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Penser par la vision
Tamara Munzner veut rendre le monde meilleur grâce à « INFOVIS »
par Angus Leech, traduit par Colette Tougas

La visualisation mathématique peut être une expérience amusante. Du moins, c’est une impression qu’on peut avoir lorsque Tamara Munzner se trouve au poste de commande. Les incrédules devraient se hâter de visiter le site Web des sciences de l’informatique de l’UBC et de télécharger gratuitement KaleidoTile, logiciel qu’elle a aidé à créer alors qu’elle faisait partie du personnel technique du Geometry Centre de l’Université du Minnesota. Bien que le logiciel ait été officiellement développé pour explorer la symétrie à trois dimensions en géométrie non euclidienne et sphérique, la réaction verbale de la plupart des gens lorsqu’ils le voient pour la première est plus souvent « Superbe!» ou « Tripant! » que « Eh bien! je n’ai jamais aussi bien compris la relation entre les solides platoniciens et archimédiens! ». Néanmoins, même si les gens perçoivent en général l’aspect esthétique des visualisations de Munzner avant de saisir les principes que l’artiste essaie de transmettre, il n’y a aucun doute dans l’esprit de Munzner sur ce qu’elle a l’intention d’offrir à son public ou sur ce qui distingue la science de la visualisation de la pratique artistique.

« L’objectif n’est pas de divertir mais d’expliquer. Évidemment, si on ennuie [les gens] à mourir, on ne leur explique rien. Ce n’est donc pas que nous ne nous intéressions pas aux questions de rythme et d’allure. Par ailleurs, si c’est tellement laid qu’ils ne peuvent pas l’endurer, ils n’apprendront rien non plus : les questions d’esthétique, de choix de couleurs et de composition sont toutes importantes.

Mais notre objectif, c’est d’expliquer […]. Mon point de vue, c’est qu’il existe tout un corpus de connaissances en art, accumulé depuis des milliers d’années, et c’est une ressource importante que nous, en visualisation, pouvons imiter […], mais une partie seulement des renseignements est pertinente. Ce serait idiot d’ignorer l’histoire de l’esthétique; mais nos buts diffèrent de ceux des artistes. Nous n’évaluons pas notre travail, de façon générale, de la même manière. » KaleidoTile est une adaptation pour ordinateur familial de Triangle Tiling, projet que Munzner a d’abord développé sous forme d’exposition publique pour le Science Museum du Minnesota. Et bien que plusieurs de ses projets de visualisation aient été conçus comme outils pour assister les chercheurs et les mathématiciens dans leur travail, plusieurs autres ont été créés en vue d’une utilisation pédagogique plus large. Outside In en constitue un autre exemple parfait : il s’agit d’une vidéo (hilarante à plusieurs occasions) du Geometry Centre qui vise à introduire les merveilles des mathématiques contemporaines dans les écoles et au public en général par la capacité d’illustration magique de l’animation multimédia.

« Outside In est une vidéo sur la tentative de retourner complètement une sphère sans y percer un trou, sans la pincer ou la plisser, précise Munzner. C’est une chose assez difficile à expliquer s’il n’y a pas d’images en mouvement. Un article est paru à ce sujet dans Scientific American dans les années 60; il était accompagné de dessins méticuleux, mais c’était tout de même difficile à résoudre parce les figures fixes n’arrivaient tout simplement pas à transmettre efficacement ce processus. » Après avoir travaillé au Geometry Centre pendant cinq années, sur différents logiciels et vidéos (parmi les autres films de la série, mentionnons des classiques comme The Shape of Space et Four Polytopes and a Funeral), Munzner quitte le centre en 1995 pour entreprendre un doctorat en science informatique à l’Université Stanford. Là, elle se concentre sur l’adaptation d’images de synthèse destinées à la visualisation et à la navigation interactive de graphiques et de réseaux importants. Elle s’attaque aussi à des problèmes gigantesques, cherchant des moyens graphiques pour représenter significativement des corpus énormes de données, tels que, par exemple, le génome humain dans sa totalité et les bases de données de North American Telcom (où les données des caractéristiques de compositions des numéros de téléphone sont conservées pendant une année; on compte par ailleurs environ 500 millions d’appels par jour). En outre, elle réalise que la visualisation en trois dimensions et interactive de données constitue le seul espoir pour qu’on arrive à comprendre de telles masses de renseignements sans se perdre. Malgré la jeunesse de cette discipline (ou peut-être pour cette raison), les défis qu’on y trouve l’excitent. Et c’est ainsi, comme elle le dit, qu’elle est « devenue amoureuse de l’infovis ».

