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よいかずさどひら
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1 情報可視化技術平安京ビューと実用事例伊藤貴之 1)2) 1) 日本アイビーエム ( 株 ) 東京基礎研究所 2) 京都大学大学院情報学研究科

2 経歴 1968 年生 (37 歳 ) 1992 年早稲田大学理工学研究科修士課程修了 1992 年日本アイビーエム ( 株 ) 入社 1997 年博士 ( 工学 ) 2000 年米国カーネギーメロン大学客員研究員 2003 年京都大学情報学研究科 COE 研究員 ( 客員助教授相当 ) 現在以下の 2 職を兼任 ªªªª ª««COE ««従事した主な研究分野 CG, CAD, CAE, Visualization, ªªªª ªªªªªªªªªªª

3 講演内容情報可視化とは情報可視化手法平安京ビュー実用事例ウェブアクセスログの可視化分散計算環境の負荷分布の可視化ネットワーク不正アクセス分布の可視化企業組織コミュニケーションの可視化生体シミュレーションのパラメータ最適化のための可視化今後の展望付録

4 世の中は可視化された情報であふれています

5 計算機による情報可視化の意義情報可視化とは ~ y uu u s では情報可視化はどのように情報理解に貢献できるか? 手書きでは実現しない計算機ならではの可視化とは? Visual Information Seeking Mantra によると Overview: u ªªª ÿ u ªªª ÿ Zoom: s s Filter: ªªªu m ªªªu m Details on on demand: ªªª w ªªª w

6 有名な情報可視化手法の紹介 Hyperbolic Tree Treemap Design Gallery Natto View

7 これだから情報可視化は面白い世の中には計算機で自動処理しきれないデータがある ªª «v 1.5 ~ ~ ªªª ««ªªªª ªªªuw v i u «誰でもユーザーになりえる研究分野 CG s ~ ªªªªªª ªªªª 3 s vv sv ªªªªª ªª ªªªª ªª PC 3 CG 21 w ªªªª u 形のないものに形を与える研究 ªªª ªª ª ªªª

8 講演内容情報可視化とは情報可視化手法平安京ビュー実用事例ウェブアクセスログの可視化分散計算環境の負荷分布の可視化ネットワーク不正アクセス分布の可視化企業組織コミュニケーションの可視化生体シミュレーションのパラメータ最適化のための可視化今後の展望付録

9 平安京ビュー ~ 長方形の入れ子構造による階層型データ可視化手法階層型データ全体を一画面に配置する手法枝ノード = 入れ子の長方形葉ノード = 色のついたアイコン

10 平安京ビュー ~ 長方形の入れ子構造による階層型データ可視化手法葉ノード枝ノードの直交配置を意識したアルゴリズム平安京の地図に似ていることから命名 ªªª u

11 処理手順最下位階層から最上位階層に向かって処理を反復階層型データ可視化 () { 最下位階層から出発し最上位階層に向かって { 長方形一式を充填配置する } 長方形群を囲む長方形枠を作る } Key technique

12 長方形一式の高速充填長方形充填 () { 長方形の配置順を決定 ; 配置順に長方形を 1 個ずつ { 複数の候補位置を決定 ; 候補位置を 1 個ずつ { 試しに長方形を配置 ; 条件を満たすなら位置を決定 ; } } } t e t e

13 長方形の配置のための条件 1. 配置面積の最小化 2. 長方形間の重なりの回避 3. 小さい計算時間部品配置問題はよく知られた問題である最適化問題として解かれるケースが多い - VLSI 回路衣類の型紙板金部品可視化のための画面配置は最適化されてなくてもよい - 局所解で十分という立場でアルゴリズムを組む

14 画面空間の格子状分割による効率的な長方形配置すでに配置された長方形の辺の延長線を用いる長方形配置の有無を領域ごとに記録する各々の格子領域の四隅および配置空間の外側のサンプリング点を候補位置とする f ˆ t e

15 平安京ビューの特徴データ全貌を詳細にわたって一望できる発見できるのは概略傾向だけではない局所的特徴潜在的かつ興味深い特徴の発見 2 次元空間へのデータ配置 3Dグラフィックスのスキルが不要高さ方向で属性値の表現リアルタイムな大規模データ配置多彩なアプリケーションに適用可能

16 講演内容情報可視化とは情報可視化手法平安京ビュー実用事例ウェブアクセスログの可視化分散計算環境の負荷分布の可視化ネットワーク不正アクセス分布の可視化企業組織コミュニケーションの可視化生体シミュレーションのパラメータ最適化のための可視化今後の展望付録

17 現在市販実用されているウェブサーバーのアクセス分析ツールでは ª ª ÿ ªªª u ªªª ªªª ªªªf ªªª uf ªªªf ~ ªª y u ªªª ª ªªªªª u ªªª ªªª u

18 ウェブアクセスログの可視化 : 表示結果の概要 ª ªªªªi ª ªªªª ªª ª vªªª 1 ˆ s «ªªª ~ ªªª v u サイトマップアクセス統計グラフ

