法不僅可以揭示潛在研究主題與主流研究領(lǐng)域的聯(lián)系，還適用于知識追蹤和知識管理。2003年，KatyBorner等人［10］介紹了可視化技術(shù)在圖示學科領(lǐng)域結(jié)構(gòu)、支持信息檢索與聚類中的應用情況，回顧了知識域可視化的歷史，并對其一般流程和常用技術(shù)進行了介紹(包括新興的交互式數(shù)據(jù)分析和信息可視化技術(shù))，進而采用多種工具、算法和數(shù)據(jù)來源對知識域可視化的研究文獻進行了可視化分析。研究發(fā)現(xiàn)知識域可視化研究的主要研究熱點包括引文分析、文獻計量、語義學研究、可視化研究、自動索引、學術(shù)交流等等。Chen C和KatyBorner的工作不僅為知識可視化提供了理論和方法依據(jù)，還相繼推出了可視化分析的工具——Citespace和Science of Science Tool(SCI2)，廣泛用于科學文獻的分析與知識發(fā)現(xiàn)。

2.1.2 心理認知維度

心理認知維度的研究主要關(guān)注人們對視覺表征的認知過程和內(nèi)在機制，這一維度的代表性關(guān)鍵詞位于圖 1的右側(cè)，如 study，performance，evidence，task，questionnaire等等。Snodgrass J等人［11］1980年調(diào)查了219個志愿者對260幅圖片及其名稱的認知過程，通過名稱一致性、圖片一致性、熟悉程度和視覺復雜度這4個規(guī)范化變量來將圖片對于記憶和認知的影響進行量化，探索了人類認知圖像和認知文字過程間的區(qū)別和聯(lián)系，為以后的研究提供了定量的依據(jù)。1987年，Jill H等人［12］對圖表描述形式和文字描述形式做了界定，然后通過幾個實例來對比了圖表描述和文字描述的效果，分析了圖表描述比文字描述效果更好的原因。研究認為，圖表表述比文字表述更有效的原因并不是比后者包含更多的信息，而是由于圖表表述更便于理解和使用。該文獻不僅證實了在解決問題的過程中圖表描述更有效，還提出了用圖表來進行知識表達和獲取的研究框架。這兩篇文獻通過實驗和案例證明了視覺對于認知的促進作用。

Warrington E等人［13］于1984年對4位單純皰疹性腦炎的病人進行了臨床觀察，發(fā)現(xiàn)這些患者存在視覺識別障礙的同時，聽力理解能力也存在不同程度的削弱，而且他們對視覺刺激物有著選擇性識別障礙:識別靜物的能力部分得到保留，但識別生物和食物的能力卻被嚴重削弱。他們對視覺識別能力和語義理解的關(guān)系進行了討論，認為疾病影響到人的認知能力后可能進一步影響人的理解能力。Sheridan J等人［14］1993年也報道了一個單純皰疹性腦炎患者的選擇性視覺識別障礙，這位患者同樣是識別動物和食物的能力遠遠弱于識別靜物。研究發(fā)現(xiàn)雖然患者對于特定對象已有足夠的知識，但看到后卻難以檢索和運用這些知識，因此造成視覺識別障礙。而且對于這類難以視覺識別的物體，他同樣存在聽覺理解障礙。視覺和聽覺識別障礙讓他失去了部分語義理解能力。一些功能障礙性疾病會影響人類的視覺識別和聽覺能力，進而造成語義理解困難。這兩篇文獻通過病歷研究證實了視覺認知能力受到損傷會引起理解能力的下降。

2.1.3 知識管理維度

知識管理維度的研究注重知識的共享、轉(zhuǎn)化、傳播和利用，這一維度的代表性關(guān)鍵詞位于圖1的左 側(cè) 上 部，如 knowledgemanagement，decision making，communication等等。1995年，野中郁次郎和竹內(nèi)弘高［15］出版了《The Knowledge-Creating Company:How JapaneseCompaniesCreate the Dynamics of Innovation》一書，他們認為日本公司不斷創(chuàng)造新知識并用于生產(chǎn)產(chǎn)品和改進技術(shù)，其成功正是由于它們的創(chuàng)新能力。該書介紹了日本公司如何將隱性知識轉(zhuǎn)化為顯性知識，進而將知識用于生產(chǎn)新產(chǎn)品和提供新服務的過程，并且選擇本田、佳能、松下等公司做了案例研究。這部著作是知識管理領(lǐng)域的重要文獻，也為知識可視化的興起提供了理論背景。

