如何可视化多维(d>10)函数

计算科学 可视化
2021-12-14 10:06:03

我需要可视化函数的响应

y=f(x1,x2,,xd)

d数量级为 10-12(函数f使用有限元模拟进行采样)。对于低维设计研究(d = 4 或 5)我会做一个 3D 图,图y=f(x1,x2)然后使用几个字形(例如颜色和大小)来表示其他自变量。但是现在对于 10 到 12 个自变量,我的方法不起作用。

是否有制作此类图的标准工具或技术?

1个回答

我怀疑这种任务是否标准工具/技术。尽管如此,还是有一些方法。根据参考文献,您至少需要以下策略之一。1(第 8 章):

  • 维度子集:选择一些要显示的维度。

  • 降维:将数据转换为低维数据集。

  • 维度嵌入:将维度映射到图形属性,例如颜色、大小和形状。

  • 多个显示:同时显示多个图,具有不同的数据“视图”。

一种常见的方法是使用散点图矩阵。这由散点图网格组成,网格有 N² 个单元格,其中 N 是维数,如下图所示。

在此处输入图像描述

请注意,一种策略不会(必然)排除另一种策略。在可视化的行话中,这种“策略”将分为以下几类:

  • 筛选; 或者
  • 总计的。

关于您的具体问题,我会尝试使用以下方法之一:

  • 具有等高线图的多个显示,其中函数的值对应于超切片要获得切片的值,您需要有一个交互式设置,例如,控制每个组件的滑块。如下图所示(来自 2)。

在此处输入图像描述

  • 一个等高线图,您可以在其中选择两个变量xi,xj并聚合剩余的。例如,您可以考虑显示最大值、最小值或平均值。

这些是我现在想到的主要选择。无论如何,我建议检查参考文献 1 的第 8 章,参考文献 2 的第 11-13 章,然后看一下参考文献 3。

参考

  1. Ward、Matthew O.、Georges Grinstein 和 Daniel Keim。交互式数据可视化:基础、技术和应用。AK 彼得斯/CRC 出版社,2015 年。

  2. 塔玛拉·蒙兹纳。可视化分析与设计。AK Peters 可视化系列,CRC 出版社,2014 年。

  3. 康斯坦丁,保罗 G. 活动子空间:参数研究中降维的新兴想法。卷。2. 暹罗,2015 年。