Visualització de la Informació

Crèdits
6
Tipus
Obligatòria
Requisits
Aquesta assignatura no té requisits , però té capacitats prèvies
Departament
CS
Mail
pere.pau.vazquez@upc.edu
L'objectiu del curs de visualització de la informació és donar als alumnes una sèrie de principis per a elaborar aplicacions de visualització de dades i guiar-los en l'aprenentatge de les eines que es necessiten per a realitzar aplicacions de visualització de forma eficient i eficaç.
Els continguts inclouran els fonaments teòrics de la visualització, teoria de la percepció, el pipeline de visualització, els diferents tipus de representació de la informació i els mètodes principals d'interacció.

Professorat

Responsable

  • Pere Pau Vázquez Alcocer (ppau@cs.upc.edu)

Altres

  • Imanol Muñoz Pandiella (imanolm@cs.upc.edu)
  • Oscar Argudo Medrano (oargudo@cs.upc.edu)

Hores setmanals

Teoria
1.5
Problemes
0.5
Laboratori
2
Aprenentatge dirigit
0
Aprenentatge autònom
6

Competències

Competències Tècniques

Competències tècniques

  • CE1 - Utilitzar amb destresa els conceptes i mètodes matemàtics subjacents els problemes de la ciència i l'enginyeria de les dades.
  • CE4 - Utilitzar els sistemes de computació actuals, inclosos els sistemes d'alt rendiment, per al procés de grans volums de dades des del coneixement de la seva estructura, funcionament i particularitats.
  • CE5 - Dissenyar i aplicar tècniques de processat de senyal, triant entre diferents eines tecnològiques, incloses les de visió artificial, de reconeixement del llenguatge parlat i de tractament de dades multimèdia.
  • CE7 - Demostrar coneixement i capacitat d'aplicació de les eines necessàries per a l'emmagatzematge, el processament i l'accés a les dades.
  • CE10 - Visualització d'informació per facilitar l'exploració i anàlisi de dades, inclosa l'elecció de la representació adequada d'aquests i l'ús de tècniques de reducció de dimensionalitat.

    • Competències Transversals

    Transversals

  • CT3 [Avaluable] - Comunicació eficaç oral i escrita. Comunicar-se de forma oral i escrita amb altres persones sobre els resultats de l'aprenentatge, de l'elaboració del pensament i de la presa de decisions; participar en debats sobre temes de la pròpia especialitat.
  • CT4 - Treball en equip. Ser capaç de treballar com a membre d'un equip interdisciplinari, ja sigui com un membre més o realitzant tasques de direcció, amb la finalitat de contribuir a desenvolupar projectes amb pragmatisme i sentit de la responsabilitat, assumint compromisos tenint en compte els recursos disponibles.
  • CT5 [Avaluable] - Ús solvent dels recursos d'informació. Gestionar l'adquisició, l'estructuració, l'anàlisi i la visualització de dades i informació en l'àmbit de l'especialitat i valorar de forma crítica els resultats d'aquesta gestió.
  • CT7 - Tercera llengua. Conèixer una tercera llengua, preferentment l'anglès, amb un nivell adequat oral i escrit i d'acord amb les necessitats que tindran els titulats i titulades.

    • Bàsiques

  • CB3 - Que els estudiants tinguin la capacitat de reunir i interpretar dades rellevants (normalment dins la seva àrea d'estudi) per emetre judicis que incloguin una reflexió sobre temes rellevants d'índole social, científica o ètica.
  • CB4 - Que els estudiants puguin transmetre informació, idees, problemes i solucions a un públic tant especialitzat com no especialitzat.

    • Competències Tècniques Generals

    Genèriques

  • CG2 - Elegir i aplicar els mètodes i tècniques més adequats a un problema definit per dades que representin un repte pel seu volum, velocitat, varietat o heterogeneïtat, inclosos mètodes informàtics, matemàtics, estadístics i de processament del senyal.

