From data exploration to presentation : designing new systems and interaction techniques to enhance the sense-making process

par Hugo Romat

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Emmanuel Pietriga.

Le président du jury était Stéphane Huot.

Le jury était composé de Emmanuel Pietriga, Stéphane Huot, Daniel Wigdor, David Auber, Caroline Appert, Uta Hinrichs, Jean-Daniel Fekete.

Les rapporteurs étaient Daniel Wigdor, David Auber.

  • Titre traduit

    De l'exploration des données à la présentation : concevoir de nouveaux systèmes et techniques d'interaction pour améliorer la création de sens à partir de données


  • Résumé

    Au cours de la dernière décennie, la quantité de données n'a cessé d'augmenter. Ces données peuvent provenir de sources variées, telles que des smartphones, des enregistreurs audio, des caméras, des capteurs, des simulations, et peuvent avoir différentes structures. Bien que les ordinateurs puissent nous aider à traiter ces données, c'est le jugement et l'expertise humaine qui les transforment réellement en connaissances. Cependant, pour donner un sens à ces données de plus en plus diversifiées, des techniques de visualisation et d'interaction sont nécessaires. Ce travail de thèse contribue de telles techniques pour faciliter l'exploration et la présentation des données, lors d'activités visant à faire sens des données. Dans la première partie de cette thèse, nous nous concentrons sur les systèmes interactifs et les techniques d'interaction pour aider les utilisateurs à faire sens des données. Nous étudions comment les utilisateurs travaillent avec des contenus divers afin de leur permettre d'externaliser leurs pensées par le biais d'annotations digitales. Nous présentons notre approche avec deux systèmes. Le premier, ActiveInk, permet l'utilisation naturelle du stylet pour la lecture active, lors d'un processus d'exploration de données. Dans le cadre d'une étude qualitative menée auprès de huit participants, nous contribuons des observations sur les comportements de la lecture active au cours de l'exploration des données, et, des principes aidant les utilisateurs à faire sens des données.Le second système, SpaceInk, est un espace de conception de techniques en utilisant le stylet et les gestes, qui permet de créer de l'espace pour les annotations, pendant la lecture active, en ajustant dynamiquement le contenu du document. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons étudié les techniques permettant de représenter visuellement les éléments de réponses aux questions quand les utilisateurs essaient de faire sens des données. Nous nous concentrons sur l'une des structures de données les plus élaborées : les réseaux multi-variés, que nous visualisons à l'aide de diagrammes noeuds-liens. Nous étudions comment permettre un processus de conception itératif flexible lors de la création de diagrammes nœuds-liens pour les réseaux multi-variés. Nous présentons d'abord un système, Graphies, qui permet la création de visualisations expressives de diagrammes noeuds-liens en fournissant aux concepteurs un environnement de travail flexible qui rationalise le processus créatif et offre un support efficace pour les itérations rapides de conception. Allant au-delà de l'utilisation de variables visuelles statiques dans les diagrammes nœuds-liens, nous avons étudié le potentiel des variables liées au mouvement pour encoder les attributs des données. En conclusion, nous montrons dans cette thèse que le processus visant à faire sens des données peut être amélioré à la fois dans le processus d'exploration et de présentation, en utilisant l'annotation comme nouveau moyen de transition entre exploration et externalisation, et en suivant un processus itératif et flexible pour créer des représentations expressives de données. Les systèmes qui en résultent établissent un cadre de recherche où la présentation et l'exploration sont au cœur des systèmes de données visuelles.


  • Résumé

    During the last decade, the amount of data has been constantly increasing. These data can come from several sources such as smartphones, audio recorders, cameras, sensors, simulations, and can have various structure. While computers can help us process these data, human judgment and domain expertise is what turns the data into actual knowledge. However, making sense of this increasing amount of diverse data requires visualization and interaction techniques. This thesis contributes such techniques to facilitate data exploration and presentation, during sense-making activities. In the first part of this thesis, we focus on interactive systems and interaction techniques to support sense-making activities. We investigate how users work with diverse content in order to make them able to externalize thoughts through digital annotations. We present our approach with two systems. The first system, ActiveInk enables the natural use of pen for active reading during a data exploration process. Through a qualitative study with eight participants, we contribute observations of active reading behaviors during data exploration and design principles to support sense-making. The second system, SpaceInk, is a design space of pen & touch techniques that make space for in-context annotations during active reading by dynamically reflowing documents. In the second part, we focus on techniques to visually represent insights and answers to questions that arise during sense-making activities. We focus on one of the most elaborate data structures: multivariate networks, that we visualize using a node-link diagram visualization. We investigate how to enable a flexible iterative design process when authoring node-link diagrams for multivariate networks. We first present a system, Graphies, that enables the creation of expressive node-link diagram visualizations by providing designers with a flexible workflow that streamlines the creative process, and effectively supports quick design iterations. Moving beyond the use of static visual variables in node-link diagrams, we investigated the use of motion to encode data attributes. To conclude, we show in this thesis that the sense-making process can be enhanced in both processes of exploration and presentation, by using ink as a new medium to transition between exploration and externalization, and by following a flexible, iterative process to create expressive data representations. The resulting systems establish a research framework where presentation and exploration are a core part of visual data systems.


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