[논문 리뷰] Using Processing Fluency as a Metric of Trust in Scatterplot Visualizations

Hamza Elhamdadi, Lace Padilla외 1명|arXiv (Cornell University)|2022. 09. 28.

Data Visualization and Analytics인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 처리 유연성(시각 인식의 속도와 정확도로 측정됨)을 산점도 시각화에서 신뢰의 신뢰할 만한 대체 지표로 제안한다. 두 개의 실증 연구를 통해, 시각적 요소를 가림(예: 흐림, 겹침, 크기 조정)하는 디자인은 처리 유연성을 떨어뜨리며, 이는 데이터 추정 정확도 저하와 의사결정 과제에서의 신뢰 감소로 이어진다. 이는 처리 유연성이 데이터 시각화에서 신뢰에 대한 타당하고 객관적인 지표임을 입증한다.

ABSTRACT

Establishing trust with readers is an important first step in visual data communication. But what makes a visualization trustworthy? Psychology and behavioral economics research has found processing fluency (i.e., speed and accuracy of perceiving and processing a stimulus) is central to perceived trust. We examine the association between processing fluency and trust in visualizations through two empirical studies. In Experiment 1, we tested the effect of camouflaging a visualization on processing fluency. Participants estimated the proportion of data values within a specified range for six camouflaged visualizations and one non-camouflaged control; they also reported their perceived difficulty for each of the visualizations. Camouflaged visualizations produced less accurate estimations compared to the control. In Experiment 2, we created a decision task based on trust games adapted from behavioral economics. We asked participants to invest money in two hypothetical companies and report how much they trust each company. One company communicates its strategy with a camouflaged visualization, the other with a controlled visualization. Participants tended to invest less money in the company presenting a camouflaged visualization. Hence, we found support for the hypothesis that processing fluency is key to the perception of trust in visual data communication.

연구 동기 및 목표

• 처리 유연성(시각화 인식의 용이성과 정확도로 정의됨)이 데이터 시각화에서 신뢰의 신뢰할 만한 대체 지표로 기능할 수 있는지 조사하기 위해.
• 시각적 명료도를 떨어뜨리는(즉, 가림 기법을 포함한) 디자인 조작을 특정화하고, 그 영향을 처리 유연성과 신뢰에 대해 평가하기 위해.
• 자기 보고 신뢰 척도보다 더 객관적인 대안으로 처리 유연성이 데이터 시각화 연구에서 타당한 지표로 기능할 수 있는지 평가하기 위해.
• 신뢰 게임과 같은 행동 경제학적 방법을 활용해 시각적 데이터 커뮤니케이션에서의 신뢰를 측정할 잠재력을 탐색하기 위해.
• 시각화의 인지 유연성과 신뢰성 향상을 위한 근거 기반의 설계 지침을 제공하기 위해.

제안 방법

• 실험 1에서 6개의 가림 처리된 산점도와 1개의 비가림 대조군을 사용하여 참가자가 범위 내에서 데이터 비율을 추정하는 데의 정확도를 측정하였다.
• 각 시각화 조건에서의 주관적 처리 유연성 평가를 위해 참가자의 인지 어려움을 자가 보고로 수집하였다.
• 실험 2에서 신뢰 게임 기반의 의사결정 과제를 설계하여 참가자들이 두 개의 가짜 기업 중 하나에 자금을 투자하도록 하였다—하나는 가림 처리된 시각화를 사용하고, 다른 하나는 명확한 대조군을 사용하였다.
• 투자 금액을 객관적인 행동적 신뢰 측정 지표로 사용하였으며, 높은 투자 금액은 더 높은 신뢰 인식을 의미한다.
• 가림 강도, 처리 유연성, 신뢰 결과 간의 관계를 분석하기 위해 회귀 모델을 적용하였다.
• 개인 차이(예: 연령, 독해력)가 신뢰 인식에 미치는 영향을 공변량 제어 분석을 통해 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 산점도의 시각적 요소를 가림 처리하면, 추정 정확도와 인지 어려움의 주관적 평가를 통해 측정된 처리 유연성이 감소하는가?
• RQ2 감소된 처리 유연성은 신뢰 게임에서의 행동적 의사결정을 통해 측정된 시각화에 대한 인식된 신뢰를 얼마나 낮출 수 있는가?
• RQ3 처리 유연성이 자기 보고 척도보다 더 객관적인 대체 지표로서 데이터 시각화에서 신뢰에 대해 타당한 지표로 기능할 수 있는가?
• RQ4 예: 흐림, 겹침, 격자선 등 특정 가림 기법이 처리 유연성과 신뢰에 어떻게 다르게 영향을 미치는가?
• RQ5 연령, 독해력, 성별과 같은 인구 통계적 요소가 처리 유연성과 신뢰 인식 간의 관계를 조절하는가?

주요 결과

• 실험 1에서 가림 처리된 시각화는 비가림 대조군에 비해 유의미하게 낮은 데이터 추정 정확도를 보였으며, 이는 처리 유연성 감소를 시사한다.
• 참가자들은 가림 처리된 시각화에서 더 높은 인지 어려움을 보고하여, 디자인 조작이 인지 명료도를 저해함을 확인하였다.
• 신뢰 게임에서 참가자들은 가림 처리된 시각화를 사용하는 기업에 유의미하게 더 적은 금액을 투자하여 행동적 신뢰가 낮아졌음을 보여주었다.
• 결과는 처리 유연성이 시각적 데이터 커뮤니케이션에서 인식된 신뢰의 핵심 요인임을 지지한다.
• 흐림, 투명도 증가, 크기 조정 등의 가림 기법은 처리 유연성과 신뢰를 모두 감소시키는 데 효과적이었다.
• 본 연구는 자기 보고 척도보다 더 객관적이고 행동 기반의 지표로서 처리 유연성을 사용할 수 있음을 실증적으로 뒷받침한다.