Qu’entend précisément Munzner par « infovis »? Dans le profil qu’elle donnait d’elle-même à l’UBC, où elle a obtenu récemment un emploi de professeure adjointe, elle l’explique comme étant une réaction très récente au fait que la quantité de données à laquelle nous avons accès progresse à un rythme qui va au-delà de ce qui se comprend aisément. En fait, ces données « explosent même plus rapidement que le taux de croissance de la puissance informatique. Le champ de la visualisation informatique de l’information, ou l’infovis, concerne la création d’outils qui exploitent le système visuel humain pour aider les gens à explorer ou à expliquer des données. L’interaction avec une représentation visuelle de données soigneusement conçue peut nous aider à former des modèles mentaux qui nous permettent d’exécuter des tâches spécifiques plus efficacement ».

Eader
L’infovis est ainsi un nouveau champ d’études qui glane son fondement théorique dans des secteurs aussi diversifiés que ceux des images de synthèse, de l’interaction humain / ordinateur, de la psychologie cognitive, de la sémiotique, de l’infographie, de la cartographie et des arts visuels. Mais Munzner est la première à admettre que tous ne s’entendent pas sur la définition de la discipline. À titre de rédactrice invitée pour un numéro spécial de IEEE Computer Graphics and Applications, consacré à la visualisation de l’information (janvier / février 2002), Munzner expliquait qu’il existe souvent une confusion entre l’infovis et le secteur, quelque peu plus ancien, de la visualisation scientifique.

« La visualisation de l’information dépend de la découverte d’une cartographie spatiale de données qui ne soit pas fondamentalement spatiale, écrit-elle dans son éditorial, alors que la visualisation scientifique se sert d’une disposition spatiale qui est implicite aux données. » Ainsi, la visualisation scientifique cherche à découvrir des moyens pour augmenter notre capacité à voir des données qui existent déjà en trois dimensions, par exemple « des choses qui se déroulent sur des périodes trop rapides ou trop lentes pour que l’œil les perçoivent, des structures beaucoup plus petites ou plus grandes que l’échelle humaine, des phénomènes comme le rayon X, ou la radiation infrarouge que nous ne pouvons pas sentir directement. » Les représentations en accéléré, les images de microscopes électroniques et les espaces-paysages de la radioastronomie seraient donc tous des exemples de visualisation scientifique.

L’infovis, par contre, concerne la représentation de ce qui est abstrait. Comme l’explique Munzner, « un ensemble typique de données pour la visualisation d’information serait une base de données contenant des renseignements cinématographiques, avec le titre, la durée, l’année de production et le genre de chaque film. » La collaboration récente de Munzner avec des biologistes évolutionnistes qui tentent de rendre accessibles par visualisation des arbres évolutionnistes gigantesques (projet qui a également de possibles applications pédagogiques, notamment pour aider les écoliers à comprendre les relations qu’entretenaient les dinosaures du crétacé avec leur perruche ou leur chien). Ses tentatives pour rendre accessibles par visualisation des ensembles de données en arborescence ont déjà donné naissance à des systèmes de logiciels en trois dimensions dont HypViewer (téléchargeable depuis son site Web) et TreeJuxtaposer, qui paraîtra sous peu; s’ils peuvent être terriblement utiles, ces systèmes (avouons-le) sont également très amusants à utiliser.

Cette capacité à nous divertir est une bonne chose, surtout si les prédictions de Munzner s’avèrent justes : elle prédit ainsi que les systèmes d’infovis deviendront progressivement plus envahissants au fur et à mesure que se poursuivra le foisonnement de données avec lesquelles nous devons composer. Et Munzner aura elle-même, sans aucun doute, beaucoup de plaisir dans son nouveau rôle professoral à l’UBC. Elle se dit excitée de faire partie d’une université canadienne où elle aura l’occasion d’effectuer plus de travail sur le tas que n’en font généralement les universitaires qui occupent des postes semblables au sud de la frontière (où on trouve des départements plus grands, qui demandent plus de temps de gestion pour les étudiants à la maîtrise et laissent moins de temps à la recherche personnelle). À Vancouver, elle aura amplement le loisir de poursuivre la visualisation de données en tant que moyen pour aider les gens à naviguer sur la mer informationnelle des Sargasses. Ou, comme elle le dit avec un sourire ironique lorsqu’on lui parle en personne, à « changer le monde avec l’infovis ».

Angus Leech est rédacteur anglophone de HorizonZéro. Il a rencontré Tamara Munzner l’été dernier lors d’un colloque sur la visualisation, qui se tenait au Banff Centre. Kurtis Lesick y était également, et il a mené l’entrevue qui est à la base du présent article.

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