原創(chuàng) 可視分析 可視分析

近日，北京大學(xué)智能學(xué)院袁曉如課題組在中國(guó)古籍內(nèi)容的智能探索方面開展跨學(xué)科合作探索取得重要進(jìn)展。研究通過智能自動(dòng)分類機(jī)制，從大量中國(guó)古籍中提取可視化圖像，建立大規(guī)模中國(guó)古代可視化集合，系統(tǒng)揭示中國(guó)古代通過圖形進(jìn)行知識(shí)表示的發(fā)展歷程，補(bǔ)充完善了可視化學(xué)術(shù)發(fā)展史中的中國(guó)部分的空缺。該研究工作近日被領(lǐng)域國(guó)際旗艦會(huì)議ACM CHI 2025 接受。

可視化通過把各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可交互的圖形圖像，幫助人理解認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)內(nèi)涵，洞察規(guī)律，做出決策。人類通過圖像的方式記錄描繪事物由來已久，在計(jì)算機(jī)發(fā)明前，可視化的圖表也屢見于各種書籍中。人們就會(huì)很自然地提問，當(dāng)前大家熟悉的各種可視化，是在什么時(shí)候出現(xiàn)的？在中華文明發(fā)展的歷史上，是否還有一些不為今人所知的可視化樣式？抱著這種好奇心，北京大學(xué)袁曉如課題組聯(lián)合校內(nèi)智能學(xué)院、中國(guó)古代史研究中心和牛津大學(xué)等機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)開展了中國(guó)古代可視化發(fā)展歷史的研究工作。目前已經(jīng)完成一個(gè)包含71,294幅中國(guó)古代早期可視化作品的大規(guī)模圖像數(shù)據(jù)集《纂圖集》（如圖1所示）。

圖1 中國(guó)古代早期可視化的大規(guī)模圖像數(shù)據(jù)集

課題組首先通過人工收集了來自古籍器物的441項(xiàng)可視化案例，于2023年構(gòu)建了首個(gè)小型中國(guó)古代可視化數(shù)據(jù)集（圖2）。在初步收集后，課題組選定中國(guó)古籍作為主要收集方向，通過建立半自動(dòng)化的收集流程從提供在線接口的各國(guó)圖書館所藏中國(guó)珍稀古籍收藏電子文檔中提取相關(guān)古代可視化圖像（圖3）。目前已經(jīng)從12,800多種中文古籍中標(biāo)注提取了近71,300份可視化圖像，以及近108,400份示意插圖。包括此前手動(dòng)收集案例，全部可視化樣例時(shí)間跨度接近2500年。課題組還開發(fā)了交互式瀏覽系統(tǒng)（圖1），支持用戶按可視化形式，內(nèi)容主題，出現(xiàn)時(shí)間等多維度過濾檢索相關(guān)圖像。

圖2: 小型中國(guó)古代可視化數(shù)據(jù)集（441項(xiàng)）

下圖所示是敦煌文獻(xiàn)中的《三乘入道五位》手書，是唐代人學(xué)習(xí)佛教經(jīng)文時(shí)繪制的輔助圖表，和今天所用的思維導(dǎo)圖如出一轍。該工作從事實(shí)上糾正了目前大部分教材在提到早期可視化時(shí)只有英國(guó)、法國(guó)等歐洲案例的偏差，彌補(bǔ)了研究空白。

圖3: 敦煌文獻(xiàn)中的《三乘入道五位》手書

通過對(duì)纂圖集數(shù)據(jù)的深入分析，可以看到中國(guó)歷史早期可視化有不同于現(xiàn)代可視化的特點(diǎn)。例如古代可視化中往往依賴文字用于補(bǔ)充可視化信息，文字直接參與數(shù)據(jù)編碼（如地圖中文字編碼方位、文字作為圖元、樹狀圖中的節(jié)點(diǎn)）。

圖4: 東西分陜圖，《天下山河兩戒考》，當(dāng)塗徐氏, 清雍正元年

我們的工作有助于學(xué)術(shù)界了解中國(guó)古代可視化的多樣性，為進(jìn)一步理解分析中國(guó)古代可視化的設(shè)計(jì)空間提供了基礎(chǔ)。研究工作為早期可視化圖像研究提供了重要資源，更通過對(duì)數(shù)據(jù)集內(nèi)容的系統(tǒng)性分析揭示了中國(guó)傳統(tǒng)視覺表達(dá)的獨(dú)特邏輯與文化內(nèi)涵，為科技史、藝術(shù)史、文獻(xiàn)學(xué)等多學(xué)科交叉研究提供了平臺(tái)。 北京大學(xué)可視化與可視分析實(shí)驗(yàn)室近年來開展了一系列和古籍相關(guān)的工作。2023年與中文系楊海崢教授合作完成了漢籍流傳日本時(shí)空可視分析工作（IEEE TVCG/VIS 2023）；2024年結(jié)合對(duì)比學(xué)習(xí)方法和可視分析方法的智能古籍目錄標(biāo)注工作獲IEEE VIS 2024最佳論文提名獎(jiǎng)；在對(duì)古代可視化案例研究方面，和牛津大學(xué)研究者張宇合作了對(duì)歐美早期可視化的收集(IEEE TVCG/VIS 2023)和分類(IEEE TVCG/PacifcVis 2025)。近年來計(jì)算技術(shù)與傳統(tǒng)人文學(xué)科研究的融合引發(fā)了這一領(lǐng)域的研究范式轉(zhuǎn)變，為學(xué)者們提供了強(qiáng)大的分析工具和方法框架。本次工作也展示了人工智能對(duì)于處理大規(guī)模圖像這類非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的潛力。

此次工作學(xué)生作者包括北京大學(xué)智能學(xué)院梅翕堯、楊超凡，研究人員為牛津大學(xué)張宇、北京大學(xué)中國(guó)古代史研究中心史睿、智能學(xué)院袁曉如。研究過程中得到了北京大學(xué)歷史學(xué)系郭津嵩和牛津大學(xué)陳敏教授的有益意見。該工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 NSFC 62272012 《樣本驅(qū)動(dòng)的可視化設(shè)計(jì)空間探索研究》支持。

原標(biāo)題：《北大研發(fā)大規(guī)模中國(guó)古代可視化數(shù)據(jù)集》

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