項目5 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)應(yīng)用

項目5工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)應(yīng)用拓展資料1.數(shù)據(jù)可視化的歷史可以把數(shù)據(jù)可視化可分為九大階段：1.17世紀(jì)前：早期地圖與圖表在17世紀(jì)以前人類研究的領(lǐng)域有限，總體數(shù)據(jù)量處于較少的階段，因此幾何學(xué)通常被視為可視化的起源，數(shù)據(jù)的表達(dá)形式也較為簡單。但隨著人類知識的增長，活動范圍不斷擴(kuò)大，為了更好的探索其它區(qū)域，他們開始收集資料來制作地圖。16世紀(jì)，為了準(zhǔn)確地觀察和測量物理量，地理和天文方位，使用了大量的技術(shù)和工具，特別是1617年W.snell發(fā)明了三角測量，使得繪制的精度大大提高，顯示出來的圖像也更為準(zhǔn)確。由于宗教和其他原因，人們更早地開始了對天文的研究。10世紀(jì)，一名無名的天文學(xué)家繪制了一張多時序圖，它描述了七大天體的時空變動，其中包含了許多現(xiàn)代統(tǒng)計數(shù)字的元素坐標(biāo)、格子圖、平行坐標(biāo)以及時間序列。2.1600—1699：測量與理論17世紀(jì)，歐洲船隊在海上航行，歐洲新興的資本主義發(fā)展，大大推動了地圖制作、距離和空間測量。與此同時，隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，資料的采集主要是在時間、空間、距離等方面進(jìn)行，資料的使用主要是繪制地圖，進(jìn)行天文分析(開普勒的行星運動定律1609)上。此時，笛卡爾發(fā)展出了解析幾何和坐標(biāo)系，在兩個或者三個維度上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，成為了數(shù)據(jù)可視化歷史中重要的一步。同時，早期概率論(PierredeFermat與PierreLaplace)和人口統(tǒng)計學(xué)(JohnGraunt)研究開始出現(xiàn)。這些初期的研究為數(shù)據(jù)的可視化打開了一扇大門，數(shù)據(jù)收集、整理和繪制都有了系統(tǒng)的發(fā)展。這一期間，隨著科研領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，資料的數(shù)量不斷增長，呈現(xiàn)出許多新的可視化形態(tài)。隨著地圖精確度的提高，人們也在不斷地將可視化方法應(yīng)用到新的應(yīng)用中。在這個十年的末期，為“視覺思維”提供了必需的要素。3.1700-1799：新的圖形形式18世紀(jì)是科學(xué)史上最早的時代，英國的工業(yè)革命、牛頓的天文、微積分的建立，都促使了人們對數(shù)據(jù)的精確化和定量化，對統(tǒng)計的需求越來越大，而用抽象的圖形來表達(dá)數(shù)據(jù)的方法也越來越成熟。這時，與今天的直方圖相似的曲線圖呈現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，英國神學(xué)家JosephPriestley也嘗試在歷史教育上使用圖的形式介紹不同國家在各個歷史時期的關(guān)系。法國人MarcellinDuCarla繪制了等高線圖，用一條曲線表示相同的高程，對于測繪、工程和軍事有著重大的意義，成為了地圖的標(biāo)準(zhǔn)形式之一。WiliamPlayfair是數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域的一個關(guān)鍵人物，他在1765年創(chuàng)建了首張時間線，這張圖表上的一條線是用來描述人類的壽命，而整個圖表則是用來對比不同的人的壽命范圍。這些時序圖是他發(fā)明的條形圖和我們今天仍然使用的其它圖表，如餅圖、時序圖等。他的這種觀點在數(shù)據(jù)可視化歷史上是一個全新的嘗試，它用一種新的方式來表達(dá)更多、更直觀的信息。隨著對數(shù)據(jù)系統(tǒng)性的收集以及科學(xué)的分析處理，18世紀(jì)數(shù)據(jù)可視化的形式已經(jīng)接近當(dāng)代科學(xué)使用的形式，條形圖和時序圖的等可視化形式的出現(xiàn)體現(xiàn)了人類數(shù)據(jù)運用能力的進(jìn)步。