RapidMiner Studio

Introduction

Rapidminer est à la fois un logiciel open source gratuit, et un produit commercial, destiné au mining (de texte, d'images ou autres) en général.

RapidMiner propose des fonctionnalités de "data mining" et de "machine learning" dont : chargement de données et transformation (ETL), pré-traitement et visualisation, modélisation, évaluation et déploiement de données. Les processus de "data mining" peuvent être construits à partir d'opérateurs "intégrables les uns aux autres", décrits dans des fichiers XML et créé dans l'interface graphique (GUI) de RapidMiner. Le logiciel a été écrit en Java. Il intègre également des schèmes d'apprentissage et des évaluateurs d'attributs de l'environnement de "machine learning" Weka ainsi que des schèmes de modélisation statistique du R-Project. (traduit de la page Wikipedia de RapidMiner)

Installation

• L'installation de RapidMiner Studio est très facile sur Windows (testé avec Windows 7 x64, Windows 8 x64 et Windows 10 technical preview x64), à partir de l'exécutable téléchargé sur la page de votre compte RapidMiner (l'inscription est obligatoire).
• L'installation de RapidMiner Studio sur Mac OS X s'est révélé être compliquée, du fait de ses dépendances en Java. Le système intègre Java 1.8 (OS X 10.10.1) et RapidMiner demande la version 1.7 ne détectant que la version 1.6.

Note : RapidMiner Studio est désormais un logiciel commercial, l'utilisation de celui-ci (et de ses fonctions de base) est désormais limité à 14 jours après avoir fait la demande de license.

Un jeu d'outils complet

Tout d'abord, il me semble important de dire que RapidMiner Studio - et RapidMiner Server qui le complète - est un jeu d'outils complet, plus qu'un logiciel spécifique. Le site web de RapidMiner nous dit que RapidMiner vous laisse parcourir et exécuter avec facilité parmi plus de 1500 opérations.

Dû fait de cette complexité, je n'explorerais et décrirais que certaines des fonctionnalités de RapidMiner Studio. Je m'intéresserais donc tout d'abord au "mining" de texte classique, à partir de documents locaux; j'explorerais ensuite comment il est possible avec cet outil, d'importer, de transformer et d'analyser des tweets (tweets mining).

Les principales forces de RapidMiner selon ses éditeurs sont :

• Un environnement visuel - "code-free" - que l'on peut utiliser sans maitriser de langage de programmation
• Sa disponibilité sur les principaux systèmes d'exploitation et plateformes

• Sa principale fonction est le "design" de processus d'analyses
• Analyses prédictives
• Chargement de données
• Transformation de données
• Modélisation de données
• Visualisation de données
• Extension par API

• De nombreuses sources de données : Excel, Access, Oracle, IBM DB2, Microsoft SQL, Sybase, Ingres, MySQL, Postgres, SPSS, dBase, Text files, et d'autres encore ...
• RapidMiner vous permet de travailler avec différents types et tailles de sources de données

Examples d'utilisation

Si les éditeurs de RapidMiner nous disent qu'il est possible de faire à peu près tout ce que l'on souhaite avec RapidMiner, une fois pris en main le logiciel n'est pas suffisamment intuitif et ergonomique pour trouver son chemin.

• J'ai donc choisi tout d'abord d'explorer une fonction de base du logiciel, c'est à dire le text mining.
• Dans un deuxième exemple, j'expliquerais comment utiliser concrètement les processus de text-mining pour miner et analyser des tweets sur Twitter.

Basic text mining

Comme décrit précédemment, nous allons tout d'abord voir de quelle façon RapidMiner mine du texte. Nous allons utiliser des processus de minage de texte servant à :

1. Charger et extraire les mots de fichiers textes, de deux répertoires différents
2. Ignorer certains mots non pertinents (stop list)
3. Générer des résultats
4. Visualiser ces résultats

La question à laquelle nous tenterons de répondre est : "Quels mots sont les plus représentés dans un corpus de textes relatifs au domaine de la littérature, et dans un corpus de textes du domaine de la photographie ?"

Lancement de RapidMiner et chargement des données

Fig.1 : Text Mining Extension

Fig.2 : The workspace

Lorsque vous lancez RapidMiner Studio (v. 6.1.1000) vous avez besoin d'installer l'extension de "Text Mining". En effet, RapidMiner travaille avec des extensions qui viennent se greffer au système central. Vous pouvez trouver l'extension de "Text Mining" sur le Marketplace (Aide > Mises à jour et Extensions (Marketplace))(fig. 1). Après avoir relancé le logiciel nous pouvons commencer à travailler. Créer un "Nouveau Processus", et vous devriez apercevoir l'affichage principal de RapidMiner Studio. Je vous présente ci-dessous les principales zones de l'espace de travail, que vous pouvez voir dans la Fig.2.