    • Objectius

    1. Introducció a la Visualització de la Informació
      Competències relacionades: CE4, CE10, CT3, CG2, CB3, CB4,
      Subcompetences
      • The Visualization Mantra
      • Conceptes bàsics
      • Història
      • El procés de visualització de la informació
    2. Introducció a la percepció visual
      Competències relacionades: CE10, CT3, CG2,
      Subcompetences
      • Fonaments de la percepció humana
      • Marques i canals
      • Color i percepció
    3. Anàlisi exploratòria de dades
      Competències relacionades: CE5, CE10, CT3, CG2, CB4,
      Subcompetences
      • Data wrangling
      • Presentació de dades
      • Confirmació d'hipòtesis
    4. Disseny de sistemes de visualització d'informació
      Competències relacionades: CE7, CE10, CT3, CT5, CG2, CB3, CB4,
      Subcompetences
      • Principis bàsics de visualització
      • Elements d'una visualització d'informació
      • Disseny de visualitzacions
    5. Enfocament i context
      Competències relacionades: CE1, CE10, CT3, CT4, CG2, CB3, CB4,
      Subcompetences
      • Eliminar informació
      • Superimposició d'informació
      • Distorsió
    6. Interacció i animació
      Competències relacionades: CE5, CE7, CE10, CT3, CT4, CT7, CG2, CB4,
      Subcompetences
      • Navegació
      • Selecció
      • Filtrat
    7. Visualització de dades de múltiples dimensions
      Competències relacionades: CE1, CE4, CE5, CE7, CE10, CT3, CT4, CT7, CG2, CB3, CB4,
      Subcompetences
      • Múltiples marques i canals
      • Diagrames complexos: Trellis, SPLOM, PCP
      • Vistes
    8. Múltiples vistes i vistes coordinades
      Competències relacionades: CT3, CB3, CB4,
      Subcompetences
      • Ús efectiu de l'espai
      • Solapament i juxtaposició
    9. Reducció d'ítems i atributs
      Competències relacionades: CE1, CE5, CE10, CG2, CB4,
    10. Validació de sistemes de visualització
      Competències relacionades: CE1, CE10, CT3, CB4,
      Subcompetences
      • Validació del domini
      • Validació de l'abstracció
      • Validació de la representació
      • Validació de l'algoritme
    11. Implementació d'aplicacions de visualització
      Competències relacionades: CE1, CE4, CE5, CE7, CE10, CT3, CT4, CT5, CT7, CG2, CB3, CB4,
      Subcompetences
      • Codificar visualitzacions
      • Processament de dades
      • Disseny de vistes coordinades
    12. Tècniques de visualització avançades
      Competències relacionades: CE4, CE7, CT3, CG2, CB3,

    Continguts

    1. Introducció a la visualització
      En aquest tema es parlarà de la necessitat de la visualització de dades i dels objectius de les eines de visualització.
    2. Percepció i color
      La percepció visual és un factor molt important a l'hora de crear visualitzacions, ja que el sistema visual és el que rep la major quantitat d'informació que percebem. En aquest tema es parlarà del sistema visual, i algunes teories de la percepció del color i les formes.
    3. Representacions visuals de les dades
      Hi ha un gran nombre de mètodes de representació de dades: taules, grafs, arbres, etc. En aquest tema els visitarem i acabarem donant algunes guies per a la selecció de la representació més adequada per a cada problema.
    4. Visualització de múltiples dades
      En molts casos, la informació que volem representar serà altament complexa i moltes vegades ens trobarem en la situació d'haver de representar múltiples variables. Aquí parlarem de diferents possibilitats que seran detallades en temes posteriors.
    5. Animació i interacció
      Per a explorar les dades, cal poder treballar sobre les representacions visuals. En aquest tema es veuran canvis de les dades en diferents dimensions: temps, punt de vista...
    6. Manipulació de vistes
      Per a explorar les dades, cal poder treballar sobre les representacions visuals. En aquest apartat es veuran canvis de les dades en diferents dimensions: temps, punt de vista...
    7. Sistemes avançats de representació de dades
      Sistemes avançats de representació de dades

      - Mapes

      - Visualització del temps

      - Visualització de dades 3D

      - Altres dades científiques
    8. Implementació d'aplicacions de visualització d'informació
      Existeixen moltes eines i tecnologies desenvolupades recenment que fan més fàcil la creació de visualitzacions, com Tableau, Vega, Lyra o emprant llenguatges de programació i llibreries com D3 per JavaScript o Bokeh per Python. L'objectiu d'aquest tema és que els alumnes siguin capaços de realitzar aplicacions de visualització utilitzant algunes de les eines més modernes.

    Activitats

    Activitat Acte avaluatiu


    Introducció als sistemes de visualització de dades

    Desenvolupament del tema: Introducció a la visualització
    • Teoria: El valor de la visualització. Introducció als sistemes de visualització.
    • Laboratori: Introducció als sistemes de visualització.
    • Aprenentatge autònom: Introducció als sistemes de visualització.
    Objectius: 4 1
    Continguts:
    Teoria
    1.5h
    Problemes
    0.5h
    Laboratori
    2h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    1h

    Percepció i color

    Desenvolupament del tema: percepció i color Rànquing de Mackinlay Atenció preatentiva Tipus de dimensions Principis de percepció Marques i canals Color
    • Teoria: El sistema visual humà Conceptes de percepció Percepció preatentiva
    • Aprenentatge autònom: Repàs conceptes de percepció i color. Marques i canals.
    Objectius: 2 4 3
    Continguts:
    Teoria
    3h
    Problemes
    1h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    2h

