2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學(xué)與工程在數(shù)據(jù)可視化中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述系統(tǒng)科學(xué)的主要思想及其對理解復(fù)雜現(xiàn)象的意義。請結(jié)合數(shù)據(jù)可視化的角度，說明系統(tǒng)科學(xué)如何幫助我們從數(shù)據(jù)中洞察更深層次的規(guī)律。二、比較系統(tǒng)流圖和網(wǎng)絡(luò)圖在數(shù)據(jù)可視化中的應(yīng)用特點(diǎn)。請分別說明這兩種圖表適用于展示哪些類型的系統(tǒng)關(guān)系或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并各列舉一個具體的可視化場景。三、闡述反饋機(jī)制在系統(tǒng)科學(xué)中的概念。假設(shè)你正在分析一個城市的交通擁堵數(shù)據(jù)，請說明如何識別其中可能存在的正反饋和負(fù)反饋回路，并思考可以通過數(shù)據(jù)可視化展示這些回路的方式。四、系統(tǒng)動力學(xué)模型常用于模擬復(fù)雜系統(tǒng)的動態(tài)行為。請解釋系統(tǒng)動力學(xué)模型的核心組成部分（如狀態(tài)變量、速率變量、輔助變量等）。并說明在將系統(tǒng)動力學(xué)模型結(jié)果進(jìn)行可視化時，應(yīng)重點(diǎn)考慮哪些因素以清晰有效地傳達(dá)模型預(yù)測的信息。五、數(shù)據(jù)可視化設(shè)計需要遵循一定的原則。請列舉至少five條關(guān)鍵的可視化設(shè)計原則，并分別解釋每一條原則在呈現(xiàn)包含大量節(jié)點(diǎn)和連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)時的重要性。六、描述一下“涌現(xiàn)”現(xiàn)象，并舉例說明在一個社會現(xiàn)象（如網(wǎng)絡(luò)謠言傳播）的數(shù)據(jù)中，涌現(xiàn)特性可能如何體現(xiàn)。進(jìn)一步說明，你可以設(shè)計什么樣的數(shù)據(jù)可視化方法來幫助人們理解這一涌現(xiàn)過程及其關(guān)鍵影響因素。七、假設(shè)你負(fù)責(zé)向管理層展示一個關(guān)于公司各部門協(xié)作效率的數(shù)據(jù)分析報告。該數(shù)據(jù)涉及多個部門的交互流程和耗時。請設(shè)計一個數(shù)據(jù)可視化方案（需要詳細(xì)說明選擇何種圖表類型或組合，以及關(guān)鍵的設(shè)計要素，如顏色、標(biāo)簽、布局等），并解釋你的設(shè)計如何體現(xiàn)系統(tǒng)思維，以及如何幫助管理層快速把握協(xié)作中的關(guān)鍵問題和改進(jìn)方向。八、系統(tǒng)邊界界定是系統(tǒng)分析的首要步驟。在將一個現(xiàn)實(shí)世界問題（如公共醫(yī)療資源分配）轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)可視化分析對象時，請闡述確定系統(tǒng)邊界需要考慮哪些因素。并說明，模糊或不恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)邊界界定可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)可視化結(jié)果產(chǎn)生哪些偏差或誤導(dǎo)。試卷答案一、系統(tǒng)科學(xué)的主要思想包括整體性、關(guān)聯(lián)性、層次性、動態(tài)性、自組織性和涌現(xiàn)性。這些思想幫助我們從非孤立、非線性的視角理解復(fù)雜現(xiàn)象，而數(shù)據(jù)可視化則能將抽象的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動態(tài)過程轉(zhuǎn)化為直觀的圖形，使我們更容易識別模式、關(guān)系和關(guān)鍵變量，從而洞察數(shù)據(jù)背后隱藏的深層規(guī)律和系統(tǒng)機(jī)制。