Matérialiser les données pour mieux les comprendre

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“Les chercheurs veulent aller plus loin avec le développement de physicalisations dynamiques et reconfigurables, capables de refléter des changements en temps réel dans les données.”

Les représentations physiques existent depuis des millénaires. Avant l’invention de l’écriture, les premières civilisations avaient recours à différents objets – galets, cordes, etc. – pour transmettre des informations, stimuler la pensée et améliorer les capacités cognitives. L’exemple le plus souvent cité est celui des jetons d’argile mésopotamiens (calculi), utilisés en 4000 av. J.-C. pour la comptabilité, et dont la forme variait en fonction de la taille et des quantités de marchandises. Ces représentations physiques primitives avaient la particularité de pouvoir être assemblées et réorganisées à volonté.

À partir des années 1970-1980, l’informatique rend de nouveau possible cette manipulation des données. Exploitant les capacités des ordinateurs et les techniques d’infographie, la visualisation interactive (permettant, par exemple, de créer et modifier des diagrammes à l’aide d’une interface graphique) émerge progressivement comme une nouvelle façon de communiquer des informations et des idées. Elle met en images des données abstraites et permet aux utilisateurs d’interagir avec elles, pour les explorer et les comprendre. Ces représentations visuelles demeurent virtuelles et leur manipulation nécessite une connaissance des outils graphiques.

Sculptures de données

En parallèle, les représentations physiques, déjà largement employées par les physiciens du XIXe siècle ou dans les salles de classe, par exemple pour enseigner les mathématiques ou la chimie, se multiplient.

Des biochimistes élaborent des modèles physiques de protéines ; des ingénieurs construisent des “visualisations physiques” pour montrer la consommation d’électricité sur une année ou superviser les chaînes de production ; et les enseignants continuent d’explorer le potentiel pédagogique et ludique des objets tangibles pour l’apprentissage.

À partir des années 1990, des artistes et des designers créent des “sculptures de données”, statiques ou dynamiques, pour transmettre le sens, mais aussi les émotions, contenus dans les données. Par exemple, dans son installation “Of All The People In All The World”, le collectif anglais Stan’s Cafe utilise des grains de riz pour représenter des statistiques démographiques (la population de l’Angleterre, les morts de l’Holocauste, etc.), chaque grain correspondant à une personne.

Un mix de bits et d’atomes

Ce sont les progrès récents dans les domaines de la fabrication numérique, des interfaces utilisateur tangibles (TUI) et des surfaces physiques à changement de forme qui favorisent l’essor de la “physicalisation” de données.

Le terme est introduit en 2015 par Yvonne Jansen, chercheur au CNRS, et al. dans un article intitulé “Opportunities and Challenges for Data Physicalization” (Opportunités et défis de la physicalisation de données) pour décrire “un artefact physique dont la géométrie ou les propriétés matérielles sont le résultat d’un encodage de données”. Par extension, il désigne aussi le processus permettant de produire ces artefacts et surtout un nouveau domaine de recherche qui se propose d’examiner “comment les représentations physiques de données assistées par ordinateur peuvent soutenir la cognition, la communication, l’apprentissage, la résolution de problèmes et la prise de décision”.

Aujourd’hui, les chercheurs veulent développer des physicalisations dynamiques et “reconfigurables”, capables de refléter en temps réel des changements dans les données et de répondre aux commandes de manipulation (le filtrage, par exemple). Ces physicalisations combineraient d’une part l’interaction synthétique (qui fait intervenir des technologies de détection et de calcul informatique) rendue possible par les visualisations numériques et, d’autre part, l’interaction physique offerte par des représentations matérielles modulaires, comme celles construites avec des briques de jeu.

Cette hybridation entre éléments virtuels et physiques est au cœur des travaux du “Tangible Media Group”. Ce groupe de recherche du MIT Media Lab mené par le professeur Hiroshi Ishii, pionnier dans le domaine des interfaces utilisateur tangibles, explore le concept de “Radical Atoms”, une technologie de matière programmable mêlant bits et atomes. Selon la page Web du projet, “Radical Atoms” est un matériau transformable et reconfigurable par calcul (atomes), couplé à un modèle numérique sous-jacent (bits), de sorte que les changements de la forme physique peuvent être reflétés dans la représentation numérique en temps réel, et vice versa.

Améliorer la culture des données, un enjeu citoyen

La visualisation d’information vise à stimuler les mécanismes cognitifs en représentant les données de façon que les humains puissent mieux les comprendre. Comme elle, la physicalisation a pour objectif de nous aider à mieux saisir la signification des données et à nous les approprier, mais en mobilisant plusieurs de nos sens. Elle offre, selon Yvonne Jansen et ses confrères, des perspectives intéressantes pour engager le grand public et promouvoir la littératie des données, c’est-à-dire la capacité à lire, manipuler, analyser, remettre en question les données afin de mieux assimiler les informations qu’elles véhiculent, les phénomènes ou les concepts qu’elles décrivent.

Le nombre des données disponibles grandit et leur compréhension devient nécessaire pour appréhender – et espérer agir sur – de grands problèmes contemporains, tels que le changement climatique ou la pandémie de COVID-19. “Dans une démocratie, nous avons besoin de comprendre ces données pour prendre des décisions informées”, affirme Samuel Huron, chercheur à Télécom Paris en visualisation de données et design interactif.