“水”符号的可视化及视觉表征的交互研究*

许莉钧 ，周丰

(1.南京工程学院 艺术与设计学院，江苏 南京 211100；2.东华大学 机械工程学院 工业设计系，上海 201620)

从古至今，人类对于水的亲身体验和感性认知，最初以点、线、面、色彩组成的图像符号来表达，最终发展成为今天波澜壮阔的水图像符号世界。从符号学的观点看来，符号就是意义的表达，符号学即意义学(Significs)[1]2—8，“文化之水”所表达的意义是人类文明中不可或缺的组成部分。在工业生产、日常生活等各种场合，与水相关的材料及用途的指示往往是借助非语言类记号[2]11—16。记号(Symbol)、“象形图形”能够起到非语言类交流的作用，是通俗易懂的可视化手法。

20世纪80年代信息化开始快速发展，人类进入后工业社会，许多抽象概念人们需要借助图示的方法进行理解。水的文化符号意义包含了先民朴素的自然观，即对自然之水的认知与理解。在知识创新的时代呈现这些传统文化符号之“水”，需要展开知识可视化(Visualization)视觉表征的探索。

一、文化符号之“水”的知识可视化

人类在与水的频繁接触中，建立了语言文化中丰富的符号之“水”的宝库。这些符号采用比喻或象征等修辞手法表达丰富的文化之水的内涵。[3]22—28文化符号之“水”是看不见、摸不着的抽象知识，通过文字符号和图形相结合的方式进行可视化表达，易于被大多数人理解与接受。知识表征(Knowledge Representation)是符号表征的一种具体运用形式，适用于表达抽象的情感、观念，传递抽象的知识，便于人类文化的传播。知识表征能探索由人类文化所沉淀下来的符号之“水”在大脑中的储存和组织形式，并进行有效的知识管理。

“知识可视化”的研究最早出自Martin J.Eppler 和 Remo A.Burkhard，他们指出，“知识可视化领域以视觉表征在改善至少两个人之间的知识创造和知识传播”，同时指出，知识可视化是构建和传达复杂见解的所有图式的手段。[4]12—16其哲学基础是由伽达默尔(Hans-Geory Gadamer)、海德格尔(Matin Heidegger)和里克尔(Rainer Maria Rilke)等思想家发展而来的解释学。

由于文化符号之“水”浸透于日常生活的方方面面，涉及面极广，从天文到地理以至于人类精神领域，都可以找到它的踪迹。因此，无法按照博物学(Natural history)及分类学的方法对其进行归纳整理。根据人的联想认知，将文化符号之“水”的知识可视化以网状结构或树状等级结构等的图式化方式加以呈现以完成视觉表征，这种文化符号之“水”图式表现的具体化过程，也就是对与水相关知识的理解过程，能起到传播“水”的经验知识的作用。

二、文化符号之“水”的可视化表现手法

以思维导图(Mind Map)、“KJ法”、Wordnet及语义网络(Semantic Network)的方式探索文化符号之“水”可视化知识表现手法，通过这些可视化手法呈现文化符号之“水”的符号间的构造关系、知识组织及阶层分类。

(一)思维导图(Mind Map)的文化符号之水的表达

我们可以借助MindManager、Mind Mapping等软件工具，以发散式思考(Divergent thinking)探索文化生活中的符号之“水”。以“水的文化符号”为题的思维导图重视图文并重的技巧，把各级主题以相互隶属及相关的层级图的形式表现出来，“水的文化符号”相关主题关键词与图像、颜色等记忆链接的建立，是一种将发散式文化符号之“水”具体化的过程。

图1 水的文化符号的思维导图(MindManager)

如图1所示，图中任何与水相关的文化符号都可以看作一个思考中心，并由此中心向外发散出多个枝节点，每一个枝节点代表与中心主题相联系的一个联结，而每一个联结又可以成为另一个中心主题，再向外发散出多个枝节点，呈现出平面放射状结构。以“水的文化符号”为主题展开的思维导图，是对水的文化符号(知识)的视觉化表征形式的实践和探索。