• La zone blue représente la barre d'outils principale.
• La zone orange nous montre les opérateurs que nous pouvons utiliser dans nos processus.
• La zone green nous montre nos répertoires (de données, locaux ou distants).
• La zone purple contient notre processus sous forme visuelle (les "blocs" processus et leur liens)
• La zone black contiendra les paramètres et l'aide du "bloc" processus selectionné

Pour commencer, nous pouvons utiliser un opérateur Process Documents from Files (screenshot ici) - processus de traitement de documents à partir de fichiers - que nous allons glisser dans notre zone du processus. Il faut ensuite régler les paramètres de notre processus, c'est à dire les répertoires distincts dans lesquels il va chercher les fichiers.

Fig.3 : Text Directories

Note : Sur le coté droit de votre barre d'outils principale, vous pouvez voir quatre éléments qui vous permettent de basculer entre différentes étapes du processus global qu'est votre projet. Basculer entre le Design et les Results peut être très pratique lorsque vous n'avez pas les résultats attendus et que vous devez retourner modifier votre processus dans la page Design.

• Dans mon cas, j'avais un répertoire sur le bureau nommé "data"
• Dans /data/ il existe deux répertoires /litterature/ et /photographie/ dans lesquels se trouvent mes fichiers textes.
• Je n'ai qu'un fichier texte dans chaque répertoire mais je pourrais en avoir autant que voulu.
• Il faut donner un nom différent aux deux sources de fichiers pour pouvoir distinguer celles-ci dans les résultats

Dans la partie suivante nous allons parler d'opérateurs et nous allons revenir aux paramètres du processus Process Documents from Files pour choisir quel type de vecteur nous souhaitons créer.

Tokenize & définir les StopWords

Maintenant que nous avons notre processus Process Documents from Files (PDFF) au centre de notre espace de travail, et que celui-ci est relié en input et en output aux extrémités de cet espace, nous pouvons entrer dans ce processus et définir tous les sous-processus qui seront exécutés en son sein. Le input et le output se mettent en place en reliant à gauche inp (input) & wor (words) et à droite exa (exampleSet) & res (results). Ceci permettra aux données d'aller de la source à la destination.

Fig. 5 : Tokenize and Stopwords operators

Maintenant que nous sommes à l'intérieur de notre notre processus PDFF (en double cliquant dessus), nous pouvons définir deux opérations primordiales (Fig.5) :

1. Tokenize : afin de couper les fichiers textes en input, et d'extraire leur contenu sous forme de mot à mot
2. Filter StopWords : afin de ne garder que les mots "pertinents" (c'est à dire exclure les : LE; LA; LES; UN; ALORS, etc.). J'ai utilisé Filter StopWordsFrench puisque mes mots étaient en français.

Une des forces de RapidMiner est cette interface graphique qui, je dois l'avouer, devient quelque peut intuitive après les premières utilisations. Les input et les output ne sont pas rentrés en paramètre mais représentés sous la formes de lignes liant les différents opérateurs.

Voir les résultats

Si votre opérateur principal est connecté en entrée et sortie, et que dans lui-même, les opérateurs Tokenize et StopWords sont connectés comme le suggère la figure au dessus, vous devriez être prêts à lancer le processus générant vos résultats. Avant de cliquer bouton de lancement j'aimerais préciser que j'ai laissé le paramètre de type de vecteur par défaut. Ce paramètre vous permet de régler le type de vecteur devant être créé à l'issue du processus.

Si vous lancez le processus en laissant cette valeur (TF-IDF), RapidMiner vous présentera vos résultats de deux façons différentes : les onglets WordList et ExampleSet.

Note : Le TF-IDF "est une méthode de pondération souvent utilisée en recherche d'information et en particulier dans la fouille de textes. Cette mesure statistique permet d'évaluer l'importance d'un terme contenu dans un document, relativement à une collection ou un corpus". Wikipedia

Vue WordList

Fig. 6 : Vue WordList

Dans la vue WordList (Fig. 6) nous avons notre analyse d'occurrences sous la forme d'un tableau.

• La première colonne nous montre tous les mots trouvés dans les documents (saufs StopWords)
• La seconde colonne nous les attributs de chaque mot (dans mon cas je n'en ai pas spécifié, c'est égal au mot lui même)
• La troisième colonne nous montre le nombre total d'occurrences (combien de fois le mot a été trouvé au total)
• La quatrième colonne nous montre le nombre total de documents dans lesquels on peut trouver le mot
• Les colonnes suivantes nous montre combien de fois le mot a été trouvé dans chaque répertoire

Ceci nous montre déjà les termes les plus occurrents, dans l'un et l'autre corpus, et permet déjà de vérifier si un mot commun à forte occurence dans les deux corpus existe.

