从历史视角看信息视觉化设计的价值转向

王 微

从历史视角看信息视觉化设计的价值转向

王 微

人类对信息视觉化表达的关注历时已久。在经历了科学表达、定量描述、定性分析、以用户为中心的方法论转向后，信息视觉化设计也逐渐完成了从以精准描摹为手段的“功能”向以高效交流为核心的“服务”的价值转变。

信息视觉化；科学表达；定量描述；定性分析；以用户为中心

尽管20世纪80年代后期“信息视觉化设计”才真正从科学、统计学、图形设计的次领域中分离出来成为一门独立的学科。[1]但人类对于“如何将信息进行视觉化表达”这一议题的关注却历史悠久。自古以来，人们一直在探求如何借助视觉方式准确地表现客观存在。从史前人类使用的简单图形符号到科学笔记中准确、详实、生动的艺术插图；从数据繁多、功能各异的统计图表到以人为本、便于理解的信息设计……在经历了科学表达、定量描述、定性分析、以用户为中心的方法论转向后，信息视觉化也逐渐完成了从以精准描摹为手段的“功能”向以高效交流为核心的“服务”的价值转变。

一、科学表达

信息视觉化的发生起源于自然科学的发展。人类在观察、实验、分析、归纳中认识和探寻自然规律，除文字和数字之外，理论的概括与推理主要依赖于抽象的视觉图像辅助完成。

1．艺术作品中的科学性

16世纪文艺复兴时期，意大利画家、科学家、发明家列奥纳多·达·芬奇（Leonardo Da Vinci，1452—1519）涉猎机械、工程、解剖学、建筑、军事、数学等多门学科所留下的13，000多页的笔记与绘画可以称得上是视觉化表达在科学各领域应用的最早典范。当时的科学还不成熟，技术的局限使得肉眼成为当时唯一的

图2 受胎告知 达·芬奇

图1 子宫内胎儿的研究 达·芬奇

图3 野火鸡 约翰·奥杜邦

图4 恩斯特·海克尔 《生命之树》

注释：

① A page showing Leonardo's study of a foetus in the womb (c. 1510) Royal Library， Windsor Castle观察利器。于是，绘画成为记录科学数据的重要手段。他曾说过：“绘画是自然的唯一模仿者，它能够将自然界中转瞬即逝的美生动地保存下来。绘画比文字语言更真实、更准确地将自然万象传达至我们的知觉。”当人们看到他所绘制的人体结构图时，很难判断他到底是爱好解剖的艺术家还是精通绘画的解剖学家（图1）。①作为一位具有科学素养的艺术家，达·芬奇将艺术创作和科学探讨相结合完成了大量艺术巨作，作品中所呈现出来的科学的准确性和严谨性令人惊叹（图2）。

2.科学中的艺术品

19世纪美国著名鸟类学家、博物学家、画家约翰·奥杜邦（John Audubon，1785—1851）因绘制鸟类图鉴而闻名。其作品因神态生动、笔调细腻、构图巧妙令人铭记。他历时12年出版的《美洲鸟类》(1827～1838) 准确且客观地再现并记录了自然形态的美，被誉为19世纪最具影响力、品质最高的鸟类学研究著作之一，对后世野生动物绘画产生了深远影响。书中收录了400多幅鸟类形象，大部分采用真实尺寸。为了达到艺术效果又兼顾科学性，他经常将多只不同种类的鸟放置于同一幅画面进行对比，还会描绘水果、花草、巢、蛋及鸟类捕食者辅以说明（图3）。奥杜邦将绘画作为一种科学研究的工具，在对科学求真的探索过程中展现出对艺术的执着与向往。作品不仅成为了科学研究中真实可靠的重要资料，也是不可多得的艺术佳作。

无独有偶，德国著名生物学家、博物学家、哲学家、艺术家恩斯特·海克尔（Ernst Haeckel，1834—1919）是继奥杜邦之后科学领域中又一位杰出的艺术家[2]。他是最早绘制动物谱系图的学者之一（图4）。他大力支持并传播查尔斯·罗伯特·达尔文（Charles Robert Darwin）的进化论，并通过对胚胎学、形态学与细胞理论的研究使生物学研究的范围得以不断拓展（图5）。1868年，他出版的《创造的历史》在当时被认为是科普版的《物种起源》，风靡一时，颇为畅销。不同于1859年达尔文出版的篇幅长、含图少的严肃的学术专著，《创造的历史》运用大量笔记和插图通俗、生动地介绍了进化论。书中涵盖放射虫形象140幅、新物种近4000种（图6）。在海克尔看来，科学研究著作中的插图只是换一种方式来证明由其他途径得到的结论而已。海克尔把对自然的热爱和对宇宙万物的虔诚与细致观察融于插图图像中，运用擅长的解剖学知识将各种生物形态描绘得淋漓尽致，为后人留下了不可多得的宝贵资料。该书的出版在当时的德国科学界影响巨大，1876年被翻译成英文，之后被反复再版印刷。

