Nhữngnguyêntắctrìnhbàybiểuđồtrongbàibáokhoahọc

NguyễnVănTuấn

MộttrongnhữngvấnđềhaythấytrongcácbàibáokhoahọcởViệtNamlàcáchtrìnhbàydữliệubằngbiểuđồ.Nhữngbiểuđồđượcthiếtkếquáđơngiản(phầnlớnlàcắtvàdántừcácphầnmềmmáytính)vàviphạmhầunhưbấtcứnguyêntắcnàocủatrìnhbàydữliệumàcólẽtácgiảchưalàmquen.Trongchươngnày,tôisẽbànquanhữngnguyêntắctrìnhbàydữliệutrongbiểuđồ.Đểcảmnhậnđượcvấnđề,cóthểxemquavàibiểuđồhaythấytrongcácbàibáokhoahọcởViệtNam:

Trênđâylàbiểuđồmôtảkếtquả.Mỗibiểuđồthậtrachỉcó2consố!

Biểuđồnàychẳngnhữngcóthểxemlànghèonànvìítsốliệu,màcòntốnkhánhiềumựcinvàcảmàu.

Haibiểuđồtrêncũngnghèonànvềsốliệu,vàlượngthôngquáthấp.

Biểuđồnàyrấtkhóđọc,mộtphầnlàdophôngchữquánhỏ,mộtphầnlàdochọncácbarđểthểhiệndữliệu.Nhữngbiểuđồnhưtrìnhbàytrênthậtrakháphổbiếntrêncáctậpsankhoahọctrongnước.Cóthểnóirằngphầnlớnbiểuđồkhôngcungcấpthôngtinliênquanhaythôngtinquantrọngđểbổsungthôngđiệpchínhcủabàibáo.Đạiđasốbiểuđồđượcsoạnmộtcáchhờihợt,làmchongừoiđọccảmthấytácgiảhìnhnhưchưađầutưvàoviệcsuynghĩvàthiếtkế.Thậtra,trongthựctế,phầnlớncácbiểuđồtrêncáctậpsankhoahọcởVNlàcắtvàdántrựctiếptừcácphầnmềmnhưExcelhayphầnmềmthốngkê.Chínhvìthếmàkhiđọcnhữngbiểuđồ,cónhiềukíhiệu,cáchdiễntảrấtkhóhiểu(lẫnlộngiữatiếngAnhvàtiếngViệt).Mộtbàibáokhoahọcvớinhữngbiểuđồnhưthếrấtkhócócơmayđượcchấpnhậnchocôngbốtrêncáctậpsanquốctế.NguyêntắcsoạnbiểuđồBiểuđồlàmộtcáchtrìnhbàydữliệukhoahọcrấthữuhiệu.NgườiTrungHoatừngcócâumộthìnhảnhcógiátrịtươngđươngvớimộtvạnchữ.Thậtvậy,đốiphóvớimộtrừngsốliệuthuthậptừthínghiệm,vấnđềđặtralàlàmsaokhaithácnhữngsốliệunàymộtcáchhữuhiệunhất.Hữuhiệuởđâyphảihiểulàchuyểntảithôngtinsaochochongườixemcảmthấydễlĩnhhộinhất.Cóbacách

