מפת חום

מפת החום שנוצרה ממערך DNA, הנתונים משקפים את ערכי התבטאות הגנים במספר תנאים.

מפת חום (באנגלית: Heat map) היא ייצוג גרפי של מידע. הייצוג בא לידי בצורת מטריצה, טבלה דו־ממדית, והערכים הבודדים מיוצגים בצבעים בתוך התאים במטריצה. המונח, "מפת חום", היה בהתחלה מונח שהיווה סימן מסחרי. הוא הומצא בשנת 1991, על ידי קורמק קיני, במטרה לתאר תצוגה דו־ממדית של מידע בשווקים הפיננסים.

היסטוריה

החברה שרכשה את ההמצאה של קיני בשנת 2003, ביטלה בשוגג, את הבלעדיות על המונח, ולכן הוא הפך לפתוח לציבור.

מפות חום משקפות תצוגה דו־ממדית של המידע בתוך המטריצות. ערכים גבוהים יותר יוצגו על ידי אפור כהה או ריבועים שחורים וערכים נמוכים יותר על ידי צבעים בהירים יותר. בשנת 1873 לואה השתמש בשיטה של הצללת מטריצות כדי להציג מידע אודות הסטטיסטיקה החברתית במחוזות פריז.

בשנת 1957 סנית הציג את התוצאה של ניתוח אשכולות על ידי עריכת תמורות בעמודות והשורות של המטריצה כך שערכים דומים יהיו במשבצות קרובות במטריצה, כלומר סידור על פי אשכולות. גאקס ברטין השתמש בייצוג דומה על מנת להציג מידע תואם לסולם גוטמן. הרעיון לקבץ אשכולות של עצים לשורות ועמודות של מידע במטריצה הומצא על ידי רוברט לינג בשנת 1973. לינג השתמש במדפסת כדי לייצג גוונים שונים של אפור. בשנת 1994, ללנד וילקינסון פיתח תוכנית מחשב שתציג את האשכולות במפת חום באמצעות צבעים (כלומר לא רק שחור, לבן וגוונים של אפור) ברזולוציה גבוהה, תוכנה זו נקראה SYSTAT.

סוגי מפות חום

מפת חום, על גבי תצוגה תת-ימית. המפה, מציגה את המיקום הסביר של המטוס החסר של טיסה 370 של מלזיה איירליינס. המפה מבוססת על הסקה בייסיאנית לניתוח אפשרי של נתיבי טיסה.

ישנם סוגים שונים של מפות חום:

• מפות חום באינטרנט משמשות להצגת אזורים על גבי דף האתר שהמבקרים באתר נמצאים בהם באופן תדיר. במפות חום אינטרנטיות משתמשים לצד כלים לניתוח תנועת גולשים.
• במפות חום ביולוגיות משתמשים בדרך כלל בביולוגיה מולקולרית על מנת להציג רמות התבטאות של גנים לגבי דגימות שרוצים להשוות ביניהן, למשל בנוגע לדגימות של חולים שונים.
• עץ מפה זו תצוגה דו־ממדית היררכית שמחלקת את המידע בצורה שוויזואלית מזכירה מפת חום.
• תרשים מוזאיק זו מפת חום לייצוג מידע שבא לידי ביטוי בטבלה. האזורים במפה הם מלבנים ולא ריבועים והם מסודרים בצורה היררכית.
• הדמיית צפיפות התפקוד זו מפת חום שמייצגת את הצפיפות של נקודות במפה. זה מאפשר לתפוס את הצפיפות של הנקודות במפה בהתעלם מהפוקוס של התמונה.

ערכות צבע

ישנן המון ערכות צבע שונות שאפשר להשתמש בהן על מנת לתאר מפת חום, אשר לכל אחת מהן יתרונות וחסרונות. במפות עם מגוון הצבעים (למשל: אדום, כחול, ירוק, צהוב) משתמשים לעיתים קרובות משום שלבני אדם קל לתפוס את ההבדלים במפה מסוג זה, מאשר מפה עם גוונים של אפור. בנוסף זה מגדיל את מספר הייצוגים שאפשר לבטא במפה אחת. מנגד, ישנם מדענים שמתנגדים לכך מהסיבות הבאות:

• לאנשים יש יכולת לתפוס בצורה טבעית את הסידור בין גוני שחור או אפור, כאשר עוברים לתצורה צבעונית מאבדים את היכולת הזו.
• להמון חבילות ברירות מחדל של תוכנות המשתמשות במפות חום, אין שליטה על הצלילות (בהיקות) של הצבעים. החיסרון בעובדה זו הוא שכאשר מדפיסים את מפת החום במדפסת שחור לבן, אז ההמרה לצבעי אפור לא תעשה כמו שצריך ויתקבלו תוצאות שגויות, הווה אומר: צבעים לא משמעותיים, ייתפסו כמשמעותיים ולהפך. בנוסף, גם בתצורה הצבעונית, צבעים מסוימים נתפסים כיותר בולטים אף על פי שהם עשויים לייצג נתונים פחות משמעותיים.
• השינויים בין הצבעים עלול לגרור חוסר הבנה בין הקשר בין הצבעים לבין הנתונים בפועל, הרבה פעמים למעבר בין צבעים אין כלל משמעות.