隨著數(shù)據(jù)在經(jīng)濟(jì)，地理，數(shù)學(xué)等領(lǐng)域不同應(yīng)用場景的應(yīng)用，數(shù)據(jù)可視化的形式變得更加豐富，也預(yù)示著現(xiàn)代化的信息圖形時代的到來。4.1800—1849：現(xiàn)代信息圖形設(shè)計的開端十九世紀(jì)前半期，由于視覺表現(xiàn)方式的革新，統(tǒng)計圖表與主題繪圖技術(shù)得到了飛速發(fā)展，而現(xiàn)在已知的各種統(tǒng)計圖表都是從那時開始產(chǎn)生的。在這段時間里，資料搜集和整理的范圍顯著增加，并且大量的社會管理資料被搜集起來，因為各國政府越來越重視人口、教育、犯罪、疾病等。英國地質(zhì)學(xué)家威廉·史密斯于1801年畫出了第一張地質(zhì)圖，這是一種用來表示定量信息的地圖，也被稱作“改變世界的地圖”。在此期間，資料的搜集與整理由科技、經(jīng)濟(jì)等方面向社會治理層面延伸，而社會公眾領(lǐng)域的資料搜集則是人類運用科學(xué)方法進(jìn)行社會調(diào)查的重要標(biāo)志。同時，科研需要更準(zhǔn)確的資料，研究的范圍也顯著擴(kuò)展，人類開始有意識地運用視覺的方法來研究和解決更廣泛的問題。5.1850-1899：數(shù)據(jù)制圖的黃金時期在十九世紀(jì)上半葉末，數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域開始了快速的發(fā)展，隨著數(shù)字信息對社會，工業(yè)，商業(yè)和交通規(guī)劃的影響不斷增大，歐洲開始著力發(fā)展數(shù)據(jù)分析技術(shù)。高斯和拉普拉斯發(fā)起的統(tǒng)計理論給出了更多種數(shù)據(jù)的意義，數(shù)據(jù)可視化迎來了它歷史上的第一個黃金時代。統(tǒng)計學(xué)理論的建立是拘束可視化發(fā)展的重要一步，此時數(shù)據(jù)的來源也變得更加規(guī)范化，由政府機(jī)構(gòu)進(jìn)行采集。隨著社會統(tǒng)計學(xué)的影響力越來越大，在1857年維也納的統(tǒng)計學(xué)國際會議上，學(xué)者就已經(jīng)開始對可視化圖形的分類和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行討論。不同數(shù)據(jù)圖形開始出現(xiàn)在書籍、報刊、研究報告和政府報告等正式場合之中。6.1900—1949：現(xiàn)代休眠期20世紀(jì)的上半葉，隨著數(shù)理統(tǒng)計這一新數(shù)學(xué)分支的誕生，追求數(shù)理統(tǒng)計嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)并擴(kuò)展統(tǒng)計的疆域成為這個時期統(tǒng)計學(xué)家們的核心任務(wù)。數(shù)據(jù)可視化成果在這一時期得到了推廣和普及，并開始被用于嘗試著解決天文學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)的理論新成果，Hertzsprung—Russell繪制的溫度與恒星亮度圖成為了近代天體物理學(xué)的奠基之一；倫敦地鐵線路圖的繪制形式如今依舊在沿用：E.W.Maunder的“蝴蝶圖”用于研究太陽黑子隨時間的變化。但是，這個時期人類的數(shù)據(jù)收集和顯示方法并沒有發(fā)生根本性的變化，統(tǒng)計數(shù)據(jù)的發(fā)展也不算太大，因此，前半段處于休眠期。然而，這段時間的沉寂和統(tǒng)計學(xué)家的不懈努力，使得數(shù)據(jù)可視化在本世紀(jì)末得到了迅速的恢復(fù)和發(fā)展，而可視化的黃金時代已經(jīng)過去，卻不是視覺化的終結(jié)。7.1950-1974：復(fù)蘇期從2O世紀(jì)上半葉末到1974年這一時期被稱為數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域的復(fù)蘇期，在這一時期引起變革的最重要的因素就是計算機(jī)的發(fā)明，計算機(jī)的出現(xiàn)讓人類處理數(shù)據(jù)的能力有了跨越式的提升。在現(xiàn)代統(tǒng)計學(xué)與計算機(jī)計算能力的共同推動下，數(shù)據(jù)可視化開始復(fù)蘇，統(tǒng)計學(xué)家JohnW.Tukey和制圖師JacquesBertin成為可視化復(fù)蘇期的領(lǐng)軍人物。