二、系統(tǒng)流圖適用于展示系統(tǒng)中物質(zhì)、能量或信息的流動過程，強(qiáng)調(diào)輸入、輸出、積累（狀態(tài)變量）以及控制這些流動的速率（速率變量）。它適合可視化如生產(chǎn)流程、資金流轉(zhuǎn)、信息傳播等具有明確流程的場景。網(wǎng)絡(luò)圖則適用于展示系統(tǒng)中各元素（節(jié)點(diǎn)）之間的相互連接關(guān)系，強(qiáng)調(diào)連接的強(qiáng)度和模式。它適合可視化社交網(wǎng)絡(luò)、組織結(jié)構(gòu)、依賴關(guān)系等關(guān)系型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如，系統(tǒng)流圖可以展示原材料進(jìn)入生產(chǎn)線的速度、在制品的積累量以及成品輸出速率；網(wǎng)絡(luò)圖可以展示用戶之間的互動連接、部門之間的協(xié)作關(guān)系或供應(yīng)鏈上的企業(yè)關(guān)聯(lián)。三、反饋機(jī)制是指系統(tǒng)輸出反過來影響系統(tǒng)輸入，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)行為。在交通擁堵數(shù)據(jù)中，正反饋回路可能表現(xiàn)為：交通擁堵（輸入）導(dǎo)致車輛速度減慢，進(jìn)而增加后方車輛的剎車次數(shù)（輸出），加劇擁堵（正反饋，使擁堵加?。?。負(fù)反饋回路可能表現(xiàn)為：交通擁堵（輸入）導(dǎo)致司機(jī)選擇替代路線或減少出行（輸出），從而緩解主干道的擁堵（負(fù)反饋，使擁堵緩解）?？梢酝ㄟ^數(shù)據(jù)可視化展示這些回路，例如，使用動態(tài)圖表顯示擁堵程度與后續(xù)剎車次數(shù)/路線變更量的關(guān)聯(lián)，或使用因果圖（CausalLoopDiagram）明確標(biāo)示出正負(fù)反饋回路及其相互作用。四、系統(tǒng)動力學(xué)模型的核心組成部分包括：狀態(tài)變量（代表系統(tǒng)內(nèi)存量，如庫存水平、人口數(shù)量），描述系統(tǒng)狀態(tài)的快慢；速率變量（代表狀態(tài)變量的變化率，如生產(chǎn)速率、出生率），由系統(tǒng)內(nèi)部因素或外部輸入驅(qū)動；輔助變量（影響速率變量的內(nèi)部因素，不直接存儲量），提供額外的解釋信息；常量（固定值或參數(shù)，如稅率、轉(zhuǎn)換速率）；以及反饋回路（連接狀態(tài)變量和速率變量的閉環(huán)，決定系統(tǒng)行為模式）。將模型結(jié)果可視化時，應(yīng)重點(diǎn)考慮：清晰展示關(guān)鍵狀態(tài)變量的動態(tài)變化趨勢；有效標(biāo)識主要的反饋回路及其對系統(tǒng)行為的影響；使用合適的比例尺和時間單位；突出顯示關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)和極限；確保圖表易于理解，避免信息過載。五、關(guān)鍵的可視化設(shè)計原則及其重要性（在呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)時）：1.清晰性（Clarity）：圖表必須易于理解，避免誤導(dǎo)。重要性在于確保用戶能準(zhǔn)確把握網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而非被復(fù)雜視覺元素干擾。2.準(zhǔn)確性（Accuracy）：必須準(zhǔn)確反映數(shù)據(jù)中的關(guān)系和數(shù)值。重要性在于保證可視化結(jié)果忠實(shí)于數(shù)據(jù)源，避免扭曲事實(shí)。3.簡潔性（Simplicity）：避免不必要的視覺元素，保持圖表干凈。重要性在于突出核心信息，降低認(rèn)知負(fù)荷。4.有效性（Effectiveness/Efficiency）：圖表應(yīng)能快速有效地傳達(dá)核心信息。重要性在于滿足用戶需求，在短時間內(nèi)獲取關(guān)鍵洞察。5.