这一阶段信息视觉化还处于借助视觉进行思考的萌芽期。作品表象多以对自然的描摹和图解为主，以科学性和准确性为明显特征，展现的内容主要集中在自然的认知方面。从当时的人们对于艺术作品中的科学性和科学中的艺术品的喜爱与追捧，我们不难发现艺术在科学领域中展现出来的魅力与潜能以及科学对于艺术表达的渴望。科学图像不断满足着社会对于科学知识增长的需求，不断促进着科学发展的同时，也不断挑战着人们的想象力，为艺术带来了新的视角。

二、定量描述

在信息视觉化的发展过程中，信息视觉化之外的如政治、经济、科技、思想文化等变革性事件所产生的影响打破了艺术自身的常规运行轨迹，促成了信息视觉化概念的更迭与功能的飞跃。19世纪上半叶是自然科学取得辉煌成就的时代，也是统计学等综合性学科的快速发展期。电力革命导致的技术进步为信息视觉化的在定量描述方面的发展提供了充足养分。这一时期信息视觉化表现出定量描述的特征，即对社会现象的数量特征、数量关系与数量变化进行分析，揭示、描述出社会现象的相互作用与发展趋势。直线图、柱状图、饼图、环状图、时间序列图、散点图、等高线图等我们今天熟知的数据繁多、功能各异的统计图表在这一时期都得到了迅速发展。主题内容也逐渐蔓延至社会、道德、医学、自然、物理等更为广阔的领域。[3]据记载，当时的英国统计学家和经济学家们甚至认为那些传统图像在描述事实的“准确性”和“多角度”上显得力不从心，他们更倾向于用数据图形来表达学术观点[4]。正如奥地利统计学家奥托·纽哈斯（Otto Neurath）在1925年所说：“语言是分散的，是图表将它们聚合起来。”被誉为现代图表之父——最早采用抽象视觉语言表达数据的英国工程师、政治经济学家威廉·普莱费尔（William Playfair）是这一时期的代表人物。普莱费尔于1786年和1801年先后出版《商业与政治图集》和《统计学摘要》。他摆脱现实参照物，将经济因素之间的联系形象化（图7）。大量运用直观的柱状图、直方图描述当时的英国经济状况，将概念进行象征性的再现。这些借助视觉化形态表达自然、社会学科数据的特殊图形在重要的知识领域之间搭建起了一座桥梁。由此，人们开始对数据产生了更为浓厚的兴趣，数据也因此受到人们的重视从而更加普及。

这一时期视觉化的应用主要以统计学为基础，以社会为研究对象，是以国家、城市等“隐形”的社会资源进行思考与探索的阶段。视觉化表现的功能仍然以描述性为主，以准确性为主要特征。但认知角度已经发生偏移，开始从对自然的研究转向对社会的研究。

图5 恩斯特•海克尔 胚胎4-6周

图6 恩斯特·海克尔 海星纲

图7 1786年威廉•普莱费尔绘制的小麦的单价和劳工周薪图

三、定性分析

图8 1855年约翰·斯诺在普通地图上标示出霍乱死亡分布地点

图9 1861年查尔斯•约瑟夫•米纳德绘制的拿破仑在俄战役图

图10 亨利·彼克设计前的英国伦敦地铁交通图

图11 1933年经亨利•彼克重新设计后的伦敦地铁交通图

19世纪后半叶，信息视觉化开始表现出定性分析的特征，即运用归纳和演绎、分析与综合以及抽象与概括等方法，对分析对象的性质、特点、发展变化规律作出判断。1855年霍乱在英国伦敦爆发并迅速传播。当时对霍乱起因的主流意见仅仅是空气传播。英国内科医生约翰·斯诺（John Snow）走街串巷挨家调查，将水质研究、霍乱死亡统计分布与地图对比分析，在发病地点连线中找出疾病与人口密度的关系以及可能导致疾病的原因，最终推断出疾病的传播源头，并成功干预了霍乱的传播（图8）。该事件成为现代流行病学上的一项重要创新，同时也体现了视觉化的力量在社会、医疗领域的重要作用。这一设计案例打破了信息视觉化原有的描述性特征——侧重于将已有的、整理好的内容或规律进行可视化呈现，即所呈现的核心内容和观点都是预先设定好或者已经结果明确的。有别于单纯利用数字语言描述问题的定量描述，斯诺的这一设计创举更具探索性、诊断性和预测性等特点。这种定性分析并不追求精确的结论，而是了解问题之所在，摸清情况，得出感性认识。作为探索性信息视觉化表现中的一种，它更侧重于在数据之中发现新的特征，探求新的认知。

