Motivação: inundação de informação. Data warehouse. Inteligência computacional aplicada em finanças, comércio e indústria

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1 Programa de Especialização em Inteligência Computacional Motivação: inundação de informação Morrendo de sede por conhecimento em um oceano de dados Inteligência computacional aplicada em finanças, comércio e indústria Parte I: Data mining e data warehouse Leandro dos Santos Coelho Pontifícia Universidade Católica do Paraná PPGEPS - Pós-Graduação em Engenharia de Produção e Sistemas Laboratório de Automação e Sistemas, Curitiba, PR, Brasil Homepage: Problema de análise de dados para tomada de decisão: BD da AT&T: 100 TBytes BD da Wal-Mart: 20 milhões de transações por dia Data Warehouse da Mobil: armazena 100 TBytes BD da NASA Earth Observing System: recebe de satélites 50 GBytes/hora 2 Data warehouse Data Warehouse x Operação de DBMS É um repositório de múltiplas fontes de dados heterogêneas, organizado num mesmo site sob um esquema unificado, com o objetivo de facilitar tomadas de decisões gerenciais. A tecnologia de data warehouse inclui limpeza dos dados, integração dos dados e um processo analítico on-line (OLAP). 3 4

2 Características dos produtos de OLAP acessar dados de um conjunto de base de dados permitir ao usuário especificar que elementos de dados extrair permitir ao usuário selecionar um subconjunto de dados para análise definir tabelas com múltiplos níveis criação de gráficos Cubo Um depósito multidimensional para resultados de busca pré- calculados e informação 5 6 Produtos Localização Dimensão Um atributo estrutural de um cubo que atua como um índice que atua para identificação de valores em uma matriz multidimensional. Se todas as dimensões tem um membro simples slecionado então um célula simples é definida. Produtos China China Peru Peru Japão Japão Itália Itália Localização Café Maça Chá Feijão Janeiro Fevereiro Março Membros Um nome discreto ou identificador utilizado para identificar a posição de um item de dado e descrição com uma dimensão. 7 8

3 Produtos China China Peru Peru Japão Japão Itália Itália Localização Café Maças Chá Feijão January Janeiro Fevereiro Sem1 Sem2 Março Segunda Terça AM PM Sem3 Fevereiro Março Hierarquia Relações de pai-filho com a dimensão. Um membro apresentado em detalhes de uma dimensão é o de nível mais baixo em sua hierárquia Produtos China China Peru Peru Japão Japão Itália Itália Localização Café Maça Chá Feijão Janeirom Sem1 Sem2 Fevereiro Sem1 Sem2 Março Nível Posição com uma hierarquia. Isto é, Janeiro e Fevereiro estão no nível Mês do Segunda, Terça estão no nível Dia 9 10 Produtos China China Peru Peru Japão Japão Itália Itália Localização Café Maças Chá Feijão R$4,25 Medidas Dados numéricos de interesse. Isto é, quantidades, valores de venda Exemplo de uma arquitetura integrada outras fontes Operacional BDs Metadados Extrai Transforma Lê Atualiza Monitor & Integrador data warehouse Servidor OLAP Serve Análise Busca Relatórios Data mining Janeiro Fevereiro Março data marts 11 Fontes de dados Armazenamento de dados Máquina OLAP Front-End 12Tools

4 Business intelligence Principais características - retirar dados de diversas fontes e integrá-los - analisar dados - usar hipóteses em busca de relações de causa/efeito - transformar dados em informação dados operacionais tais como: Arquitetura de Business intelligence data mart snapshot snapshot cubo multidim. usuários de negócios Propósito de Business intelligence Data Mining e Business intelligence Tomar decisões melhores mais rapidamente Potencial incremento para o suporte a decisões em negócios Tomada de decisão Usuário final Apresentação dos dados Analista de negócios Business Intelligence Técnicas de visualização Data Mining Descoberta da informação Analista de dados Converter dados em informação Usar um procedimento claro de tomada de decisão 15 Exploração de dados Análise estatística, acesso ao BD e relatórios Data Warehouses / Data Marts OLAP, MDA Fontes de dados Artigos, Arquivos, Sistemas de BD, Provedores de informação Analista de BD 16

5 Exemplo de conhecimento extraído " Banco de dados de lojas de produtos eletrônicos " OLAP Quantos videogames do tipo XYZ foram vendidos para o cliente ABC na data dd/mm/aaaa? Data mining (mineração de dados) Se (idade < 18) E (profissão = "estudante") Então (compra= "videogame") (90%) Utilidade: estratégias de marketing. Data mining: um procedimento de descoberta de conhecimento Data mining núcleo do procedimento de descoberta de conhecimento limpeza dos dados data warehouse dados de tarefas relevantes seleção integração dos dados avaliação de padrões data mining 17 base de dados 18 Evolução Perguntas Tecnologia Disponível Coleção de dados 1960 Acesso aos dados 1980 Qual foi meu rendimento total nos últimos cinco anos? Qual foi meu rendimento no Brasil no último janeiro? Computadores, fitas, discos RDBMS, SQL, ODBC Características Retrospectiva, Dados estáticos como resposta Retrospectiva, dados dinâmicos a nível de registros como resposta O que é data mining? Data mining (conhecimento descoberto de dados) Extração de padrões interessantes (não-trivial, implícito, desconhecido previamente e útil potencialmente) ou conhecimento de uma grande quantidade de dados Data Warehousing & suporte a decisão 1990 Data Mining Atualmente Qual foi meu rendimento no Brasil no último janeiro? Do sul até o nordeste? Porque alguns produtos são mais vendidos na região sul? Processamento analítico on-line, banco de dados multidimensionais, Data Warehousing Algoritmos avançados, computadores multiprocessados, BD grandes e poderosos Retrospectiva, dados dinâmicos em múltiplos níveis como resposta Retrospectivo, Informações (perspectivas) como resposta Nomes alternativos Knowledge discovery (mining) in databases (KDD), knowledge extraction, data/pattern analysis, data archeology, data dredging, information harvesting, business intelligence, etc