(二)采用“KJ法”向水的上位概念符号的整理

采用创造技法“KJ法”(川喜田二郎[5]10—18)，根据水的概念符号与概念符号间的认知距离，将文化符号之“水”向上位概念符号进行整理。文化符号之“水”的“KJ法”步骤是：首先，结合头脑风暴法 (Brain-storming)对水的文化符号进行自由联想，勾起参与者对生活中文化符号之“水”的回忆，并制成小卡片；根据参与者表现出的文化符号之“水”的概念，根据概念与概念在认知上的关系，把意义接近的概念放在一起；以这种方法对水的文化符号逐步向上位概念符号进行收缩，并进行知识可视化实践。具体方法如图2所示。

Step1：符号之水的概念符号的收集

Step2：向上位概念整理一

Step3：向上位概念整理二

Step4：向上位概念整理三图2 采用“KJ法”向水的上位符号概念的整理过程

“KJ法”最初是学者们在多年的野外考察中总结出来的一套科学发现方法，并影响教育、管理等众多领域。“KJ法”实行过程的关键之处在于决定概念A与概念B是否同属于一组，这是凭借概念符号间认知上的关系，而不是由先入观的范畴所决定。图2是以“KJ法”对文化符号之“水”(概念符号)做了收缩思考(Convergent Thinking)的可视化表征的整理过程。

(三)文化符号之“水”的WordNet与语义网络的知识表达

WordNet是由普林斯顿大学的心理学家、语言学家和计算机工程师联合设计的一种基于认知语言学的知识库(图3)。将WordNet词汇概念空间中概念与概念进行连接，可以形成语义网络。WordNet词汇概念空间对水的注释分为名词注释与动词注释。作为名词，符号之“水”代表的意义包括无色无嗅无味的液体、地球表面覆盖着的水(如河流、湖泊或海洋之水)、供水系统、构成宇宙的四个元素之一、尿排泄及维系生命的液体等。作为动词，符号之“水”代表的意义包括灌溉、供给水、浇水、口水流出及充满泪水等。

图3 Wordnet与语义网络的知识表达

J.R.Quillian(1968年)提出了语义网络的概念，直接而明确地表达概念的语义关系，模拟人的语义记忆和联想方式。图4是采用Visual Thesaurus软件工具生成的水的语义网络，与WordNet词汇概念空间的注释概念与概念之间关系基本一致。WordNet在知识工程(Knowledge Engineering)研究领域广泛应用。除了WordNet之外，还有斯坦福大学开发的本体论编辑器Protégé等其他工具可用于知识可视化表达。

(四)水的知识本体与可视化表征

“水”的概念符号，旨在以知识本体论(Ontology)展开的应用于水资源管理及地球地理及生态系统可持续发展等领域的工学研究。

图4 文化符号之水的语义网络(Semantic Network)

“本体论”一词来自1613年德国哲学家R.Goclenius编写的《哲学辞典》，它将希腊语的“存在”(Onto)与“学问”(Logs)二词合并为“Ontologia”即英文“ontology”，意指一切事物的自然法则及基本特征。亚里士多德(Aristotle)认为本体即是探讨一切事物的存在或生存(Existence of Being)本身的学问，事物存在的范畴体系可以从实体、数量、关系、行为、热情、空间、时间等范畴进行探讨。由于知识本体可以解释所有事物或概念的本质、属性与关系，适用于人类知识的组织与呈现，后来衍生应用于包括人工智能、电脑科学、图书馆信息学等各学科领域。目前，有关水知识本体的研究多关注水资源管理、社会生态系统的可持续发展等领域。

1.水的知识本体在相关领域的应用

台湾学者吴育美在《知识本体在水质感测网之应用》一文中，将水的相关属性(属性、pH值等)及衍生物，根据本体论的范畴进行概念分类(图5)[6]107—134。

图5 概念分类图

概念分类有助于知识本体结构化地呈现各项概念的关系。知识本体通过概念间关系来说明对象的世界，代表性的概念间关系包括一般与特殊的关系、全体与部分的关系、属性关系等。一般与特殊的关系中有上下位关系(Is_a)，例如植物是生物的下位概念。图6中“感测网系统”是“监测项目”的下位概念。“污染程度”与“影响情形”是因果关系，如 Is_a、Has_Cause、Has_Location、Has_Degree、Has_Action概念间关系的表示，这样的构成能够与各类异构造数据进行统合，有效地监测水质情况。类似的研究有水资源数据集成、基于本体论的水质监测系统的研究与开发等等。

