[論文レビュー] Juxtaposing Controlled Empirical Studies in Visualization with Topic Developments in Psychology

Alfie Abdul‐Rahman, Rita Borgo+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 6, 2019

Data Visualization and Analytics参考文献 204被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、1978年から2017年までの間、視覚化分野における制御された実験的研究と心理学分野のトピック発展を比較分析し、知覚および認知的現象において顕著な重複が存在することを明らかにした。視覚化と心理学を結ぶための横断的フレームワークを提唱し、知覚、認知、視覚化の有効性に関する共通の研究テーマと共同発見の機会を同定した。

ABSTRACT

Empirical studies form an integral part of visualization research. Not only can they facilitate the evaluation of various designs, techniques, systems, and practices in visualization, but they can also enable the discovery of the causalities explaining why and how visualization works. This state-of-the-art report focuses on controlled and semi-controlled empirical studies conducted in laboratories and crowd-sourcing environments. In particular, the survey provides a taxonomic analysis of over 129 empirical studies in the visualization literature. It juxtaposes these studies with topic developments between 1978 and 2017 in psychology, where controlled empirical studies have played a predominant role in research. To help appreciate this broad context, the paper provides two case studies in detail, where specific visualization-related topics were examined in the discipline of psychology as well as the field of visualization. Following a brief discussion on some latest developments in psychology, it outlines challenges and opportunities in making new discoveries about visualization through empirical studies.

研究の動機と目的

• 1978年から2017年までの視覚化分野における制御された実験的研究の全体像を特定・分析すること。
• 同じ期間における心理学分野のトピック発展をマップし、視覚化と共通する研究テーマを同定すること。
• 視覚化分野における主な知覚的・認知的現象が、心理学分野ですでに研究済みであるかどうかを検証すること。
• 視覚化研究者が、因果的発見のための心理学的研究を活用する機会を強調すること。
• 心理学と視覚化の両分野の手法と知見を統合することで、新たな学際的分野「視覚化心理学」の構築を提唱すること。

提案手法

• 視覚化文献に含まれる129件の制御済みおよび準制御済み実験的研究について、分類的分析を実施した。
• 文献レビューと主題クラスタリングを用いて、1978年から2017年までの心理学分野のトピックの高レベルな分類体系を構築した。
• 視覚的アナリティクス手法を用いて、視覚化研究と心理学分野のトピック発展を対比し、主題の重複を同定した。
• 視覚化関連トピック（例：視覚的平均化、注意の限界）について、心理学および視覚化文献の両方を対象に2件の詳細な事例研究を実施した。
• fMRI、眼動測定、制御実験などの心理学的研究手法を、視覚化研究の実践と照合した。
• 知覚および認知に関する心理学的研究と、視覚化固有の実験的研究との間のギャップと相乗効果を同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1978年から2017年までの間、視覚化分野における制御された実験的研究と心理学分野のトピック発展の間には、どの程度の重複が存在するか？
• RQ2 視覚化分野で研究されている知覚的・認知的現象のうち、心理学分野ですでに研究済みであるものはどれであり、それらはどのように一致しているか？
• RQ3 制御された実験的研究における心理学と視覚化分野の間の、主な方法論的および概念的相乗効果は何か？
• RQ4 心理学的研究は、理論的発展および実験設計の面で、視覚化研究にどのように利益をもたらすことができるか？
• RQ5 学際的協働を通じて、新たな学際的分野「視覚化心理学」を確立する機会はどのようなものがあるか？

主な発見

• 視覚化分野で研究されている知覚的・認知的現象の多く—例えば視覚的平均化、注意の限界、相関の認識—は、心理学的研究において古くからの根拠を持つ。
• 本研究では、視覚化分野で129件の制御された実験的研究を同定し、その多くが長年にわたり知覚、注意、認知に関する心理学的研究と一致していることを明らかにした。
• マインドフルネスや認知神経科学といったトピックに関する心理学的研究は、視覚化タスクのパフォーマンス向上およびユーザー参加意識の向上に潜在的な貢献が可能である。
• fMRI や PET といった機能的神経画像技術は、視覚化関連の脳機能を研究する可能性を秘めているものの、視覚化研究分野ではまだ十分に活用されていない。
• 視覚化研究者は、心理学的手法を活用することで、使いやすさ評価を越えた、より厳密で理論に基づいた実験的研究を設計できる。
• 本研究では、心理学的理論と視覚化技術を統合することで、視覚化の有効性に関する因果的理解を深める新たな分野「視覚化心理学」の創出を提唱する。