Pixel immer anhängen

Zu Techniken und Infrastrukturen für die geräteübergreifende Visualisierung.

Die geräteübergreifende Visualisierung transzendiert einzelne Geräte in verteilte Geräteumgebungen. (Foto von Josh Hild bei Unsplash.)

Die Datenvisualisierung lebt und stirbt von der Bildschirmfläche oder genauer gesagt von den Pixeln, die sie nutzen kann. Während die typischen Bildschirmauflösungen nur langsam anwachsen - wir sind jetzt auf dem Niveau von 4k-Bildschirmen auf dem Standardniveau - macht Mobile Computing große Fortschritte, indem es sowohl die Pixeldichte als auch die Anzahl der Bildschirme, mit denen wir uns umgeben, erhöht. Die Kombination dieser beiden Faktoren - der Hunger nach Pixeln sowie die zunehmende Verbreitung mobiler Geräte - bedeutet, dass die Zukunft der Visualisierung wahrscheinlich viele separate Geräte und Bildschirme umfasst. Diese Art der geräteübergreifenden Visualisierung ist seit einigen Jahren das implizite Leitprinzip meiner Forschung. In diesem Artikel werde ich meine bisherigen Arbeiten zu Techniken und Infrastrukturen für die geräteübergreifende Visualisierung, einschließlich unserer neuesten Vistrates-Plattform, wiederholen und meine Ideen für die Zukunft diskutieren.

Von allen visuellen Kanälen, die wir zur Übermittlung von Daten in der Visualisierung verwenden, ist der Raum selbst vielleicht der wichtigste. Der Kartograf Jacques Bertin (1918–2010) nennt zum Beispiel die räumliche Position einer visuellen Markierung als den stärksten visuellen Kanal. Dies wird durch empirische Ergebnisse aus unzähligen grafischen Wahrnehmungsexperimenten gestützt. Angesichts der Bedeutung des Raums selbst ist es daher nicht verwunderlich, dass Visualisierungen in der Regel effektiver werden, wenn ihnen mehr Raum zugewiesen wird. Mehr Platz bedeutet mehr Markierungen, mehr Details und mehr Beschriftungen - oder noch mehr Visualisierungen, die sich auf derselben Fläche befinden! Edward Tufte spricht über die Maximierung des Daten-zu-Tinte-Verhältnisses, und es ist klar, dass je mehr Platz wir haben, desto mehr Tinte und damit mehr Daten wir anzeigen können.

Der physische Raum ist jedoch eine begrenzte Ressource am heutigen Arbeitsplatz. Zum einen wachsen typische Computermonitore nicht mehr in der physischen Größe, sondern nur noch in der Auflösung. Heutige handelsübliche Monitore unterstützen eine Auflösung von bis zu 4k (in der Regel 4096 x 2160 Pixel) oder Ultra-HD. Auch wenn diese Zahl in Zukunft zunehmen wird, ist ein deutlicher Rückgang zu verzeichnen kehrt zurück, wenn die Auflösung weiter wächst. Ja, es ist offensichtlich hilfreich, einzelne Pixel zu haben, die kleiner als das menschliche Auge sind (zum Beispiel hat bedrucktes Papier eine sehr hohe Auflösung oder Punkte pro Zoll), aber die Amortisation für die Datenvisualisierung nimmt dennoch ab.

Eine naheliegendere Möglichkeit besteht darin, den für die Datenvisualisierung verfügbaren physischen Anzeigebereich zu vergrößern, indem alle verfügbaren Pixel im typischen Arbeitsbereich angehängt werden. Auch wenn nicht mehr erwartet wird, dass Monitore an physischer Größe zunehmen - es gibt eine Grenze dafür, wie groß der Bildschirm auf Ihrem Schreibtisch werden kann, bevor er unhandlich wird -, kann dies durch die Verwendung mehrerer Monitore erreicht werden. Wir bezeichnen diese Art von Anzeigeumgebung, die aus mehreren Geräten besteht, als eine Umgebung mit mehreren Geräten - einfach genug - und wir bezeichnen Visualisierungen, die für geräteübergreifende Visualisierungen mit mehreren Geräten konzipiert sind. Dieses Thema war auch fast ein Jahrzehnt lang mein Hauptforschungsinteresse.