图6 感测器监测资料模拟各概念关系

2.基于“SS—SESs”探索“水、能源、粮食”间的关联

基于可持续发展科学(Sustainability Science：SS)和社会生态系统(Social Ecological Systems：SESs)领域，即“SS—SESs”的水的知识本体可视化表征(图7)，可以探索以“水”为中心的概念如何到达“粮食”“能源”相关概念的因果连锁关系。其中，“农业”“人类生活”两个概念与“水”“能源”“粮食”等所有概念连接并处于中心地位。从相关语义来看，“水”与“送水”

图7 水—能源—粮食的语义关联的生成图例

“水力发电”“粮食生产”属于交换关系。从“农业”开始，与系统输入的“灌溉用水”“水力发电”等有交换关系，并显示出对粮食生产所产生的影响。通过概念间的连锁可以发现“水”—“海”—“渔业”之间的关系。[7]68—74

三、文化符号之“水”的知识传达

(一)文化符号之“水”与本土知识

如今，大规模开发利用自然所带来的水污染等环境危机频频出现，人类社会面临着如何实现可持续发展的难题。文化符号之“水”作为经验知识的载体，教导人们敬畏自然，它是与自然、与社会和谐相处的合理的生产生活方式，是地域生态文化中自然而然生成的本土知识(Indigenous Knowledge)[8]51—60。例如，《本草纲目》中就自然之水有众多的分类，古代中医中凭借经验知识所分类的水有露水、甘露、腊雪、流水、屋漏水、温汤、卤水等三十种，各种水各尽其用，以帮助人们缓解病痛；纳西族、白族、壮族、傣族等民族都产生了不同形式的水崇拜习俗，人们在社会生活中的各种行为礼仪规范有着天人合一的深刻寓意，对地区生态的保护也有极其重要的作用。因此，通过文化符号之“水”的知识可以深度了解先民的智慧。

(二)知识构成系统的“SECI模型”与文化符号之“水”

图8 SECI模型

文化符号之“水”的特征在于它是直观感受的知识、经验的知识，是沉淀在民族心理中的潜意识。例如：气象诸神灵与符号之“水”有雨神、云神、虹神、风神、雷神、闪电神、龙等，古代的诗词、谚语、民间传说都存在丰富的文化之水的内容[9]143—148。根据知识的相互转化的“SECI模式”(图8)(野中郁次郎，2008)，文化符号之“水”往往以内隐知识(Tacit Knowledge)[10]22—36的形式存在于人们的行为、程序性记忆之中。把内隐的知识转化为可以记述的显性知识，离不开记述隐喻的方法和手段。

中国成语中的符号之“水”有：水到渠成、柔情似水、狂风怒潮、风起浪涌、波涛澎湃、饮水思源、车水马龙、碧海蓝天、水性杨花、覆水难收、白浪滔天，等。中国谚语中的符号之“水”有：逆水行舟，不进则退；落花有意，流水无情；男人是泥做的骨肉，女人是水做的骨肉，等。中国诗词中的符号之“水”有“远看山有色，近听水无声”(〔唐〕王维《画》)；“花自飘零水自流，一种相思，两处闲愁”(〔北宋〕李清照)《一剪梅》；“问君能有几多愁，恰似一江春水向东流”(〔南唐〕李煜《虞美人》)，等。名言中的符号之“水”有：“人不能两次踏入同一条河流”(〔古希腊〕赫拉克利特)；“知者乐水，仁者乐山，知者动，仁者静，知者乐，仁者寿”(〔春秋〕孔子《论语·雍也篇》)等。哲学中的符号之“水”有“上善若水，水善利万物而不争，处众人所恶，故几于道；天下莫柔弱于水，而攻坚强者莫之能胜，以其无以易之”(《道德经》，〔春秋〕老子)，等。拟声词的水有：汩汩流水声、哗哗瀑布声、嘀嗒滴水声、淙淙流水声、潺潺流水声、叮咚、淅沥沥、咕咚、霎霎、涓涓、湍湍、涔涔、滔滔、潺潺，等。

文化符号之“水”真实地反映着人类对世界以隐喻为核心的认知特点。在21世纪的今天，抓住民族传统文化的核心价值，对知识创新及文化决策有着深远意义。

四、文化符号之“水”的信息图交互

“观念”原本是佛教用语，与impression、sense、idea、concept、perception、conception等含义类似，是指人们在精神层面上对事物的思考及认知意识。我们可以通过信息图的方式对文化背景下水形成的观念进行可视化的交互传达。