1861年法国工程师查尔斯·约瑟夫·米纳德（Charles Joseph Minard）绘制的拿破仑在俄国的战役图压缩了大量的信息并有效捕捉到五个独立变量：横向时间轴对应了行军途中军队规模的变量；标注军队位移的经纬度变化；用颜色区分军队行军方向——棕色表示进军，黑色表示撤军；标注军队规模发生突变的地点名称以分析原因；底部表现温度的折线图从右到左反映了撤退途中的温度变化（图9）。设计者在表现拿破仑军队逐渐消亡的过程中，得出士兵数量锐减同温度有关的结论。这种大胆的猜想以及过程中所激发出创造性思维将已有的事实和未知结合起来，为探求新知提供了无限的可能。

四、以用户为中心

20世纪以前信息视觉化的案例无论是以何种学科为对象，所表现出的显著特征均以数据的准确性为基础的。然而，1933年英国设计师亨利·彼克（Henry Beck）设计的伦敦地铁图彻底改变了人们对这一观念的看法，展现出以用户为中心、满足用户需求的新特征。作为首个抽象化的地图设计，彼克从用户的需求出发，为了更直观地为乘客清晰导航，大胆地打破了传统地图的范式（图10、图11），抛弃了精确的地理方位关系，把地图上蜿蜒曲折的弧线改成水平、垂直和45度角直线。与此同时，他忽略距离上的比例关系，把站台等距放置，并移除了上方的街道网络，最后得到了稀疏的、类似电路板的设计，将错综复杂的“客观自然关系”转化成易于理解的“主观概念系统”。伦敦地铁交通图的成功取决于两大设计策略：一是它侧重于功能性而非地理意义上的准确性。通过使用简单的线条（确保整齐的布局）、颜色（区分不同的线路）、清晰的排版（使得文字更易被阅读）和符号（区分普通站点和换乘中转站点）满足了乘客换乘的需求；二是利用了地铁系统在地下运行、不被地面上的复杂地形所困扰的事实，去掉所有无关的细节，简化了原本复杂的信息。伴随城市化发展和工业化进程，该设计迅速成为风靡伦敦的都市名片，影响了至今全球无数路线图的设计。这是视觉传达设计观念的一次革命，同时也开创了现代信息视觉化设计的新模式。

不同于科学表达阶段的精准描摹，也不同于定量描述、定性分析阶段的分析问题、解决问题，这一阶段信息视觉化才真正称得上是“设计”，一种基于数据整理、挖掘与表达，以用户为中心，兼具有艺术表现力的主动性设计，此时的信息是产品。“信息质量”一方面体现在对信息以及信息结构本身的发掘、梳理和转化上；另一方面则体现在对信息的理解能力以及对信息使用者的定位上，即如何通过视觉语言将“适当的信息”在“适当的时间”，以“适当的语言”和“适当的力度”传递给“适当的人”，恰如其分地处理了设计内容、形式与设计消费者之间的关系，增强了信息的传播力，让人感受到设计的智慧。

五、结语

信息视觉化只有一段短暂的“历史”，却拥有一个长期的过去。从人类开始关注“如何将信息进行视觉化表达”这一议题起，信息视觉化便肩负起艺术与科学并重的使命。然而在系统梳理典型案例的过程中，我们发现信息视觉化在不同时期所凸现出来的功能与价值是不尽相同的。在科学表达阶段，视觉化的重心在于视觉表现，科学性体现在如何准确、严谨地反映客观存在，艺术性体现在把控画面的能力以及视觉感染力上。在定量描摹阶段，视觉化的重心在于数据表达，科学性体现在数据的准确性、全面性，艺术性体现在数据表达形式的多样性和创造性上。在定量分析阶段，视觉化的重心在于解决问题，科学性体现在数据的收集、挖掘与表达，艺术性体现在探索性和预见性上。在以用户为中心阶段，视觉化的重心在于用户体验，科学性体现在对信息的挖掘以及用户心理的分析与把控，艺术性体现在如何呈现设计智慧。

今天的我们正处在一个变革的时代，如何发挥信息视觉化的优势，创造一个在全新科技平台上的合理的人类沟通方式是今天的设计需要解决的问题。设计以人为本的理念已经深入人心，为人们提供良好的信息交流体验是设计的目标也是设计的使命。新的时代背景下，信息视觉化设计将集结对科学与艺术、感性与理性、内容与服务、沟通与体验、逻辑与情感等诸多问题。对于设计师来说将是难得的机遇与挑战。

王薇 湖北美术学院设计系讲师

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

[2] 恩斯特·海克尔[M]//美国不列颠百科全书公司. 不列颠百科全书. 北京：中国大百科全书出版社，2007.

[3] 王薇. 从空间定位到智慧建构——技术革命进程中信息视觉化的功能变迁[J]. 湖北美术学院学报，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

湖北省教育厅人文社会科学研究项目青年项目 (13q103)；湖北省教育厅科学技术研究计划优秀中青年人才项目（Q20122101）。