Visualization for Machine Learning

Autumn 2025

Percepção para o Design

Cérebro

“O pensamento visual consiste em uma série de atos de atenção, que impulsionam os movimentos oculares, e ajustam nossos circuitos de busca de padrões”, Colin Aware

O Cérebro Visual

“O pensamento visual consiste em uma série de atos de atenção, que impulsionam os movimentos oculares, e ajustam nossos circuitos de busca de padrões”, Colin Aware

O Ato da Percepção

• Processos Bottom-Up e Top-Down

O Ato da Percepção

• Bottom-up: a informação é sucessivamente selecionada e filtrada em padrões conforme passa por uma sequência de estágios. Ware descreve três estágios: 1) nervo óptico até o Córtex V1; 2) uso de textura e cores para agregar padrões; 3) objetos visuais são reconhecidos na memória de trabalho visual.

O Ato da Percepção

• Top-Down: cada estágio do processamento bottom-up tem um processo top-down correspondente. Ware descreve o processo como “atenção”. O princípio dominante é que só obtemos a informação de que precisamos, quando precisamos dela.

As Implicações para o Design

• “Consultas visuais just-in-time” (Ware)

• “Uma forma de ver como o cérebro opera é como um conjunto de loops aninhados. Loops externos lidam com a generalidade enquanto loops internos processam o detalhe.” (Ware)

Análise de Características de Baixo Nível

• David Hubel e Torsten Wiesel ganharam o prêmio Nobel por essa descoberta.

As Vias do Quê e do Onde

• O quê: identificação de objetos no ambiente.
• Onde: localização de objetos e movimento ocular.

O Que Se Destaca (Popout)

• Anne Triesman estudou como encontramos padrões e formas quando cercados por outros.

Para algumas configurações, o tempo não dependia do número de distratores (pre-attentive).

O Que Se Destaca (Popout)

Os Princípios de Gestalt link, veja o vídeo

• A visualization é uma via de mão dupla:
  • Nós (o vis designer) trazemos algo para a mesa.
  • O humano (usuário final) traz sua experiência prévia.
• O design deve levar essa experiência prévia em conta!
• O que é experiência prévia? As leis de Gestalt.

Fechamento

• Podemos completar formas incompletas

• Implicações: visualizations podem ser enganosas sem intenção! Por outro lado: às vezes só é necessário mostrar um conjunto esparso de marcas para transmitir uma tendência (dot plot)

Semelhança

• Elementos com as mesmas propriedades visuais são considerados agrupados

Semelhança

• Elementos com as mesmas propriedades visuais são considerados agrupados

Proximidade

• Elementos em proximidade espacial próxima são de alguma forma agrupados.

Proximidade

• Elementos em proximidade espacial próxima são de alguma forma agrupados.

Delimitação

• A codificação visual explícita de enclosure também representa agrupamento.

Delimitação

• A codificação visual explícita de enclosure também representa agrupamento.

Vídeo do Bubblesets

Conexão

• Objetos conectados entre si são percebidos como um grupo.

Conexão

• Objetos conectados entre si são percebidos como um grupo.

Conexão

• Objetos conectados entre si são percebidos como um grupo.

Conexão

• Objetos conectados entre si são percebidos como um grupo.

Diferença Justamente Perceptível (JND)

• Em psicofísica, uma diferença justamente perceptível ou JND é a quantidade que algo precisa mudar para que uma diferença seja perceptível, detectável pelo menos metade das vezes.

• Lei de potência de Stevens: link

Percepção Gráfica

Experimento de Percepção Gráfica

Resultados de Percepção Gráfica

Precisão

• Position > Length e Angle > Area

• Priorize os channels de alto ranking (com razão)

• Não espere julgamentos precisos de channels de baixo ranking

Efeito de Efetividade

Discriminabilidade

• Quantos valores distintos podem ser distinguidos dentro de um channel

• Depende de:

  • Propriedades do channel
  • Disposição espacial
  • Tamanho (resolução)
  • Cardinalidade

• Aviso: não superestime o número de valores que os espectadores conseguem perceber/discriminar

Discriminabilidade

• Muitos channels, em particular os identity channels, só conseguem suportar um número limitado de níveis discrimináveis.
  • A espessura de linha é uma das mais limitadas, com talvez 3 níveis.
  • Não é recomendado usar mais de 5 ou 6 tons de cor.
  • Da mesma forma, usar mais de 5 ou 6 formas de símbolo pode criar dificuldades.
• Se o número de níveis que um channel consegue representar for menor que o número de níveis do atributo, então algum tipo de agregação com sentido é necessário.

Popout

• Tarefas realizadas em menos de 200 a 250 milissegundos.

• Mais rápido que a iniciação do movimento ocular.

• Sugere processamento pelo sistema visual paralelo de baixo nível.

Popout

Algumas características não são pre-attentive

Tarefas que exigem o uso de múltiplos channels (na maioria das vezes) não são preattentive

Separabilidade

• Quantidade de interferência entre channels

Relativo vs Absoluto