信息图(Inforgrapic)是information和graphic的组合，对于内容复杂、难以形象表述的知识，可以以信息可视化的方式，通过图像明晰地呈现出来[11]18—32。信息图采用点、直线、曲线、简单形状以及其他基本图形元素进行视觉表征，快速、准确地呈现可视化的信息，这有利于人对知识的理解、决策和传播。文化背景下形成的水的观念是主观性的，是属于难以形象表述的知识。以下内容探索水的信息图的表达方式。

信息图(Inforgrapic)是通过认知科学、设计和艺术等多学科领域的交叉所形成的概念，现以Infograpic中图解(Diagram)的方式进行可视化呈现，表现观念之水。图9至图12是通过图示的方法把握观念之水，明确地表现对水的不同理解。

图9中，观念之水的知识可视化表达是将水分为物质之水与精神之水。物质之水与精神之水分别对应物理之水与思想之水。物理之水则升华为文学之水，以我们生活中的歌谣、谚语、诗词等方式呈现；文学之水则升华为思想之水，宗教、道德、精神领域与水相关的内容属于思想之水。

图10中，观念之水的知识可视化表达是将水归纳为柔、静、韧、深、暴等五个维度，并由此展开知识可视化呈现。

图11中，观念之水分为“自然之水”与“情感之水”两极，与“情感之水”靠近的是宗教、诗歌、音乐之水；与“自然之水”靠近的是物理、化学、水文水利之水；中间的平面是颜色之水、形态之水、美学之水等内容空间。

图9 观念之水的知识可视化表达案例一

图10 观念之水的知识可视化表达案例二

图11 观念之水的知识可视化表达案例三

图12中，观念之水的知识可视化呈现是将文化符号之“水”分为赋、缘、德、智四个维度，在认知上与赋、缘、德、智接近的内容分别靠近各个方面。

图13曼陀罗(Mandala)[12]160—161是一种具有象征意义的图式，严格意义上的曼陀罗图需要对称、统一、整体化的结构。图13中观念之水的曼陀罗图式，将观念之水文化分为物理、地域、文学、美学、哲学五个维度，并将五个维度继续细分，最后对应具体的实物，形成对文化符号之“水”的理解。

图12 观念之水的知识可视化表达案例四

图13 观念之水的“曼陀罗图式”

图14 观念之水的“卡巴拉图式”

图14是对观念之水的“卡巴拉图式”探索，为树状的Infographic。从古代人类对树的崇拜、达尔文解释生命进化采用的系统树到对各种信息(如家谱)的分类，都与树状模型密切相关。树是最早用来表达一系列概念的知识可视化视觉表征的方法，又是当代网络图的源头，这种常用的从主干生长出来的所有分支模型通常用于表现信息的层次，是人类解释世界的方法。[13]26—40图中用了十个概念符号(力量、深沉、哲理、情谊、智慧、和平、欢快、静谧、诗境、柔美)代表水的特性，概念间则形成与水相关的独特意境。

五、结论

本文采用了思维导图、WordNet及语义网络、“KJ法”，对文化符号之“水”进行知识表征方式的交互探索，这些探索有利于符号之“水”的知识组织与重构，有利于进行有效的管理与传播。

文化符号之“水”存储了历史上沉淀下来的大量与水有关的信息，这些信息是人类文明进程中经验与智慧的结晶。本文以知识载体——语言概念符号，进行文化符号之“水”的知识可视化视觉表征的交互探索，这些探索可以丰富后工业化时代现代传媒景观世界中水的图像符号的内容。

在对“观念之水”进行知识可视化视觉表征的交互探索中，本文采用“曼陀罗图”“卡巴拉图”等信息图的方法来把握抽象的“观念之水”，并解释“观念之水”的内容。通过加工和运用文化符号之“水”来表征并解释外界事物之“水”，辅助人的大脑进行记忆和理解，人脑通过视觉表征将直观的“视觉图形”储存进大脑，转化为“意识图形”。这一过程是基于人类的大脑存在对图像符号的认知进化的生物学基盘。

由于地球上的淡水资源的有限，今天，水依旧是人类现代文明进程中的薄弱环节。对水的知识可视化及视觉表征进行交互探索与实践，促使人类形成正确的观念之水概念，进行有效的节水教育势在必行。