Studien av komplexa verksamheter som vetenskaplig produktion och mjukvaruutveckling kräver ofta modellering kopplingar mellan heterogena enheter, inklusive människor, institutioner och artefakter. Trots framsteg inom algoritmer och visualiseringstekniker för att förstå sådana sociala nätverk, är processen att bygga nätverksmodeller och utföra undersökande analys fortfarande svår och tidskrävande. I detta dokument presenterar vi Orion, ett system för interaktiv modellering, omvandling och visualisering av nätverksdata. Orions gränssnitt möjliggör snabb manipulering av stora grafer, inklusive specifikationen av komplexa länkningsrelationer - med hjälp av enkla dra-och-släpp-operationer med önskade nodtyper. Orion kartlägger dessa användarinteraktioner till uttalanden i ett deklarativt arbetsflödesspråk som innehåller både relationsoperatörer (t.ex. val, aggregering och anslutning) och nätverksanalys (t.ex. centraliseringsåtgärder). Vi visar hur dessa funktioner gör det möjligt för analytiker att flexibelt bygga och jämföra nätverk inom områden som online hälsa samhällen, elektroniska journaler, akademiskt samarbete och distribuerad programvara utveckling. Nyckelord: sociala nätverksanalys, datahantering, datatransformation, grafer, visualisering, slutanvändarprogrammering. Eftersom analys av sociala nätverk har blivit allt populärare har forskare utvecklat nya statistiska tekniker, visualiseringsdesigner och användargränssnitt för att skapa mening med stora nätverk. Många av dessa framsteg kräver dock att man monterar en nätmodell för given. Mycket data som samlas in för analys, oavsett om de tas bort från datakällor online eller i tabellform med hjälp av traditionella undersökningar, ingår inte i 1 Online Inlämnings-ID: 0 formen av ett nätverk utan istället en rå lista över datapunkter och deras motsvarande attribut. Detta kräver att analytiker extraherar sin egen modell av ett nätverk från rådata. För många datamängder kan nätverk modelleras på lika många olika sätt som analytiker har hypoteser. Efter att till exempel ha samlat in en databas med online-samhällsdata kan analytiker vilja undersöka relationerna mellan samhällsmedlemmar för att mäta samverkansstöd, eller förhållandet mellan trådinlägg för att mäta spridningen av information, eller förhållandet mellan samhällen som helhet för att mäta komparativ samhällsframgång. För att analysera var och en av dessa scenarier, helt olika nätverksmodeller måste extraheras från de ursprungliga data. Vanligtvis, refaktoring nätverksdata i sådana olika modeller kräver anpassade kod som kan ta analytiker dagar eller till och med veckor att skriva. Även om det också är möjligt att uttrycka de flesta nödvändiga operationer som databasfrågor, detta kräver att definiera ett schema, ladda data, och sedan bilda rätt SQL-frågor -inklusive komplexa frågor som multi-table går med. Att upprepa denna ansträngningsnivå allteftersom nya frågor uppstår kan undergräva den undersökande processen och till och med avskräcka vissa analytiker från att testa alla hypoteser. För att ta itu med dessa frågor introducerar vi Orion, ett system för interaktiv modellering, omvandling och visualisering av nätverksdata. Medan många visualiserings- och datautvinningstekniker har föreslagits för analys av sociala nätverk, fokuserar Orion på de ofta förbisedda tidiga stadierna av datatransformation och bedömning när man bildar nätverksmodeller från källdata. Orion möjliggör iterativ, undersökande analys genom att reducera timmar av programmering och omvandling till några minuter av interaktiv, grafisk specifikation. Vi gör följande bidrag: En enhetlig modell och arbetsflödesspråk för nätverksdata. Vi använder relationella datatabeller som vår grundläggande modell och representerar nätverk som kanttabeller över en domän av heltal nodindex. Vi valde denna modell för att motsvara dem som används av analytiska databaser och skalbara nätverksanalyspaket. Vårt arbetsflödesspråk ger både relationsoperatörer och grafanalysrutiner och möjliggör generering av återanvändbara analysskript. Språket stöder en rad analysuppgifter inklusive nätverksdefinition, filtrering, aggregering och statistikberäkning. Ett grafiskt användargränssnitt för iterativ nätverksmanipulering och visualisering. Orion översätter användargränssnittsåtgärder, såsom dra-och-släpp och menykommandon, till åtgärder i det underliggande arbets-2 Online Inlämnings-ID: 0 flöde språk. Orion stöder också specifikationen av komplexa