JohnW.Tukey在二戰(zhàn)期間對火力控制進(jìn)行的長期研究中意識到了統(tǒng)計學(xué)在實際研究中的價值，從而發(fā)表了有劃時代意義的論文“TheFutureofDataAnalysis”，成功地讓科學(xué)界將探索性數(shù)據(jù)分析(EDA)視為不同于數(shù)學(xué)統(tǒng)計的另一獨立學(xué)科，并在本世紀(jì)后期首次采用了莖葉圖、盒形圖等新的可視化圖形形式，成為可視化新時代的開啟性人物。JacquesBertin發(fā)表了他里程碑式的著作《SemiologieGraphique》，本書從數(shù)據(jù)的關(guān)系和特點出發(fā)，對圖像的視覺要素進(jìn)行了組織，為圖像可視化奠定了堅實的理論依據(jù)。隨著計算機(jī)的普及，20世紀(jì)60年代，各研究機(jī)構(gòu)就逐漸開始使用計算機(jī)程序取代手繪的圖形。由于計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理精度和速度具有強(qiáng)大的優(yōu)勢，高精度分析圖形就已不能用手繪制。在這一時期，數(shù)據(jù)縮減圖、多維標(biāo)度法MDS、聚類圖、樹形圖等更為新穎復(fù)雜的數(shù)據(jù)可視化形式開始出現(xiàn)。人們開始嘗試著在一張圖上表達(dá)多種類型數(shù)據(jù)，或用新的形式表現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)，這也成為現(xiàn)今數(shù)據(jù)處理應(yīng)用的主流方向。數(shù)據(jù)和計算機(jī)的結(jié)合讓數(shù)據(jù)可視化迎來了新的發(fā)展階段。8.1975至2011年動態(tài)交互式數(shù)據(jù)可視化在這一階段計算機(jī)成為數(shù)據(jù)處理必要的成分，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)進(jìn)入了一個新的黃金時期。二十世紀(jì)70~80年代，人們試圖通過靜態(tài)的多維量化的靜態(tài)圖表來表示靜止的數(shù)據(jù)，八十年代中期的動態(tài)統(tǒng)計圖逐漸興起，到了20世紀(jì)后期，兩者的融合，試圖實現(xiàn)動態(tài)和交互的數(shù)據(jù)可視化。數(shù)據(jù)可視化的這一時期的最大潛力來自動態(tài)圖形方法的發(fā)展，允許對圖形對象和相關(guān)統(tǒng)計特性的即時和直接的操縱。早期就已經(jīng)出現(xiàn)為了實時的與概率圖(Fowlkes，1969)進(jìn)行交互的系統(tǒng)，通過調(diào)整控制來選擇參考分布的形狀參數(shù)和功率變換。這可以看作動態(tài)交互式可視化發(fā)展的起源，推動了這一時期數(shù)據(jù)可視化的發(fā)展。9.2012至今：大數(shù)據(jù)時代在2003年全世界創(chuàng)造了5EB的數(shù)據(jù)量時，人們便逐漸將注意力集中到了大數(shù)據(jù)的處理上。到了2011年，全世界的數(shù)據(jù)量都在以幾何級數(shù)增長，用戶的使用效率也越來越高，數(shù)據(jù)供應(yīng)商們也開始了全方位的服務(wù)，大數(shù)據(jù)時代由此拉開了序幕。2012是一個以數(shù)據(jù)為導(dǎo)向的年代。掌握了數(shù)據(jù)，就可以把握未來的發(fā)展趨勢，所以，對數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的依賴性越來越強(qiáng)。大數(shù)據(jù)時代的來臨，對數(shù)據(jù)可視化的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的沖擊，要想繼續(xù)用傳統(tǒng)的表現(xiàn)方式來表達(dá)海量的數(shù)據(jù)，已經(jīng)不太現(xiàn)實，而對于海量的動態(tài)數(shù)據(jù)，則需要更加高效的運算方式和表現(xiàn)方式，從而使得大數(shù)據(jù)的可視化研究成為一個新的課題。我們在應(yīng)對大數(shù)據(jù)時，不但要考慮快速增加的數(shù)據(jù)量，還需要考慮到數(shù)據(jù)類型的變化，這種數(shù)據(jù)擴(kuò)展性