1.3 信息可视化中的多学科理论

信息可视化，又称信息可视化设计、信息设计、信息图设计、数据可视化等，是英文术语Information Visualization的中文译词，该术语由著名的人机交互专家斯图尔特·K.卡德（Stuart K.Card）、约克·D.麦金利（Jock D.Mackinlay）与乔治·G.罗伯逊（George G.Robertson）在 1989 年提出。但其实早在 1967 年，法国的制图工作者J.伯廷（J. Bertin）就在数据图形学的基础上提出了关于图表设计的理论，而另一位对信息可视化设计发展有重要影响的人是美国耶鲁大学统计学教授爱德华·塔夫特（Edward Tufte），他于 1983 年发表了关于数据图设计的理论，推动了信息可视化设计的大发展。从前述关于信息可视化设计的发展历史可以看出，信息可视化设计是多学科交叉融合形成的学科新领域，主要研究大规模非数值型抽象信息资源的视觉表现。信息可视化设计囊括了传播学、统计学、心理学与数据图形学、科学计算可视化、视觉设计等多学科、多领域的理论与方法。因此，学习信息可视化设计，首先必须要了解与信息可视化设计相关的多学科理论知识，基于对信息可视化设计的目的需求、对象需求、分析需求与表现需求，建立全面而系统的信息可视化设计的知识体系。

1.3.1 传播学理论

1948 年，传播学四大奠基人之一的美国著名政治学家哈罗德·拉斯韦尔（Harold Lasswell）经过 16 年研究正式提出了传播模式及其五个基本构成要素：谁（who）、说什么（say what）、通过什么渠道（in which channel）、对谁（to whom）、取得什么效果（with what effect）的“5W传播模式”。哈罗德·拉斯韦尔的“5W传播模式”奠定了传播学研究的范围和基本内容，为理解传播过程的结构和特点提供了具体的切入和出发点。不仅如此，“5W传播模式”还奠定了传播学研究的五大基本内容：“控制分析”“内容分析”“媒介分析”“受众分析”与“效果分析”，准确地指明了传播学研究的主体方向，为传播学的发展奠定了稳定而深厚的基础。在同时期，美国的学者们还分别从不同角度探索和研究了传播学理论，提出了使用文字、图形和数学公式进行表述等多样的传播模式，并以此来解释信息传播的机制与本质，展示传播的过程与效果，预测未来传播的形势和结构等。其中，被称为“传播学之父”的美国人威尔伯·施拉姆（Wilbur Schramm）对传播学的贡献非常大，是传播学之集大成者。首先，他在前人研究的基础上，进一步将各种理论系统化、结构化，正式创立了传播学。其次，他大力推进传播学教育，创立了全世界第一所传播学研究机构，并大量著书立说，成立“施拉姆学派”，扩大了传播学的影响范围。传播学自 19 世纪 30 年代诞生以后，其理论很快传播到了欧洲和日本，经过多年的发展与完善，传播学已成为拥有完善的学科和理论体系的社会科学学科。

简单来说，传播学就是一门研究人类一切传播行为、传播过程及其规律的科学，与自然科学、社会科学都有着密切的联系。而信息可视化设计正是研究关于使用视觉设计表现的手法进行信息传播的行为、过程及其规律，因此信息的有效传播是信息可视化设计的最终目的。例如，“5W传播模式”所展示的传播过程正是信息可视化得以实现的过程基础，在五个基本构成要素中，“谁”对应信息的发布方，“说什么”是指所要发布的信息，“通过什么渠道”所指的正是视觉设计表现手法，“对谁”对应的是信息的接受者，“取得什么效果”即为信息可视化的终极目标——让接受者都能准确理解。而传播学所研究的五大基本内容也和信息可视化设计有着千丝万缕的联系，因此，传播学理论是实现信息可视化设计的目的需求——信息传播的理论基础，了解传播学的相关理论知识对于学习信息可视化设计有着重要的作用和意义。