Vue ExampleSet

Fig. 7 : ExampleSet View

Fig. 8 : Charts view types

Dans la vue ExampleSet (Fig. 7) nous avons un menu à gauche avec cinq onglets :

• Le premier onglet est une Vue d'ensemble du processus. Nous pouvons y trouver chaque répertoire ou corpus, chaque document traité et quelques autres informations.
• Le second nous montre des Statistiques relatives aux données traitées.
• Le troisième et quatrième onglet nous permettent de générer des charts ou graphiques afin de visualiser les résultats
• Le cinquième onglet permet à l'utiliseur d'ajouter des notes à son processus.

Note : La Fig.8 montre quelques possibilités de "charts" proposées par RapidMiner.

Exporter les résultats

Lorsque l'on souhaite exporter ses résultats directement depuis RapidMiner, chaque extension de RapidMiner dictera les possibilités de sorties. Dans notre cas, après avoir miné du texte, les données seront disponibles de façon différente selon la vue dans laquelle l'utilisateur se trouve. Oui l'exportation de données n'est au final qu'une capture de la vue selectionnée.

• La vue WordList nous permettra d'exporter le tableau en image (png, svg, jpg, eps, pdf), de l'imprimer ou même de copier son contenu dans un document Excel, Classeur ou Google Drive.
• La vue ExampleSet permet également de copier/coller des données depuis le logiciel, de l'importer et de l'exporter en tant qu'images aux formats ci-dessus

Miner des "Tweets" et les analyser

Introduction

RapidMiner Studio est capable à lui seul d'aller puiser dans Twitter et d'autres réseaux sociaux pour y puiser du contenu. Cependant cette fonctionnalité est non seulement reservée à la version payante du logiciel, mais elle nécessite en plus l'achats de crédits et l'activation des extensions Cloud, elles aussi payantes. J'ai donc choisi d'utiliser un service tiers pour l'extraction de tweets depuis Twitter.

Extraction des Tweets

Fig. 8 - Connexion entre Zapier, Twitter et GoogleDrive

Fig. 9 - Paramètres de recherche des tweets

Afin de construire notre corpus de texte, il nous faut obtenir sous n'importe quelle forme les tweets nous intéressant. Parmi tous les services tiers, beaucoup ne sont pas maintenus à jour ou n'existent plus et il est parfois difficile de trouver un service fonctionnant encore et qui sois gratuit. J'ai trouvé et décidé d'utiliser Zapier qui connecte les web-apps que vous utilisez afin de déplacer vos données ou créer des automatismes.

Pour notre tâche, j'ai connecté Twitter - en me connectant à mon compte Twitter personnel - à Google Drive - également en me connectant. J'ai ensuite spécifié un hashtag (#edtech) et demandé à Zapier de sauvegarder chacun des tweets contenant cette valeur dans un fichier texte individuel, dans un dossier sur mon compte Google Drive. Après quelques heures, des centaines de tweets avaient déjà été enregistrés, après quelquesjours c'était près de quatre mille tweets qui étaient là. Les screenshots proviennent d'une analyse sur quelques centaines de tweets.

Une fois que vous avez un nombre suffisant de tweets, vous pouvez télécharger votre dossier contenant tous vos tweets. Il faudra les placer quelque part sur votre ordinateur, afin de pouvoir les importer dans RapidMiner.

Transformation de données

Maintenant que l'on a notre corpus dans un répertoire, nous pouvons procéder et paramétrer ce répertoire en tant qu'input dans notre processus. J'ai créé trois processus différents, chacun d'eux composés des classiques Tokenize et FilterTokens pour ne garder que le contenu pertinent. La figure ci-dessous explicite ces processus.

Trois processus dans RapidMiner

Tout d'abord, concentrons nous sur le processus de couleur orange : Tweets processing

• Le bloc "Process Documents from Files" composé du Tokenize et StopWords comme vu précédemment
  • Tokenize ne garde que les mots commençant par le symbole # (les hashtags)
• ... et un convertisseur qui converti des mots en données visualisables (en exampleSet).

Si l'on regarde le processus "URL Processing" :

• il fonctionne exactement de la même façon
  • à l'exception qu'il ne garde que les liens, et donc les tokens commençant par http://
• ... et un convertisseur comme au dessus.

Finalement, le processus "Write excel process" est une solution alternative trouvée pour la visualisation des données. Mais j'y reviendrais un peu plus tard.

Data analysis

Figure 1 - Hashtags (sorted by "in documents" count, and alphabetically)

Once the process showed before is complete and valid, you can test it to see if data outputed is what you were waiting for. My process gets me three ExampleSets, as i had three ouput points connected. I will present now two of these ExampleSets and talk then about the third one, the Read Excel process.