    Disseny de sistemes de visualització de la Informació

    Desenvolupament del tema 3: Disseny de sistemes de visualització de la Informació
    • Teoria: Taules i grafs Small multiples Arbres i xarxes
    • Problemes: Taules i grafs Small multiples Arbres i xarxes Elecció de representacions
    • Aprenentatge autònom: Principis de visualització Elements d'una visualització Disseny de visualitzacions
    Objectius: 4 3 7
    Continguts:
    Teoria
    2.5h
    Problemes
    1.5h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    3h

    Anàlisi exploratòria de dades

    Desenvolupament del tema: Anàlisi exploratòria de dades
    • Teoria: Desenvolupament del tema: Visualització de dades espacials
    • Problemes: Desenvolupament del tema: Visualització de dades espacials
    Objectius: 4 7 6
    Continguts:
    Teoria
    1h
    Problemes
    0.5h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    2h

    Visualització de múltiples dimensions

    Desenvolupament del tema: Visualització de múltiples dimensions Múltiples marques i canals Diagrames complexos: Trellis, SPLOM, PCP Vistes
    Objectius: 2 4 3 7 6
    Continguts:
    Teoria
    1.5h
    Problemes
    0.5h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    2h

    Disseny de visualitzacions en una eina comercial

    Disseny de visualitzacions senzilles en una eina tipus QlikView
    • Laboratori: Introducció a D3
    Objectius: 3 7 11
    Continguts:
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    6h
    Aprenentatge dirigit
    2h
    Aprenentatge autònom
    6h

    Interacció i animació

    Desenvolupament del tema: Interacció i animació
    • Teoria: Manipulació de vistes: Animació, enfocament i context...
    Objectius: 4 3 8 5
    Continguts:
    Teoria
    3h
    Problemes
    1h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    2h

    Múltiples vistes

    Desenvolupament del tema: Múltiples vistes
    • Teoria: Múltiples vistes: vistes coordinades, vistes juxtaposades...
    • Problemes: Múltiples vistes: vistes coordinades, vistes juxtaposades...
    Objectius: 7 6 8 5
    Continguts:
    Teoria
    1.5h
    Problemes
    0.5h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    2h

    Enfocament i context

    Tècniques d'enfocament i manteniment del context de les dades: - Eliminar informació - Superimposició d'informació - Distorsió
    • Teoria: Sistemes d'enfocament i de manteniment del context.
    • Problemes: Sistemes d'enfocament i de manteniment del context.
    Objectius: 2 4 8 5
    Continguts:
    Teoria
    1.5h
    Problemes
    0.5h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    2h

    Reducció de dades

    Desenvolupament del tema: Reducció de dades
    • Teoria: Desenvolupament del tema: Reducció de dades
    • Problemes: Desenvolupament del tema: Reducció de dades
    Objectius: 4 7 5 10 9
    Continguts:
    Teoria
    1h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    2h

    Tècniques avançades de visualització

    Tècniques avançades de visualització: Mapes, visualització del temps, visualitació de dades 3D, altres dades científiques
    Objectius: 4 3 7 12
    Continguts:
    Teoria
    3h
    Problemes
    1h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    3h

    Validació de sistemes de visualització de la informació

    Avaluació i validació de sistemes de visualització de dades
    • Teoria: Avaluació i validació de sistemes de visualització de dades
    • Problemes: Avaluació i validació de sistemes de visualització de dades
    Objectius: 4 3 10
    Continguts:
    Teoria
    1.5h
    Problemes
    0.5h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    1h

    Examen parcial

    Examen parcial
    Objectius: 2 4 3 7 6 8
    Setmana: 7
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Pràctica de laboratori

    Pràctica de laboratori
    Objectius: 4 3 11
    Setmana: 8
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Desenvolupament d'aplicacions de visualització de dades

    Desenvolupament d'aplicacions de visualització de dades
    Objectius: 4 3 7 11
    Continguts:
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    22h
    Aprenentatge dirigit
    2h
    Aprenentatge autònom
    20h

    Examen final

    Examen final
    Objectius: 2 4 3 7 6 8 5 10 9
    Setmana: 15 (Fora d'horari lectiu)
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Metodologia docent

    S'impartiran classes amb el recolzament de transparències i articles.
    Durant les classes, es proposaran i resoldran exercicis.

    Per la part de laboratori, es desenvoluparan pràctiques dirigides en les hores de laboratori.

    Hi haurà una entrega parcial de laboratori i un projecte final.

    Mètode d'avaluació

    Durant el curs es realitzaran dues pràctiques de laboratori (Labo1 i Labo2). A més, hi haurà un examen parcial (Parcial) i un examen final (Final).

    La nota final es calcula com:

    Nota Final = 0.15 Labo1 + 0.3 Labo2 + max(0.15 Parcial + .4 Final, 0.55 Final)

    La prova de reevaluació substituirà a la part teòrica de la nota, els laboratoris no es veuran afectats.

    Bibliografia

    Bàsic

    Capacitats prèvies

    Els estudiants han de saber programar.