6 Porque data mining? Aplicações potenciais Análise de dados e suporte à decisão Análise de dados e gerenciamento Marketing direcionado, gerenciamento do relacionamento com os consumidores, análise de mercado, perfil de consumidor Análise de risco e gerenciamento Previsão, controle de qualidade, análise competitiva Detecção de fraudes e detecção de padrões não-usuais (outliers) Outras aplicações Mineração de textos (novos grupos, , documentos) e Web mining DNA e análise em bioinformática 21 Porque data mining? Aplicações potenciais Vendas - identificar padrões de comportamento dos consumidores - encontrar características dos consumidores baseado na região demográfica - prever quais consumidores serão atingidos nas campanhas de marketing Finanças - detectar padrões de fraudes no uso dos cartões de crédito - identificar os consumidores que estão tendendo a mudar a companhia do cartão de crédito - identificar regras de estocagem a partir dos dados do mercado - encontrar correlações escondidas nas bases de dados 22 Porque data mining? Aplicações potenciais Seguros e Planos de Saúde - determinar quais procedimentos médicos são requisitados ao mesmo tempo - prever quais consumidores comprarão novas apólices - identificar comportamentos fraudulentos Medicina - caracterizar o comportamento dos pacientes para prever novas consultas - identificar terapias de sucessos para diferentes doenças 23 Análise corporativa e gerenciamento de risco Planejamento de finanças e acesso à avaliação análise do fluxo de pagamentos e previsão análise de contingência para avaliação análise cruzada e análise de séries temporais Planejamento de recursos resumo e comparação dos recursos e gastos Competição monitorar competidores e direções do mercado agrupar consumidores em class e um procedimento de preços baseado em classes configurar estratégias de preços em um mercado competitivo 24

7 Processo integrado da cadeia de suprimentos (supply chain) Empresas representativas (em cadeia de suprimentos) que usam data mining lojas em 6 países; 3500 fornecedores (data warehouse com 7,5 Tbytes de informações atualizadas continuamente) ComputerWorld, Maio Empresas representativas (em cadeia de suprimentos) que usam data mining Empresas representativas (em cadeia de suprimentos) que usam data mining data warehouse com 1 Tbyte de informações atualizadas continuamente Datamation, Maio Exame,

8 Empresas representativas (em cadeia de suprimentos) que usam data mining Detecção de fraudes e mineração de padrões não-usuais Abordagens: clustering construção de modelos para fraudes, análise de outlier Telephony, Janeiro Aplicações: serviço de cartão de crédito, telecomunicações Gerenciamento financeiro: transações financeiras suspeitas Telecomunicações: fraudes em chamadas telefônicas Modelo de chamada telefônica: destino da chamada, duração, hora do dia ou semana. Padrões de análise que desviam de uma forma esperada 30 Anti-terrorismo Empresas com aplicações de data mining Exemplo: Bank of America Em 2002, o mercado de data-mining/business intelligence era de $486 milhões. Worldwide Business Intelligence Forecast and Analysis, (Dan Vesset, IDC, June 2003) Engenharia Biomédica: sequ. DNA / projeto genoma Telecomunicações (monitoramento customizado de terra e linhas telefônicas móveis): AT&T, MCI, Verizon Dados geoespaciais: U.S. National Spatial Data Infrastructure Dados climáticos e ecosistemas (satélites de observação da Terra): NASA Negócios: IBM (IBM s Data Abstraction Research Group; exemplos são os sistemas ATM-SE e UPA) Astronomia: Sloan Digital Sky Survey ( gera 5TB de dados anualmente 31 32

9 Sistemas de data mining Funcionalidades do data mining Descrição de conceitos: caracterização e discriminação Generalizar, sumarizar, e contraste de características de dados Associação (correlação e causalidade) Classificação e previsão Construir modelos (funções) que descrevem e distinguem classes ou conceitos para previsões futuras Apresentação: árvores de decisão, regras de classificação, redes neurais Prever alguns valores numéricos desconhecidos ou perdidos Principais técnicas de data mining árvore de decisão regras associativas descoberta de regras ID3 (Quinlan, 1986) C4.5 (Quinlan, 1992) (Agrawal, Imielinski, e Swami, 1993) (Platetsky-Shapiro, 1991)

10 O custo para empregar novas ferramentas analíticas começará a ser proibitivo para as empresas Inteligência artificial Sofisticação analítica Data Mining OLAP Núcleo de usuários Consulta & Relatório Distribuição de relatórios estático HTML relatório visão Tendência Número de usuários Organizações adaptarão uma plataforma simples e integrada para suportar a maioria das necessidades de Business Intelligence Vendedores e ferramentas de data mining Vendedores e ferramentas de data mining

11 Desenvolvedores nacionais de data mining Desenvolvedores nacionais de data mining

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