1.3.2 统计学理论

统计学，一门起源于研究社会经济问题的古老科学，通常被认为起源于古希腊亚里士多德时期。在 2 000 多年的发展过程中，统计学大致经历了“城邦政情”“政治算数”和“统计分析科学”三个重要的发展阶段，为现代统计学的诞生与发展奠定了坚实的基础。19 世纪中叶，被誉为现代统计学代表人物、数理统计学派创始人、国际统计会议与近代统计学之父的比利时统计学家阿道夫·凯特勒（Adolphe Quelet）正式把古典概率论引入统计学，使统计学进入一个新的发展阶段，形成了统计学发展史上非常重要的数理统计学派。19 世纪后半叶，与数理统计学派计量不计质的方法论有本质区别的社会统计学派诞生，以德国著名统计学家、经济学家恩斯特·恩格尔（Ernst Engel）为代表的社会统计学派主张用统计学理论来研究社会现象的变动原因和规律性，将统计学定位为揭示客观事物发展变化规律的实质性科学。20 世纪以来，统计学进入了发展的快速时期，信息论、控制论、系统论与统计学的进一步相互渗透和融合，使统计科学得到进一步的发展并日趋完善，这主要表现在从描述统计向着推断统计的发展，从统计过去和当前向着统计预测与决策的方向发展，以及从社会经济领域研究向着多学科研究的方向发展三个方面，使得统计学成为多学科研究的通用方法论。

简单来说，统计学是通过搜索、整理、分析、描述数据等手段，以达到推断所测对象的本质，甚至预测对象未来的一门综合性科学。众所周知，信息可视化设计是关于研究信息的视觉呈现的专门学科，在成为可用于视觉表达的信息之前，有大量的数据需要通过分析去理解，因此，基于信息可视化设计的数据分析需求，需要使用到统计学的相关理论知识对数据进行统计分析。在统计学的众多分支和延伸学科之中，从统计方法的角度来看，信息可视化设计主要依赖于作为统计学基础的描述统计学。描述统计学是研究如何获取反映客观现象的数据，并通过图表形式对所搜集的数据进行加工处理和显示，进而通过概括与分析得出反映客观现象的规律性数量特征的一门学科，主要包括数据的搜集方法、处理方法、显示方法、概括与分析方法等方面的内容，这其中关于数据的图像化处理的各类图表，正是信息图设计的重要组成部分。此外，还可根据信息图服务的领域进一步了解统计学所应用的其他学科，例如生物统计学、水文统计学、档案统计学等，以便能够将统计学的方法理论更好地服务于信息可视化设计。

1.3.3 心理学理论

心理学，一门研究人类心理现象、精神功能和行为的科学。心理学作为一门学科虽然只有很短暂的历史，却有一个漫长的过去。中国古代思想家荀子、王充，古希腊哲学家柏拉图、亚里士多德等都有不少关于心灵的论述。然而，科学心理学的诞生则要归功于三位德国学者辛勤的研究：德国物理学家、哲学家、心理学家、美学家费希纳·古斯塔夫·西奥多（Fechner Gustav Theodora）于 1860 年出版了《心理物理学原理》一书；1879 年，德国著名生理学家、心理学家和哲学家威廉·冯特（Wilhelm Wundt）受自然科学的影响，在莱比锡大学建立了第一个心理实验室并创立实验心理学；1885 年，德国心理学家赫尔曼·艾宾浩斯（Hermann Ebbinghaus）出版了著名的心理学论著《记忆》一书。这些研究成果的出现标志着心理学正式脱离思辨哲学成为一门独立的科学门类。简单来说，心理学的研究范围涉及知觉、认知、情绪、人格、行为、人际关系、社会关系等诸多领域，同时心理学还与生物学、医学、神经学有着密切的关系，因此心理学与当代生活中的健康、家庭、教育等都有着深厚的关联。此外，心理学根据研究领域与对象的不同可以分为发展心理学、学习心理学、人格心理学、比较心理学、生理心理学、认知心理学、性别心理学、社会心理学、文化心理学、进化心理学、临床心理学、学前儿童心理学、行为心理学、犯罪心理学等不同的研究方向，承担不同的研究任务。