19 2 つのビューの連携 ~ 1: ª ª v s ªªª vªªª 1 ªªª ªªª«ª ªªª ªªª ªªª vªªª ~ 2: ª ªªªª 1 ªªªª ªªªª v s ª ªªªª

20 可視化例 (1) 1~ ªªª ~ 1 « ~ 2 ªª ªªªªªª ª ªªªª ªªª

21 可視化例 (2) 1~ ªªª ~ 1 « ~ 2 URL ªªªªªª gª ª ªªª ªª ªªª

22 講演内容情報可視化とは情報可視化手法平安京ビュー実用事例ウェブアクセスログの可視化分散計算環境の負荷分布の可視化ネットワーク不正アクセス分布の可視化企業組織コミュニケーションの可視化生体シミュレーションのパラメータ最適化のための可視化今後の展望付録

23 分散計算環境の進歩がその利用状況や負荷の理解を難しくしている OGSA (Open Grid Service Architecture) «ªªª i v v ª «v ªªª z ««ªªª ªª «v ªªª yl u ªªª ª ªª ª ªªªªª u ªªªª ªªª u ªªª ªªª u v ªªªªª ªª ªªª u

24 平安京ビューを用いた負荷分布のシームレスな時間変化表示 ˆ«ªªª 4j«ªªª «v j«v

25 複数のユーザーを含む分散計算環境の負荷分布の可視化システム例 ªªª ªªªª ªªªª ªªª ªªªª ªªªª uªªª uªªª uªªª u ªªªª ªª ªªªªªªªªª Webªª ª

26 同一データに対して階層型データの構築手順を変えて可視化した例 (1) ªªªª ªªª v ªªªªª ªª ªªª Š ªªª j v ÿªªªª ªª ªª ÿªªªª 2 Š ªªª

27 同一データに対して階層型データの構築手順を変えて可視化した例 (2) ªªª v ªªªªª ªª ªªªª ªªª Š ªªªª j v ªªªª ªªª v ªªª 1 ªªªª ªªª

28 同一データに対して階層型データの構築手順を変えて可視化した例 (3) v ªªªªª ªª ªªªª ªªª ªªª Š ªªªª j v ÿªªªª ªªª v v yl v

29 講演内容情報可視化とは情報可視化手法平安京ビュー実用事例ウェブアクセスログの可視化分散計算環境の負荷分布の可視化ネットワーク不正アクセス分布の可視化企業組織コミュニケーションの可視化生体シミュレーションのパラメータ最適化のための可視化今後の展望付録

30 IDS (Intrusion Detection System) 実用化の進むネットワーク不正侵入検出システム ~ ªx f しかし数々の問題点 ªªª~ x i y v u GUI x f Š u ªªª DB h s ªªªª s u

31 平安京ビューによる IDS 可視化 (1) 数千数万にわたる計算機群の IP アドレス分布図の表示各計算機を単位とした加害被害分布の俯瞰の実現 j «IP ªªª ª ª ÿ v f j ªªª«ªs v ˆj «ªªª v zj «s ªªª v

32 平安京ビューによる IDS 可視化 (2) 加害者被害者間の線分表示不正アクセスの危険度の表現 v fªs f d s f ªs s

33 本手法により発見を目指す現象の例被害対象の空間的な推移 s s d v f(*1) (*1) IP ªªª ª ª ÿ v f 被害先がのっとられて加害元に転じる現象 s s

34 実行例 (1) Ê Ê Ê~ ~ ªªª «Ê~ ª ~ u «

35 実行例 (2) ÈÇ ÈÍÍ Ç Ç ÈÍ Í ÈÆ~ ~ ~ s«ÿòõï Ê Ê ÈÍÍ d «

36 講演内容情報可視化とは情報可視化手法平安京ビュー実用事例ウェブアクセスログの可視化分散計算環境の負荷分布の可視化ネットワーク不正アクセス分布の可視化企業組織コミュニケーションの可視化生体シミュレーションのパラメータ最適化のための可視化今後の展望付録

37 これからの企業に求められるのは企業組織を超えるコミュニケーションの発見促進評価 u B A t~ C t~ ~ t~ ~ ~

38 平安京ビューが想定する入力情報公式組織の木構造部署を葉ノードその上位部門を枝ノードとするコミュニケーショングラフ部署間のメールトラフィック量をグラフ化する b1 n1 n2 b2 b3 n3 n4 n1 n2 b4 b5 n5 n6 n3 n4 n5 n6 ªªª ªªªª ªª ªªª ªª

39 平安京ビューでの表示手法公式組織の木構造を可視化その上にコミュニケーショングラフをマッピング e ªªª ªªª j eª ªªª ªª j s

40 組織変更の前後で顕著な効果の見られた事例 d «} d ªªªªªªªªª d d «d z d ªªªªªªªªª d ««

41 可視化手法が貢献できる可能性 1. プレビューとして : d i e 2. ユーザーインタフェースとして : ~ e ªªª 3. プレゼンテーションとして : w u