đểthểhiệndữliệukhoahọc:dùngchữviết,bảngsốliệu,vàbiểuđồ.Chữviếtchỉcóthểsửdụngchonhữngdữliệurấtđơngiản,chứkhôngthểhiệnđượctấtcảnhữngxuhướngvàdaođộngcủadữliệu.Bảngsốliệucóthểsửdụngchotrườnghợptómlượcnhữngthôngtinmangtínhchínhxáccao.Nhưngbiểuđồcóthểsửdụngđểchuyểntảinhữngthôngđiệpvềmứcđộảnhhưởngvàxuhướngbiếnthiêncủadữliệu.Dođó,đứngtrướcquyếtđịnhchọnhìnhthứcđểthểhiệndữliệu,biểuđồphảivànênxemlàmộthìnhthứcsố1.Đểthiếtkếbiểuđồmộtcáchhữuhiệu,cầnphảilàmquenvớicáitên“EdwardTufte”,vìônglàmộtchuyêngiahàngđầuvềbiểuđồ.ÔnglàgiáosưthốngkêhọccủaĐạihọcYale,giáosưchínhtrịhọc,vàgiáosưkhoahọcmáytính(cũngtạiYale),làngườiđãcóảnhhưởngcựckìlớnđếnlĩnhvựctrìnhbàydữliệubằngbiểuđồ,quanhữngcôngtrìnhcóthểnóilàđặtnềntảngcholĩnhvựcnày(cókhiđượcđềcậpđếnnhưlàdatavisualization).Ônglàngườidámthuếchấpcănnhàmìnhchongânhàngđểvaymộtsốtiềnlàmnghiêncứuvàchoracôngtrìnhvềdatavisualizationmàsaunàyôngkhôngbaogiờhốihận(vìquáthànhcôngvềtàichính!)BáoNewYorkTimesgọiônglàLeonardoDaVinciofData.EdwardTufteđặtratriếtlívà4nguyêntắctrongtrìnhbàydữliệubằngbiểuđồ.Triếtlícủathểhiệndữliệucóthểtómlượctrongcâusauđây:“Graphicalexcellenceisthatwhichgivestotheviewerthegreatestnumberofideasintheshortesttimewiththeleastinkinthesmallestspace”(tạmdịch:triếtlícủatrìnhbàydữliệubằngbiểuđồlàcungcấpchongườixemmộtlượngthôngtincaonhấttrongmộtthờilượngnhỏnhấtvớilượngmựcinthấpnhấttrongmộtkhônggiannhỏnhất).Nhưvậy,khitrìnhbàydữliệubằngbiểuđồ,cầnphảichúýđến4khíacạnh:lượngthôngtin,thờigian,lượngmựcin,vàkhônggian.Triếtlínàycóthểxemnhưlàmộttriếtlíhàtiện,tốníttàilựcnhấtđểcónhiềuthôngtinnhất.Đểđạtđượctriếtlíđó,Tufteđặtra4nguyêntắc:

• Nóilênsựthậtvềdữliệu;• Tốiđahoátỉsốdữliệutrênmựcin;• Tốiđahoámậtđộdữliệu;và• Trìnhbàydữliệumộtcáchđầyđủ,khôngphảitrangtríbiểuđồ.

MộtsốbiểuđồminhhọadướiđâyđượctríchtừsáchcủaôngTufte.Yếutốdối(Liefactor)Tuftekhuyếncáorằngviệcthểhiệnsốliệutrênnềncủabiểuđồphảitheotỉlệthuậnvớiđịnhlượngcủatrụctungvàtrụchoành.Nếusốliệuchothấytỉlệtăngtrưởnglà30%,vàbiểuđồcũngthểhiệnconsốđó,thìkhôngcóvấnđềgì.Nhưng

nếubiểuđồđượcthiếtkếlàmchomứcđộảnhhưởnglớnhơnmứcđộthậtthìđólàmộtsựgiandối.Dođó,TufteđịnhnghĩaLiefactor(tạmdịch:Yếutốdối)làtỉsốcủamứcđộảnhhưởngtrìnhbàytrênbiểuđồvớimứcđộảnhhưởngcủasốliệu.GọiLFlàyếutốdối,địnhnghĩanàycónghĩalà:

LF=ESgraph/ESdataTrongđó,ESgraplàmứcđộảnhhưởngcủabiểuđồ(effectsizeingraph),vàESdatalàmứcđộảnhhưởngcủasốliệu(effectsizeindata).BiểuđồnênđượcthiếtkếsaochoLFgầnbằng1.Nóicáchkhác,LFcàngcaothìmứcđộnóidốicàngcao.Chúngtacóthểlấymộtvídụsauđâyđểlàmvídụ.Trongbiểuđồdướiđây,tácgiảtrìnhbàynồngđộestrogenchohainhóm(Group1vàGroup2).Nhìnquabiểuđồ,chúngtacólẽrấtấntượngvìnồngđộestrogencóvẻrấtkhácbiệtgiữahainhómbệnhnhân.Nhưngnếunhìnkĩ,chúngtathấycórấtnhiềuvấnđềtrongbiểuđồnày,nhưngchúngtabànquayếutốdốitrước.

