Vědecká (nebo datová) a Informační vizualizace jsou obory počítačové grafiky a uživatelského rozhraní, které se zabývají prezentací interaktivních nebo animovaných digitálních obrazů uživatelům, aby porozuměli datům. Vědci například interpretují potenciálně obrovské množství laboratorních nebo simulačních dat nebo výsledků ze senzorů v terénu, aby pomohli argumentaci, budování hypotéz a poznávání. Oblast vytěžování dat nabízí mnoho abstraktních vizualizací souvisejících s těmito typy vizualizace. Jsou to aktivní oblasti výzkumu, které čerpají z teorie v informační grafice, počítačové grafice, interakci člověka s počítačem a kognitivní vědě.
Použití a rozlišení pojmů
V běžném používání se používá poněkud obecnější termín informační vizualizace, který zahrnuje všechny vizualizace, které se nezabývají vědami o živé přírodě nebo inženýrstvím. Dalším aspektem je tzv. vizuální analytika – tvorba abstraktních vizuálních metafor v kombinaci s lidským informačním diskursem (interakcí), který umožňuje detekci očekávaného a objevení neočekávaného v masivním, dynamicky se měnícím informačním prostoru. Tyto soubory technologií se vztahují téměř na všechny oblasti, ale jsou poháněny kritickými potřebami v biologii a národní bezpečnosti.
Informační vizualizace, vědecká vizualizace a vizuální analytika mají mnoho vzájemně se překrývajících cílů a technik. V současné době neexistuje jednoznačná shoda ohledně hranic mezi těmito obory, ale obecně lze tyto tři oblasti rozlišit následovně. Vědecká vizualizace se zabývá daty, která mají přirozenou geometrickou strukturu (např. MRI data, větrné proudy). Informační vizualizace se zabývá abstraktnějšími datovými strukturami, jako jsou stromy nebo grafy. Vizuální analytika se zabývá zejména snímkováním a uvažováním.Rozdíl mezi „přirozenými“ a komplexními datovými strukturami je však rozmazaný, přičemž je třeba mít na paměti, že grafy mohou být obecně reprezentovány sousedními maticemi.
Další základní rozlišení by mohlo být provedeno na základě číselných a nečíselných údajů. V praxi se však toto rozlišení stává umělým, protože úrovně měření, které se používají ve statistikách a statistických balíčcích, zahrnují obojí.
Vizualizace, v prezentačním smyslu, není novým fenoménem. Používá se v mapách, vědeckých kresbách a datových grafech již více než tisíc let. Příkladem toho je mapa Číny (1137 a.d.) a slavná mapa Napoleonovy invaze do Ruska v roce 1812 od Jacquea Minarda. Většina konceptů naučených při navrhování těchto obrazů se přenáší přímočaře do počítačové vizualizace a může být začleněna do kurzů vizualizace. Edward Tufte napsal dvě vynikající knihy, které vysvětlují mnohé z těchto principů.
Počítačová grafika byla od svého počátku využívána ke studiu vědeckých problémů. Ve svých počátcích však nedostatek grafického výkonu často omezoval její užitečnost. Nedávný důraz na vizualizaci začal v roce 1987 speciálním číslem Počítačová grafika o vizualizaci ve vědecké informatice. Od té doby proběhlo několik konferencí a workshopů, spolusponzorovaných IEEE a ACM SIGGRAPH, věnovaných obecnému tématu a speciálním oblastem v oboru, například objemové vizualizaci. V posledních několika letech vznikla také řada knih a výzkumných článků o vizualizaci.
Většina lidí je obeznámena s digitálními animacemi vytvořenými pro prezentaci meteorologických dat během zpráv o počasí v televizi, i když jen málokdo dokáže rozlišit mezi těmito modely reality a satelitními snímky, které jsou v takových programech také zobrazeny. Televize také nabízí vědecké vizualizace, když ukazuje počítačově nakreslené a animované rekonstrukce silničních nebo leteckých nehod. Mezi nejoblíbenější příklady vědeckých vizualizací patří počítačově generované snímky, které ukazují skutečnou kosmickou loď v akci, v prázdnotě daleko za Zemí nebo na jiných planetách. Dynamické formy vizualizace, jako je vzdělávací animace, mají potenciál posílit učení o systémech, které se v průběhu času mění.
Kromě rozlišení mezi interaktivními vizualizacemi a animacemi je pravděpodobně nejužitečnější kategorizace mezi abstraktními a modelovými vědeckými vizualizacemi. Abstraktní vizualizace ukazují zcela konceptuální konstrukce ve 2D nebo 3D. Tyto generované tvary jsou zcela libovolné. Modelové vizualizace buď umísťují překryvy dat na reálné nebo digitálně konstruované obrazy reality, nebo vytvářejí digitální konstrukci reálného objektu přímo z vědeckých dat.
Modely a frameworky pro vytváření vizualizací zahrnují modely toku dat popularizované systémy jako AVS, IRIS Explorer a VTK toolkit a modely stavu dat v tabulkových systémech jako Tabulkový kalkulátor pro vizualizaci a Tabulkový kalkulátor pro obrázky.
V medicíně a vědách o živé přírodě
Stolní programy schopné prezentovat interaktivní modely molekul a mikrobiologických entit se stávají relativně běžnými (Molekulární grafika). Obor Bioinformatika a obor Cheminformatics tyto vizualizační nástroje hojně využívají pro interpretaci laboratorních dat a pro účely školení. Vzhledem k tomu, že tento obor zažil svůj největší růstový impuls přibližně ve stejné době jako web, snaží se integrovat formáty metadat, jako je Chemical Markup Language založený na XML, přičemž si je vědom starších formátů, jako jsou SMILES.
Lékařské zobrazování je obrovská aplikační doména pro vědeckou vizualizaci s důrazem na grafické vylepšení výsledků zobrazování, např. použitím pseudo-barvení nebo překrytí grafů. Vizualizace v reálném čase může sloužit k simultánní analýze výsledků obrazu v rámci nebo vedle analyzovaného (např. segmentovaného) skenu.
Jednou z předních akademických konferencí pro nový výzkum v oblasti informační vizualizace je každoročně pořádané IEEE Symposium on Information Visualization (InfoVis).
Každoročně se koná také Mezinárodní konference o informační vizualizaci (IV).