2004 年，Eppler M 和 Burkard R［16］提出了知識可視化的定義，他們認為知識可視化領(lǐng)域研究的是視覺表征在改善兩個或兩個以上人之間知識創(chuàng)造和傳遞中的應用，知識可視化是指所有可以用來建構(gòu)和傳遞復雜見解的圖解手段。這篇文獻標志著知識可視化正式成為一個新的研究領(lǐng)域［17］。

2.2 研究前沿

關(guān)鍵詞是作者對論文研究內(nèi)容的高度概括和提煉，關(guān)鍵詞詞頻較高說明該關(guān)鍵詞所表征的研究方向得到了研究群體較多的關(guān)注。因此，高頻關(guān)鍵詞可以反映特定研究領(lǐng)域的研究熱點。除關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計和共現(xiàn)分析外，CiteSpace還有膨脹詞探索(Burst Detection)功能，可將標題、摘要等字段中頻次增長率較高的詞(Burst Term)從大量的主題詞中探測出來，膨脹詞及其共現(xiàn)關(guān)系可以揭示特定研究領(lǐng)域的研究前沿。

本研究利用CiteSpace對2011年至2013年的118篇知識可視化研究論文的高頻關(guān)鍵詞和膨脹詞進行了可視化展示(見圖3)，并結(jié)合文獻內(nèi)容分析來識別近3年來國外知識可視化研究的熱點與前沿。圖3中圓形的節(jié)點是高頻關(guān)鍵詞，三角形的節(jié)點是膨脹詞，節(jié)點間的連線表示各詞間的共現(xiàn)關(guān)系。圖3反映了當前國外知識可視化研究的4個前沿研究主題:知識庫與知識服務平臺的構(gòu)建、知識可視化在教學中的應用、知識可視化的心理認知機制、知識管理與決策支持。

2.2.1 知識庫與知識服務平臺的構(gòu)建

表征這一研究主題的高頻詞和膨脹詞有knowledge-base、visualization-tool，ontology，visualontologies，information-processing，system，algorithms等等。隨著知識量和用戶需求的快速增長，如何提高人們獲取、利用知識的效率是迫切需要解決的問題，構(gòu)建可視化的知識庫與知識服務平臺有利于人們對知識的檢索、分析、理解和應用。

Li G等人［18］提出了一個知識服務平臺的框架，平臺的目的是通過多種可視化手段來促進見解、經(jīng)驗、態(tài)度、評價和觀點的傳播，平臺包括知識獲取、知識存儲、知識分類和知識可視化等多種功能。

知識庫的應用實踐推動了知識可視化技術(shù)的發(fā)展，知識庫的功能檢測需要知識可視化技術(shù)的支持。Baumeister J等人［19］介紹了一些能讓開發(fā)者交互、瀏覽和分析知識庫的可視化技術(shù)，以便于發(fā)現(xiàn)知識庫的缺陷和語義錯誤。他們描述了適用于知識結(jié)構(gòu)分析的標準化的可視化方法，還介紹了一種半自動的可視化技術(shù)。Bera P等人［20］構(gòu)建了本體可視化系統(tǒng)來幫助人們了解特定知識領(lǐng)域的概念及概念間的關(guān)系，以促進人們更好地檢索知識庫，從而提高獲取、利用知識的效率。他們還提出了本體可視化指南，并通過實驗證明了指南的有效性。他們認為哲學的本體理論和認知理論可以讓知識可視化更加有效，而且本體可視化指南還可以通用于其他學科領(lǐng)域的知識可視化。