יישומים בתוכנה

ישנן מספר תוכנות שממשות מפות חום, כמפורט להלן:

• PermutMatrix – פרומטריקס הוא חלל עבודה המעוצב לחקור מאגרי נתונים מספריים. הוא מציע מספר שיטות לארגון מחדש את השורות והעמודות של מאגר הנתונים המספרי בצורה אופטימלית.
• NeoVision Hypersystems, Inc – חברת תוכנה שנוסדה על ידי קורמק קיני, ומומנה על ידי אינטל ודויטשה בנק. החברה פיתחה מפות חום שמתארות בזמן אמת מידע פיננסי וחישובים. התוכנה זמינה באתר הרשמי של נאסד"ק.
• R – תוכנה חינמית לצורך חישובים סטטיסטים והצגת גרפים. מכילה מספר פונקציות לביצוע מפות חום.
• Gnuplot – תוכנה חינמית שמשתמשת בשורת הפקודה, יכולים לבנות באמצעותה מפות חום דו־ממדיות ותלת־ממדיות.
• בגוגל דוקס יש אפשרות לבצע מפות חום.
• origin – תוכנה לניתוח מידע וגרפים, יכולה ליצור מפת חום ממידע מטבלה.
• Qlucore כולל מפת חום שמתעדכנת באופן דינמי, כאשר הפרמטרים משתנים.
• בערוץ הספורט ESPN, משתמשים במפות חום על מנת להציג נתונים סטטיסטיים, למשל במשחקי כדורגל מוצגות מפות חום כדי להראות את האזורים במגרש שהיו פעילים במיוחד במהלך המשחק.
• מיקרוסופט אקסל – ניתן ליצור מפות חום באמצעות התוכנה הזו.
• ניתן ליצור מפות חום בתכנות בג'אווה סקריפט.

דוגמאות

• 
  מפת חום צבעונית גאוגרפית להצגת המליחות באוקיינוסים
• 
  מכ"ם מזג אוויר המציג מידע באמצעות מפת חום
• 
  תוצאות בחירות לפי רשות מקומית
• 
  מפת חום שמציגה את עוצמת הקול האנושי
• 
  דוגמה המציגה את היחסים בין מפת חום, פני השטח וקווי המתאר של אותם נתונים
• 
  שילוב של פני השטח עם מפת חום, שבו הגובה של פני השטח מייצג את המשרעת של הפונקציה והצבע מייצג את הזווית
• 
  התוצאה של כל אזור רציף במשחק קליעה למטרה

לקריאה נוספת

• Bertin, J. (1967). Sémiologie Graphique. Les diagrammes, les réseaux, les cartes [Graphic semiotics. Diagrams, networks, maps] (בצרפתית). Gauthier-Villars. OCLC 2656278.
• Eisen, M. B.; Spellman, P. T.; Brown, P. O.; Botstein, D (1998). "Cluster analysis and display of genome-wide expression patterns". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 95 (25): 14863–14868. Bibcode:1998PNAS...9514863E. doi:10.1073/pnas.95.25.14863. PMC 24541. PMID 9843981.
• Friendly, Michael (במרץ 1994). "Mosaic Displays for Multi-Way Contingency Tables". Journal of the American Statistical Association. 89 (425): 190–200. doi:10.1080/01621459.1994.10476460. JSTOR 2291215. {{cite journal}}: (עזרה)
• Ling, Robert L. (1973). "A computer generated aid for cluster analysis". Communications of the ACM. 16 (6): 355. doi:10.1145/362248.362263.
• Sneath, P. H. A. (1957). "The Application of Computers to Taxonomy". Journal of General Microbiology. 17 (1): 201–26. doi:10.1099/00221287-17-1-201. PMID 13475686.
• Wilkinson, L. (1994). Advanced Applications: Systat for DOS Version 6. SYSTAT. ISBN 978-0-13-447285-0.
• Perrot, A.; Bourqui, R.; Hanusse, N.; Lalanne, F.; Auber, D. (2015). "Large interactive visualization of density functions on big data infrastructure". IEEE 5th Symposium on Large Data Analysis and Visualization (LDAV), 2015 (באנגלית): 99–106. doi:10.1109/LDAV.2015.7348077. ISBN 978-1-4673-8517-6.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא מפת חום בוויקישיתוף

• ללנד וילקינסון ומייקל פרינדלי, ההיסטוריה של האשכול מפת חום
• Albergotti, Reed (7 במאי 2014). "Strava, Popular With Cyclists and Runners, Wants to Sell Its Data to Urban Planners". The Wall Street Journal. {{cite news}}: (עזרה)