samband. Systemet konstruerar först en grafmodell av länkar mellan tabellkolumner; en traversal algoritm identifierar sedan alla möjliga länkvägar som definierar nätverk för en uppsättning användarvalda nodtyper. Detta tillvägagångssätt förenklar den annars svåra processen att specificera en rad relations- och aggregeringsoperationer. När ett nätverk har definierats, Orion möjliggör visuell prospektering med hjälp av tabell, matris och node-länk vyer. Nätverk kan också exporteras för användning i andra analysverktyg. Resten av pappret är uppbyggt på följande sätt. Efter genomgång av tidigare arbete beskriver vi vår datamodell och presenterar Orion-gränssnittet. Därefter diskuterar vi våra möjliggörande algoritmer för nätverksextrahering och beskriver vårt arbetsflödesspråk. Som en preliminär utvärdering av Orion, visar vi dess användning i fallstudier av online hälsa samhällen, elektroniska journaler, akademiskt samarbete och distribuerad programvara utveckling. Därefter diskuterar vi det framtida arbetet och avslutar det. Denna artikel är en utökad version av en tidigare publikation [14] och innehåller fler nätverksoperatörer, ytterligare detaljer om vårt arbetsflödesspråk och ytterligare en fallstudie. Denna version innehåller även en bilaga med implementerings- och utvärderingsuppgifter för vår utländska nyckelidentifieringsalgoritm. Orion bygger på relaterat arbete inom grafvisualisering, analysverktyg och datahantering. Vi diskuterar utvalda relevanta projekt nedan. Forskare har utvecklat en mängd olika visualiseringstekniker för nätverk [18]. Två gemensamma representationer som används i analys av sociala nätverk är nodelänkdiagram (vanligtvis med kraftriktad placering) och adjacensmatrisvyer [9]. Hybrider av de två har också föreslagits [16, 17]. Dessa metoder organiserar element enligt länkstrukturen i grafen. Ett alternativt tillvägagångssätt är att rita nätverksdata enligt attributen för noderna (t.ex., [32, 38] ), som i en spridning tomt eller så kallade "semantiska substrat" [32]. Nätverkslänkar kan sedan dras mellan noder. Detta tillvägagångssätt är väl lämpat för att bedöma potentiella korrelationer mellan nodattribut och nätverksstruktur. I en relaterad anda, PaperLens [25] använder flera samordnade vyer av nätverksattribut för att utforska 3 Online Inlämning ID: 0 publikationsdatabaser. NetLens-systemet [24] generaliserar detta tillvägagångssätt för att stödja nätverk som passar en datamodell "content-actor", dvs. bipartite-nätverk som publikationer och författare. Däremot stöder Orion ett godtyckligt antal kopplingar både inom och mellan datatabeller. Andra har undersökt sätt att hantera stora grafer utöver tiotusentals noder. Orion bygger på detta tidigare arbete: det ger både nodlänk och matrisvisualiseringar och stöder nätverksaggregering baserad på nodattribut. Med det enda undantaget för NetLens [24], antar dock vart och ett av ovanstående system ett väldefinierat nätverk ges som indata till verktyget. Inget av dessa verktyg hjälper användaren att definiera och bedöma en mängd olika nätverksmodeller som härrör från godtyckliga datatabeller. Under de senaste åren har det funnits en mångfald av verktyg för nätverksanalys. Många av dessa verktyg kombinerar visualisering och statistik i en interaktiv miljö [1, 8, 28, 30, 33]. Andra är programmeringsbibliotek [20, 21, 26] eller menystyrda gränssnitt [3, 35] som ger tillgång till analysalgoritmer. Medan dessa verktyg stöder dataimport från vanliga filformat (t.ex., GraphML) och externa datatjänster (t.ex. Twitter eller Facebook), gör de inte mycket för att underlätta flexibel konstruktion av nätverksmodeller från godtyckliga datatabeller. Orion är inte avsett som en ersättning för dessa system; snarare är den utformad för att hjälpa de ostödda tidiga stadierna i nätverksanalysen. I processen möjliggör det användning av dessa nedströmsverktyg. Ett annat område för relaterat arbete är hantering av grafdata. Databasforskare [2, 11] har utvecklat lagringsstrategier och frågespråk [11] för stora nätverk. På liknande sätt är ett antal kommersiella system - inklusive neo4j, InfiniteGraph, AllegroGraph, DEX, OrientDB och soner/GraphDB - nu 4
Heer och Perer REF presenterade ett system för modellering och visualisering av flerdimensionella heterogena nätverk.
Orion: A system for modeling, transformation and visualization of multidimensional heterogeneous networks
{'venue': 'IEEE VAST', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}