42 講演内容情報可視化とは情報可視化手法平安京ビュー実用事例ウェブアクセスログの可視化分散計算環境の負荷分布の可視化ネットワーク不正アクセス分布の可視化企業組織コミュニケーションの可視化生体シミュレーションのパラメータ最適化のための可視化今後の展望付録

43 計算機シミュレーションを実用化するためのチューンアップ (1/2) 信用できる実測値に近い計算解を得るために ªªª ªªªªª ªªªªªªªª } ªªªª ªª (1) ªªªªªªªª v u ªªª ªªªªª (2) (3) ª ªªªªª

44 シミュレーション例 : 心筋細胞の活動電位の時間応答数式モデル (Reactor) とパラメータ (Node) の自在な組み合わせを提供する細胞シミュレーションシステム h ª Reactor h ª Node

45 シミュレーション例 : 心筋細胞の活動電位の時間応答 ªªªªªf (XML v~ ) v u 最適な計算解を導くパラメータ値をどうやって発見する?

46 計算機シミュレーションを実用化するためのチューンアップ (2/2) 計算機シミュレーションのチューンアップとは n ªªªªª (x 1,, x n ) v u w e(x 1,, x n ) e ªªªªª u しかし最小解を探せばいいと決まったわけではない w u u ªªªªª u x f 解析者の経験や知識を借りて対話的にパラメータ値を決められるシステムの構築が望ましい

47 平安京ビュー GUI によるシミュレーションの対話的進化計算 1 ªªª«v 2 ªªª«ªªªªª v ªªªªªªªªª ( Œv ) v ªªªªªªªª s 3 ªªª«ªªªªª } w ªªªªª ( ˆ ) j ªª1 = 1 ªªªªªªªª ªªªª

48 講演内容情報可視化とは情報可視化手法平安京ビュー実用事例ウェブアクセスログの可視化分散計算環境の負荷分布の可視化ネットワーク不正アクセス分布の可視化企業組織コミュニケーションの可視化生体シミュレーションのパラメータ最適化のための可視化今後の展望付録

49 シミュレーションと可視化の密接な関係 : 3D 科学技術計算ではもはや常識 i s ªªªªªªªª u yªªªªªªªª u ªªªªªªªª u ªª ªªªªªªªª u

50 3D に限らず多様なシミュレーションに情報可視化で貢献したい ª ªªª ªªªªªªªª v ªªªªªª ylªªªªªªªª dª w ªªªªªªªª 情報可視化手法平安京ビュー rª ªªªªªªªª sª ªªªªªªªª «いいトピックがあったら教えてください!!

51 平安京ビューにご興味のある方 : もしいらっしゃいましたら非営利目的での利用をお約束できる方でしたら直接ご相談ください連絡先 : itot@computer.org

52 講演内容情報可視化とは情報可視化手法平安京ビュー実用事例ウェブアクセスログの可視化分散計算環境の負荷分布の可視化ネットワーク不正アクセス分布の可視化企業組織コミュニケーションの可視化生体シミュレーションのパラメータ最適化のための可視化今後の展望付録

53 参考文献 o,,, ªªª «u ªªª ªªª ªªªªªªªªª, ªªª ªª&CAD, 2001-CG-104, Itoh T., Koyamada K., HeiankyoView: Orthogonal Representation of Large-scale Hierarchical Data, International Symposium on Towards Peta-Bit Ultra Networks (PBit 2003), pp , 2003., o, ~ ªªªuu, w v, Vol. 44, No. 10, pp , Itoh T., Yamaguchi Y., Ikehata Y., and Kajinaga Y., Hierarchical Data Visualization Using a Fast Rectangle-Packing Algorithm, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, Vol. 10, No. 3, pp , 2004., o,,, ªªªuu ªªª ªª ª uu, w v Visul Computing, Vol. 32, No. 4, pp , Yamaguchi Y., Itoh T., Visualization of Distributed Processes Using "Data Jewelry Box" Algorithm, CG International 2003, pp , o,, uu ªªª ª ªª ªªªªv s, v w v, Vol. 10, No. 1,, o,,,, ªªªªªª u uu ÿ, 9 ªªªª ªªªªªª~ sªªªª ª, pp , o,,,, uu ªªª dªªªªªªªª ª uu, ªªª ªªªªªªª ªªªªªªªªª, o,,,, ªªª ªªªªªªªªªªªªª v, 32 u ªªªª ª, 2004.

54 参考文献に関する注意参考文献の中にデータ宝石箱というキーワードがありますがデータ宝石箱と平安京ビューはどちらも階層型データを対象とした情報可視化手法です ªªª «IBM ªªª«本日の講演ではデータ宝石箱を用いた成果も織り交ぜていますが内容には影響ないと思ってください

Microsoft Word - GraphLayout1-Journal-ver2.doc

Microsoft Word - GraphLayout1-Journal-ver2.doc ÕÒÖÎ ÆÉ ÐÖÔÒ Ñ ˆ e Ê j ÉÏÏÔÐÏÒuu ËÊ o y * ÎÏ Ó ÏÕ( ) (* É ) An Improvement of Force-directed Hierarchical Graph Layout And Its Application to Web Site Visualization Jun DOI Takayuki ITOH IBM Research,