Figure 2 - Most represented hashtags in a graph (equivalent hashtags and #edchat filtered)

My first process had as objective to show which hashtags were represented most, combined with #edtech hashtag. The "Tweets->DATA" ExampleSet show us that. You can see it in a data view (table) which can be sorted and in other ways like charts.

• Figure 1 shows the data view, we can there see all hashtags and the number of documents (tweets) in which they were.
• Figure 2 shows a graphic with most represented hashtags.

My last process, read Excel, is the easiest way I found to filter tokens depending on the "In documents" value. As some hashtags like #EdTech, #edTech, #Edtech were some of the most used hashtags, as I didn't used a case sensitive action to remove capital letters, and because de graph wasn't "viewable" due to the huge amount of different hashtags, I needed to filter my final data. I looked how to do it, and tried different ways, but didn't manage to do it. What I did is that I exported the data resulting from my "Tweets->Data" process, in a Microsoft Excel file. I then deleted all unwanted lines (equivalent hashtags and hashtags less represented) to keep only the most used hashtags. I created a process in RapidMiner that reads that file and outputs it's data : I then have filtered data, that can be showed.

• The figure 2 graphic is the result of the Read Excel process. It only contains the most used hashtags, and filters the "equivalents" hashtags. It is important to say also that the most used hashtag (#edchat) has also been removed to better view of the others hashtags.

Finally, my second process extracts links from the tweets, to see which kind of content could be behind the most tweeted links.

URL analysis

URL data sorted by "In documents"

As I said before I used RapidMiner to process my tweets and extract only the links. As I could not find a functionality in RapidMiner that allows me to ping an URL and to get it's real URL (all links in twitter are shortened with an URL Shortener) to be able, for example, to check which domains are more represented, I did it manually.

I kept only the five more tweeted URL's and checked them. Here they are :

• Humour picture about generational technology gap (Twitter.com, in 35 tweets)
• 9 traits of good digital citizens (Brilliant-Insane.com, in 35 tweets)
• Infography about digital citizenship (Twitter.com, 35 tweets)
• Insightsed which was unavailable (ressource limit is reached, in 29 tweets) on 17.12.2014 @ 15:30 UTC+1
• 5 Strategies to Reach At-Risk Students with Technology (EdtechMagazine.com, in 23 tweets)

Results and comments

Process tweets results

• First, I was able to see that capital letters are taken in consideration in tweets. We choosed #edtech hashtag, but others were used like #EdTech, #Edtech or #edTech.
• Secondly, the most used hashtag was clearly #edchat in nearly 700 tweets. Second was #education (132) and #ipaded (117) was third.

Process URL results

• We can see that in the top 5 links, two of them target to status on Twitter with images. One is an infography about digital citizenship, and the other one is a funny picture.
• We can see that the three other links are website articles about subjects between education and technology, what our hashtag is used for.

Comments

This process has the main objective of showing how we work with data in RapidMiner. Of course I only explored a very small amount of it's functionalities and strengths. I think that the process that processes tweets could be much better : it could analyse hashtags that are together in a tweet, could analyse how many hashtags are used, on average, in every tweet. I could also cross the hashtags represented in #edtech tweets with the ones represented in #edchat tweets for example.

As said before, the process treating links could be more automatised : it could resolve "real domains" automatically, and we would be able then to count or mesure which articles or even domain names (websites) are more represented.

Finally, it was sometimes pleasant to work with RapidMiner, sometimes not. It's own structure is kind of easy to understand and use once you understand it, and the visual input-output points, the inclusive documentation that gives you information about the data that can enter and exit a "module" help a lot when you're beginning. Rapidminer also allow to do use full version of the software, for a limited time, which is very positive.

Unfortunately some actions are not easy to find (as the Zoom out action, that only can be accessed clicking on a graph with the mouse and dragging the mouse upper-left), and it's kind of difficult to navigate in the build-in "modules" and find the one you need for an operation.

Liens

Officiels

• Site officiel de RapidMiner. On y trouve des tutoriels vidéo.
• Le Wiki RapidMiner
  • (utiliser la recherche ou "All pages" car la page d'accueil n'incluait à ce jour pas de liens de navigation.)
• Groupes de support pour RapidMiner (eng) -- Data Mining, ETL, OLAP, BI. Voir aussi cette entrée wiki

Obtenir RapidMiner

• Télécharger chez Source Forge
• Télécharger sur le site officiel

Documentation / Tutoriels (en anglais)

• RapidMiner - Official Ressources
• RapidMiner User Manual (v6)
• RapidMiner (Wikipedia)

• Assignment 1: RapidMiner (Alex) (Text Mining, Brigham Young University)
• Stanford University Lane Medical Library article "What is RapidMiner?"
• Opinion Mining with RapidMiner - A Quick Experiment