对目标阅读群体进行对象需求特征的分析是信息可视化设计一项重要的工作环节，而心理学的相关理论正是这项工作开展的理论基础。其中，对信息可视化设计的对象需求分析影响最大的心理学理论是错视觉理论与认知心理学理论。德国心理学家赫尔曼·艾宾浩斯和意大利心理学家盖塔诺·卡尼萨（Gaetano Kanizsa）均用不同的错视图揭示了大脑错误解析视觉信息的现象，这对于信息可视化设计的视觉表现有重要的意义。此外，心理学主要研究方向之一的认知心理学所研究的是人的高级心理过程——认知过程。首先，认知心理学将人看作是一个信息加工的系统，指出认知过程就是信息加工的全过程，是信息输入和输出之间发生的内部心理过程。其次，强调人脑中已有的知识体系对人的认知活动和行为有决定性作用。归结而言，认知心理学理论是了解和分析信息可视化设计的目标阅读群体的重要方法，有利于准确构建信息的视觉层次，优化信息的视觉结构，进而提升信息传递的有效性。

1.3.4 设计学理论

无论是在中国还是西方，设计与科技进步、经济发展都有着密切的联系，设计一方面依附于科技、经济的发展，另一方面却在发展到一定时期的时候以强大的力量反作用于科技和经济，推动科技进步与经济发展。同时，设计与艺术之间也有着深厚的渊源，设计在满足实用性的基础上，必须要通过艺术性的表现手法来满足人类的审美需求与精神需求。因此，设计的本质是艺术与技术高度统一的产物。设计作为一种行为其历史虽然很长，但作为一门学科则是20 世纪以后才有的事情，这是因为设计是科技、经济与文化艺术发展到一定程度的产物。首先，由于设计与物质生产、科学技术的关系，使得设计学本身具有自然科学的客观性特征；其次，设计与特定社会的政治、文化、艺术之间存在着千丝万缕的联系，又使得设计学被蒙上了一层特殊的意识形态色彩。因此，简单来说，设计学是一门多学科融合，集艺术学、计算机图形学、人体工程学等多学科于一体的科技与艺术相融合的新型交叉学科。根据研究领域与服务对象的不同，设计学大致分为建筑设计、视觉传达设计、产品设计、环境设计、服装设计、动画设计等多类分支领域，多元化全方位研究人在不同领域的各种设计需求。

信息可视化设计隶属于设计学中的视觉传达设计分支，其设计流程主要分为信息整合和视觉表现两个主要阶段，信息整合阶段主要依靠传播学、心理学与统计学等相关理论与方法，而在视觉表现阶段所运用的正是设计学相关的知识理论与方法手段，这主要包括以下几方面：第一，必须进行相关设计理论的学习，主要包括信息图形的创意与设计、色彩的分析与表现、文字的设计与版式编排等；第二，是设计审美意识的培养与艺术修养的提升；第三，是各种设计技能的训练；第四，是了解设计与自然科学、社会科学、文化艺术的多重交叉联系，实现学以致用。

1.3.5 其他学科理论

由于信息可视化设计应用的范围非常广泛、服务的领域非常多元，因此，除了上述传播学、心理学、统计学与设计学的相关知识理论需要重点了解之外，对于信息可视化设计的服务对象所涉及的学科与领域的相关知识理论也应当属于了解的范围，这也是信息可视化设计与其他设计类专业的共性所在。例如，当信息可视化用于解释一种现象时，对于该现象所涉及的学科知识理论则成为信息可视化设计前期重要的准备工作；当信息可视化用于描述一种流程、讲述一个故事时，就需要了解与之可能相关的历史与文化及相关内容；当信息可视化用于比较项目数值、表达事态变化、展现比例关系时，对相关行业、领域可能涉及的信息与数据都应该有一个较为全面的了解，诸如此类，才能在信息可视化设计中真正做到信息传递与表达的准确性与有效性。

最后，让我们用著名信息设计师奈杰尔·霍姆斯（Nigel Holmes）的一张优秀的信息图《成为图文信息设计师的必要条件——我的自画像》来结束本章的内容，相信能给信息可视化设计的初学者们带来较大的启示。