美觀性（Aesthetics）：合理的視覺設(shè)計（顏色、布局）能提升可讀性和吸引力。重要性在于增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，使信息傳遞更順暢。6.（補(bǔ)充）層次性（Hierarchy）：通過視覺元素（大小、顏色深淺）強(qiáng)調(diào)節(jié)點(diǎn)或連接的重要性。重要性在于引導(dǎo)用戶關(guān)注關(guān)鍵部分。7.（補(bǔ)充）一致性（Consistency）：在整個可視化或系列可視化中使用統(tǒng)一的視覺編碼規(guī)則。重要性在于建立預(yù)期，便于用戶比較和理解。六、涌現(xiàn)現(xiàn)象是指系統(tǒng)整體表現(xiàn)出其組成部分所不具備的新的、復(fù)雜的、宏觀的行為或特性，這些特性是局部交互的結(jié)果而非個體屬性的簡單疊加。例如，在網(wǎng)絡(luò)謠言傳播中，個體用戶只是被動接收和轉(zhuǎn)發(fā)信息，但當(dāng)大量用戶基于有限信息進(jìn)行非理性轉(zhuǎn)發(fā)時，謠言可能迅速擴(kuò)散形成大規(guī)?，F(xiàn)象，這就是涌現(xiàn)。謠言的傳播速度、范圍和影響力遠(yuǎn)超任何單一用戶的預(yù)期，且其動態(tài)演化（如爆發(fā)式增長、快速衰減）具有不可預(yù)測性?？稍O(shè)計的時間序列圖展示謠言傳播數(shù)量隨時間的變化趨勢（呈現(xiàn)爆發(fā)點(diǎn)）；使用地理信息圖結(jié)合用戶地理位置展示謠言擴(kuò)散的空間模式；構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)圖可視化謠言的傳播路徑和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（超級傳播者）；或者使用動畫模擬謠言在不同社群中的傳播擴(kuò)散過程，幫助理解其涌現(xiàn)特性及關(guān)鍵影響因素（如信息源可信度、社群關(guān)系強(qiáng)度、情緒感染等）。七、設(shè)計可視化方案：選用交互式網(wǎng)絡(luò)圖（NetworkGraph）結(jié)合桑基圖（SankeyDiagram）進(jìn)行組合展示。網(wǎng)絡(luò)圖展示各部門之間的協(xié)作關(guān)系結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)代表部門，邊代表協(xié)作流，邊的寬度按協(xié)作頻率或重要性加權(quán)。?；鶊D則專門用于可視化各部門之間通過特定協(xié)作任務(wù)的資源（如項(xiàng)目、信息、人力）流動總量和路徑。設(shè)計要素：1.網(wǎng)絡(luò)圖：節(jié)點(diǎn)大小反映部門重要性或工作量，邊使用不同顏色區(qū)分協(xié)作類型，提供縮放和節(jié)點(diǎn)/邊拖拽交互功能，方便聚焦細(xì)節(jié)。2.?；鶊D：使用連續(xù)的流線寬度精確表示資源流動量，流線顏色與網(wǎng)絡(luò)圖對應(yīng)，允許用戶懸停查看具體流量數(shù)值和來源去向部門。系統(tǒng)思維體現(xiàn)：此方案不僅展示各部門孤立的狀態(tài)，更通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)揭示協(xié)作模式和依賴關(guān)系，通過流量可視化量化協(xié)作效率和瓶頸。有助于管理層快速識別核心協(xié)作部門、高頻協(xié)作路徑、資源積壓或流失環(huán)節(jié)，從而把握整體協(xié)作效率的關(guān)鍵問題和改進(jìn)方向。八、確定公共醫(yī)療資源分配系統(tǒng)邊界需考慮：1.地理范圍：是分析特定城市、區(qū)域還是全國？邊界直接影響數(shù)據(jù)收集范圍和代表性。2.資源類型：是僅限于醫(yī)院床位數(shù)，還是包括醫(yī)生、設(shè)備、藥品、資金等？邊界決定了分析的側(cè)重點(diǎn)。3.服務(wù)對象：是分析面向全體居民，還是特定人群（如老人、兒童）？邊界影響需求評估的準(zhǔn)確性。4.時間跨度：是分析歷史現(xiàn)狀，還是未來規(guī)劃？邊界影響數(shù)據(jù)時效性