Wie können wir die geräteübergreifende Visualisierung praktisch unterstützen? Am einfachsten ist es, zwei Monitore zu verwenden, die viele Benutzer bereits auf ihren Schreibtischen haben. Da solche Dual-Monitore an denselben Desktop-Computer angeschlossen sind, ist dies auch eine triviale technische Lösung. Tatsächlich werden sogar viele Informationscockpits oder Anzeigewandumgebungen auf diese Weise erstellt: Durch Anschließen vieler Monitore (bis zu 10) an einen einzigen, leistungsstarken Computer mit vielen leistungsstarken Grafikkarten, auf denen alle Bildschirme ausgeführt werden. Standardbetriebssysteme wie Windows und MacOS bieten native Unterstützung für mehrere Bildschirme. Dies vereinfacht die Erstellung von Anwendungen für diese Einstellung: Es ist nur ein großes Fenster, das auf mehrere Bildschirme aufgeteilt ist.

Es gibt jedoch eine noch interessantere Gelegenheit: die Vergrößerung des Anzeigebereichs durch die Nutzung von herumliegenden mobilen Ersatzgeräten. Dies ist möglicherweise auch ein realistischerer Ansatz, da die Multi-Geräte-Umgebungen der Zukunft - beispielsweise eine über einen ganzen Raum, eine Etage oder sogar ein Haus verteilte - wahrscheinlich nicht von einem einzigen Computer betrieben werden. Jetzt, da Moores Gesetz nicht mehr auf unserer Seite steht, werden wir einfach keinen Computer mehr bauen können, der für einen solchen Zweck stark genug ist. Stattdessen liegt die Lösung in vielen verteilten Computern, von denen jeder für sich genommen leistungsstark ist und einen (oder mehrere) Bildschirme ausführen kann, die jedoch in derselben virtuellen Umgebung miteinander vernetzt sind.

Natürlich erfordert der Aufbau solcher verteilten Umgebungen mit mehreren Geräten fortgeschrittenere technische Lösungen, als nur eine Reihe von Monitoren an denselben Computer anzuschließen. Stattdessen müssen wir das Netzwerk verwenden, um die einzelnen Computer miteinander zu verbinden, damit sie zum gleichen gemeinsamen visuellen Raum beitragen können. Dies erfordert eine Netzwerkinfrastruktur für Umgebungen mit mehreren Bildschirmen. Seit mindestens 2010 arbeiten meine Schüler und ich unermüdlich daran, diese Vision Wirklichkeit werden zu lassen. Unsere erste Lösung aus diesem Jahr hieß Munin und war eine in Java eingebaute Infrastruktur, mit der viele verschiedene Geräte denselben Visualisierungsbereich nutzen können. Wir sind dann zur Web-Technologie übergegangen und haben 2014 das PolyChrome-System vorgeschlagen, mit dem mehrere Webbrowser dieselbe Webseite anzeigen können. Letztes Jahr (2018) haben wir schließlich Vistrates vorgeschlagen, eine Webinfrastruktur für die dynamische, gemeinsam nutzbare und formbare geräteübergreifende Visualisierung.

Mit Vistrates ist meine Vision von Visualisierungen, die sich mühelos über mehrere Geräte erstrecken, verwirklicht worden und es gibt viele aufregende Anwendungen aus Anwendersicht. Einige der Anwendungen, die wir bisher erstellt haben, umfassen ein Visualisierungs-Dashboard, das sich automatisch für verfügbare Anzeigen konfiguriert (das Vistribute-Projekt), eine Smartwatch, mit deren Hilfe der Benutzer Daten auf einer Anzeigewand besser anzeigen kann (das David- und das Goliath-Projekt), und ein Tool zur Erfassung und Präsentation von Erkenntnissen in Zusammenarbeit (das InsideInsights-Projekt). Da Vistrates auf offenen Webtechnologien basiert, sind die Möglichkeiten zur Nutzung einer Vielzahl vorhandener Tools unbegrenzt. Ich kann zukünftige Anwendungen antizipieren, die virtuelle und erweiterte Realität, erweiterte serverseitige Computerunterstützung und Tools für das Lernen im Klassenzimmer umfassen.

Der Himmel - nicht der Bildschirm - ist wirklich die Grenze.