Đểxemyếutốdối,chúngtacầnphảitínhmứcđộảnhhưởngcủadữliệu.ChúýrằngNhóm1cónồngđộestrogenlà10,vànhóm2là15.Dođó,mứcđộảnhhưởngcóthểtínhbằngcáchlấygiátrịcaonhấttrừchogiátrịthấpnhất,vàchiakếtquảchogiátrịthấpnhất:

ESdata=(15–10)/10=0.5

Mứcđộảnhhưởngcủabiểuđồcóthểtínhtừtrụctung.Chúýbiểuđồcó8đườngngang(bắtđầutừ0đến7),nhưngchúngtachúýtừ1đến6.Dođó,mứcđộảnhhưởngtrênbiểuđồlà:

ESgraph=(6–1)/1=5Từđó,chúngtacóthểướctínhyếutốdốilà:

LF=5/0.5–10.Biểuđồnàycóyếutốdốiquácao.Chínhyếutốnàygiảithíchtạisaochúngtacảmnhậnrằngmứcđộảnhhưởngrấtcao,nhưngtrongthựctếthìkhônghẳnnhưthế.Giớibáochíthườnghaydùngbiểuđồmộtcách…dốigian.Mộtvídụkhácvềyếutốdốicóthểxemquabiểuđồdướiđây(tríchtừmộtcuốnsáchcủaTufte).Biểuđồchothấynăm1978,mỗigallonxăngchạyđược18mile,nhưngđếnnăm1985thìmỗigallonxăngchạyđược25mile,tứclàxăngdầucàngngàycàngcóhiệusuấtkinhtếhơn.Nhưngvìcáchtrìnhbàybiểuđồthiếuthànhthật,nênlàmchochúngtacóấntượngrấttốt.Nhưngnhìnkĩthìsốliệucủanăm1978là18inchdài,cònnăm1985là27.5inch.Mứcđộảnhhưởngthậtsự(tứctừdữliệu)là:

ESdata=(27.5-18)/18=0.53.Nhưngmứcđộảnhhưởngquacáchthiếtkếbiểuđồthìrấtcao.Chúýrằngtrụchoànhchonăm1978là0.6inch,cònnăm1985là5.3inch.Dođó,mứcđộảnhhưởngảotrênbiểuđồlà:

ESgraph=(5.3–0.6)/0.6=7.83.

Nhưvậy,yếutốdốigianlàgầnbằng15!(LF=7.83/0.53=14.8).

Nhưngbiểuđồdướiđâythìkhôngcóyếutốgiandối,vìyếutốdốibằng1.(Cácbạncóthểtínhđểkiểmtra).

Tỉsốdữliệutrênmựcin(Data-inkratio)Mộtnguyêntắcquantrọngtrongthiếtkếbiểuđồlàsửdụngmựcinđểtrìnhbàydữliệuchứkhôngphảiđểtrangtríchobiểuđồ.Dođó,Tufteđềnghịdùngtỉsốmựcindànhchodữliệutrêntổngsốlượngmựcinđểđánhgiámộtbiểuđồ.Nói

cáchkhác,gọiDIR(data-inkratio)làtỉsốdữliệuvàmựcin:

DIR=(sốmựcdùngchodữliệu)/(tổngsốmựcdùngtrongbiểuđồ)Tỉsốnàycũngnêngầnbằng1.Tỉsốnàycũngcóthểhiểunhưlàtỉsốcủatínhiệutrênnhiễu(signalovernoiseratio).Theođó,nênxoábỏnhữngmựcinkhôngdùngchodữliệuhaythừathải.ĐểminhhoạchokháiniệmDIR,chúngtacóthểxemquabiểuđồdướiđây:

Trongbiểuđồtrên,chúngtadễdàngthấycóquánhiềumựcdànhchotrangtrí.Thứnhấtlàmàunền(màuxámnhạt)làkhôngcầnthiết.Thứhailàlegend,Time(min),cũngkhôngcầnthiết.Thứbalànhữngđườngngangcũngkhôngcầnthiết.Ngaycảcáchviết“GroupA”,“GroupB”,v.v.lặplạichữ“Group”đến4lần!Biểuđồtrêncóthểthiếtkếlạinhưsau.Ngaycảcáchthiếtkếnàycũngchưatốiưu,nhưngcóthểchấpnhậnđược.

Dướiđâylàmộtvídụvềbiểuđồcóquánhiềumựcchotrangtrí:

Biểuđồnàycóquánhiềugridlinesdễlàmchongườixemmấttậptrung.Cóthểđơngiảnthành:

Thậtra,nếumụctiêulàchỉramốitươngquanthìnhữngđườngngangđócũngkhôngcầnthiết,vàbiểuđồcóthểđơngiảnthành:

Ngaycảnhữngđườngranhcũngkhôngcần.Dođó,biểuđồcóthểcảitiếnthành:

MậtđộdữliệuTufteđịnhnghĩamậtđộdữliệu(datadensityindexhayDDI)làsốsốliệutínhtrêndiệntíchcủabiểuđồ.NguyêntắcchunglàtốiđahoáDDI,vìmụctiêuchínhcủanhàkhoahọclàtrìnhbàydữliệucàngnhiềucàngtốt.Biểuđồdướiđâytrìnhbàysốđốitượngnghiêncứuchonhómnamvànữ.Trongthựctế,biểuđồnàyrấtvôdụngvìtấtcảchỉcó2sốliệumàthôi,nhưngchiếmrấtnhiềukhônggian.Nếuchúngtađochiềucaovàchiềungangcủabiểuđồ(cóthểtínhbằngcm)thìsẽcódiệntích.Nhưnggiảdụnhưdiệntíchcủabiểuđồlà10cm^2,thìmậtđộdữliệuchỉ2/10=0.2,tứcrấtthấp.Trongtrườnghợpnày,tácgiảkhôngcầnđếnbiểuđồ,màchỉđơngiảnmôtảbằngchữlàđủ.

Biểuđồdướiđâythểhiệnmốitươngquangiữachiềucao(trụchoành)vàtrọnglượng(trụctung).Tácgiảcòndùngmàuđểphânbiệtdữliệuchonamvànữ.Biểuđồcórấtnhiềudữliệuvàthôngtin.Đâylàbiểuđồcómậtđộdữliệucao,vàcóthểxemlàrấttốt.

EdwardTuftelàmmộtnghiêncứunhỏđểsosánhmậtđộdữliệucủacáctạpchíkhoahọcphổthôngvàkhoahọcchuyênmôn.KếtquảchothấytậpsankhoahọcnhưNaturecómậtđộdữliệucaonhất(7.4)sovớiScientificAmerican(0.8)vàTimes(2.8).Bàihọcởđâylàđểtăngcaoxácsuấtcôngbốtrênnhữngtậpsanlớn,cầnchúýđếntốiưuhoámậtđộdữliệutrongbiểuđồ.NhấtquántrongcáchthểhiệndữliệuMộtnguyêntắcquantrọngkháctrongthểhiệndữliệulàtrìnhbàynhữngbiếnđổicủadữliệu,chứkhôngphảithayđổihìnhthức(nhưmàu)đểthểhiệnmộtdữliệu.Biểuđồdướiđâylàmộtvídụchosự“viphạm”nguyêntắcvừađềcập:

TácgiảdùnghaimàuxanhmộtcáchluânphiênđểchỉmôtảtỉlệhútthuốcởAnh.Nămthìkhôngrõràng,đánglẽphảilà1974,1978,1982,…,1994,nhưngtácgiảđểchongườiđọcphảisuyđoán.Đólàmộtđiềuđạikịtrongphươngpháptrìnhbàydữliệu.Ngoàira,nhữngconsốphầntrăm(45%,40%,v.v.)hìnhnhưđượcđặtvàonhữngvịtrírấttuỳtiện,chứchẳngtheomộtquiluậtnàocả.Cóthểxemđâylàmộtbiểuđồrấtkém.Biểuđồnàycóthểthiếtkếlạitốthơn,nhưngtôiđểchobạnđọcsuynghĩvàthửlàm:-).Tránhbiểuđồrácrưởi(Chartjunk)Thuậtngữ“ChartJunk”cũnglàmộtsángkiếncủaEdwardTufte.Ônggọibiểuđồrácrưởilàcáchthểhiệndữliệumộtcách“hoahoè”hayloéloẹt.Đâylàcáchthểhiệndữliệucủagiớibáochíhaynghệsĩ.Nhữngngườinàyvìkhôngamhiểukhoahọc,nênhaylạmdụngnhữnghìnhảnhlàmđộcgiảthiếutậptrungvàothôngđiệpchínhcủadữliệu.Cầntránhnhữngbiểuđồrácrưởi.MộtvídụtiêubiểuvềbiểuđồrácrưởimàEdwardTuftelấyrađểlàmminhhoạlàbiểuđồdướiđây.Biểuđồtrìnhbàygiácủakimcươngtừnăm1978đến1982.Thayvìđườngbiểudiễnmàuđỏlàđủ,ngườithiếtkếbiểuđồchothêmhìnhảnhmộtcôgáitrongtưthếgợicảm.Vớibiểuđồnày,chắcchắnlàmchophầnlớnngườiđọckhôngchúývàodữliệumàchămchúnhìnvàocôgái,vàthếlàtácgiảkhôngđạtđượcmụctiêucủamình.

\Biểuđồcóthểgiúpchochúngta“dấnthân”vàochủđềnghiêncứumàcókhichữkhônglàmđược.Thiếtkếbiểuđồtốtcũngđòihỏinỗlựccaonhưviếtmộtbàibáokhoahọc.Mộtbiểuđồtốtcóthểđivàolịchsửvàtồntạovớithờigianrấtlâu.Chúngtahaythấycónhiềusáchgiáokhoahaynhữngbàigiảngcónhữngbiểuđồthuộcvàohạngcổđiển,vìnhữngbiểuđồđóchuyểntảithôngtinđầyđủvàđạtnhữngchuẩnmựcvềthiếtkếbiểuđồmàtôitrìnhbàytrênđây.Dođó,cầnphảiđầutưthờigianvàcôngsứcvàocáchtrìnhbàydữliệuvàthiếtkếbiểuđồ.

Trướckhisoạnmộtbiểuđồ,cầnphảitrảlờinhữngcâuhỏisauđây:

• Ailàđộcgiảcủabiểuđồ,hayaisẽdùng?• Chọnhìnhthứcthểhiện(biểuđồthanh,biểuđồtánxạ,v.v.)• Sắpxếpdữliệuthíchhợpchotrụctungvàtrụchoành.• Thêmvàocácbiếncầnthiết.• Biêntậpnhiềulầnđểtăngmậtđộdữliệu.

Sauđólàtuânthủtheo4nguyêntắcvừamôtảtrên.Xinnhắclạiđólànguyêntắctốiưuhoáyếutốdối,tỉsốdữliệutrênmựcin,tỉsốdữliệutrêndiệntíchbiểuđồ,vàtránhnhữnghìnhthứcmàumè(rácrưởi)dễlàmchongườiđọcxarờithôngđiệpchínhcủasốliệu.Hivọngrằngnhữngnguyêntắcvàchỉdẫntrênđâysẽ

giúpchocácbạncóđượcmộtbàibáokhoahọctốtvànhữngbiểuđồđivàolịchsử.