2.2.2 知識可視化在教學中的應用

表征這一研究主題的高頻詞和膨脹詞有visual-environments， cognition， memory， acquisition，education，design，visual-skills等。知識可視化可以展示知識的邏輯結(jié)構(gòu)，更有利于人們對知識的學習、理解和記憶，因此知識可視化技術(shù)在教學過程中應用逐漸成為了研究熱點。

知識構(gòu)建和解決問題是學習知識的兩個重要過程，Wang M等人［21］提供了一個計算機虛擬學習環(huán)境，設計了一個可視化認知工具，將思考和學習過程可視化，從而將解決問題的過程和知識構(gòu)建的過程融合起來，幫助學生更好地學習、掌握、應用知識。可視化技術(shù)在教育領(lǐng)域的應用推動該了傳統(tǒng)教學模式的變革，杜克大學的研究人員在2009年開始在藝術(shù)與建筑史的課堂上應用可視化技術(shù)，極大地促進了學生的學習和理解，他們還提出了“歷史與文化可視化”的建議，以促進知識可視化在教學中的推廣應用［22］。

2.2.3 知識可視化的心理認知機制研究

表征這一研究主題的高頻詞和膨脹詞有perception， objection -recognition， vision， brain，categorization等。利用神經(jīng)科學、心理學的理論與方法對知識可視化進行研究，以尋找人們認知過程中的客觀規(guī)律，完善知識可視化的理論基礎(chǔ)。

Eddy M［23］研究了蘇格蘭兒童如何在紙上對知識進行可視化，對他們的工具和技巧進行了分析。研究認為在啟蒙教育中，空間素養(yǎng)在文本知識可視化中起到了重要作用。視覺工作記憶(visual working memory)指對非言語視覺信息的短時存儲，是視覺信息接受進一步處理前的暫時存儲［24］。Wood J［25］研究了客體信息在視覺工作記憶中的存儲模式，實驗證明視覺工作記憶有3個并行的核心知識系統(tǒng)，這一研究將視覺認知的心理學研究與生物學基礎(chǔ)研究聯(lián)系起來。

2.2.4 知識管理與決策支持

表征這一研究主題的高頻詞和膨脹詞有decision-making，knowledge management，management，human capital，visual-analytics。知識可視化給知識管理帶來了新的技術(shù)與方法，能讓知識管理更有效率，更好地為科學研究與決策服務。

Brynne L等人［26］應用一種新的信息模型和可視化工具，來加強對各類臨床用藥數(shù)據(jù)和知識的利用，從而優(yōu)化臨床決策和醫(yī)學知識管理。Chen L等人［27］對企業(yè)知識管理能力的演變進行了可視化展示，描述了企業(yè)知識管理能力隨時間的變化情況，為知識管理能力的評價、規(guī)劃和提高提供了有效的手段。

3 結(jié)語

本研究發(fā)現(xiàn)國外知識可視化研究已初步形成了三個研究維度:技術(shù)實現(xiàn)維度、心理認知維度、知識管理維度。技術(shù)實現(xiàn)維度主要從可視化的技術(shù)、方法和工具等方面開展研究;心理認知維度的研究主要關(guān)注人們對視覺表征的認知過程和內(nèi)在機制;知識管理維度的研究注重將知識可視化應用于知識共享、轉(zhuǎn)化、傳播和利用。知識庫與知識服務平臺的構(gòu)建、知識可視化在教學中的應用、知識可視化的心理認知機制研究、知識管理與決策支持是國外近幾年的研究前沿。

知識可視化在圖書館館藏資源建設、知識服務、情報分析與共享等方面都有廣闊的應用前景。圖書情報領(lǐng)域應積極引進知識可視化的理論、技術(shù)與方法，構(gòu)建可視化的知識庫和知識服務平臺，實現(xiàn)館藏資源組織、導航、檢索和分析的可視化;引入心理認知的研究維度，加強對用戶心理認知機制的調(diào)查和探索，注重用戶對可視化效果的評價與反饋;探索知識可視化在知識管理和決策支持中的應用模式，促進知識的轉(zhuǎn)化、傳播與利用?？傊?，圖書情報領(lǐng)域可借鑒國外的研究成果，從多個研究維度來深化知識可視化的研究與應用。

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