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aux technologies Esri

Introduction à ArcGIS Knowledge


Depuis sa sortie dans ArcGIS Enterprise 10.9.1 en décembre dernier, ArcGIS Knowledge suscite un intérêt croissant et fut d'ailleurs un des principaux thèmes technos de la UC Esri en juillet dernier à San Diego. J'ai eu l'occasion d'évoquer rapidement sur ce blog cette nouvelle capacité d'ArcGIS lors des sorties des versions 10.9.1 et 11.0 d'ArcGIS Enterprise. Les bases de données orientées graphes et les graphes de connaissance ArcGIS (ArcGIS knowledge graphs) vont vous aider à modéliser les relations qui existent entre différentes données pour bénéficier de nouveaux types d'analyse et améliorer vos workflows opérationnels et prendre de meilleures décisions. Je vous propose une introduction à ces nouvelles capacités du système ArcGIS.


Le contexte

Les entreprises ont aujourd'hui la capacité de collecter des données dont la volumétrie est croissante et une structure de plus en plus variable. Plus la diversité et la volumétrie de ces données est important et plus les organisations ont des problèmes pour organiser, stocker et comprendre ces données dans leur contexte et comment elles sont liées les unes aux autres. Les entreprises qui gèrent des chaînes logistiques, les gestionnaires de flottes de véhicules, les compagnies aériennes... analysent de vastes réseaux de transport avec d'innombrables composants et variables afin de calculer des itinéraires optimum et la répartition de leurs équipements pour optimiser leurs services en termes de rapidité, d'efficacité et de coût. Les entreprises pétrolières et gazières doivent tenir compte des risques et des contraintes associées à une myriade de facteurs, notamment les types d'équipements, les outils, les fabricants, les emplacements, les conditions d'exploitation, le personnel, etc. 


A une époque où le e-commerce, les marchés de matières premières ou de produits manufacturés sont au cœur des stratégies économiques des entreprises, il devient essentiel de pouvoir identifier, comprendre et anticiper les comportements qui peuvent influencer les échanges et les cours associés. 


Dans un monde où la circulation des capitaux est toujours plus rapide, complexe et mondialisée, il est indispensable de disposer d'outils permettant d'analyser les flux financiers. Cela permettra, par exemple, de détecter des transactions frauduleuses ou suspects dans des contextes de police financière ou simplement de comprendre des tendances et des stratégies dans un contexte d'intelligence économique.


Pour des problèmes de cette ampleur et de cette complexité, il est essentiel d'avoir la capacité de créer des graphes de connaissances et de mener des analyses de graphes ou des enquêtes. L'analyse graphique consolide les données provenant de plusieurs sources différentes (pensez à tout, des transactions de commerce électronique aux publications sur les réseaux sociaux) et crée un réseau de relations entre différentes entités qui peuvent révéler des modèles que nous ne pourrions pas voir autrement. Et pour la première fois, Esri propose un outil de graphe de connaissances qui peut être implémenté directement dans n'importe quel environnement ArcGIS Enterprise existant : la toute nouvelle extension de type d'utilisateur ArcGIS Knowledge.


Qu'est-ce qu'ArcGIS Knowledge ?

ArcGIS Knowledge est un logiciel de graphes de connaissances pour les organisations qui ont besoin de gérer, explorer et analyser ensemble des données spatiales, non spatiales, non structurées et structurées pour accélérer la prise de décision. Le principe est simple, il consiste à modéliser des entités et des relations entre ces entités. 

Les entités (appelées aussi parfois "nœuds") peuvent être des objets physiques (usines, vannes, transformateurs, gares, infrastructures, arbres, ...) ou abstraite (personnes, transactions financière, posts sur un réseau social, produits, événement, ...). Les entités peuvent avoir une localisation géographique ou non.

Les relations décrivent les liens entre les entités. Ces entités peuvent être de même type (par exemple la relation "a commandé à" entre deux entités de type "entreprises") ou de types différents (par exemple la relation "a livré" entre les entités "fournisseurs" et les entités "usines"). 

Les entités et les relations peuvent être décrite par des attributs (dont des documents et autres fichiers).


Beaucoup plus qu'un simple outil de base de données orientée graphe, ArcGIS Knowledge intègre toutes les capacités d'analyse et de restitution graphique (les graphes) mais aussi géospatiale (les cartes) pour prendre en charge les deux aspects (graphe et géographie) à tout moment dans l'exploration des données, la création d'investigations collaboratives, l'analyse des relations et le partage avec toute l'organisation. En résumé, ArcGIS Knowledge permet de disposer des outils et des algorithmes d'analyse des bases de données de graphes tout en exploitant ces données de manière cartographique en les croisant avec les autres données du SIG, et ça c'est très puissant dans de nombreux cas d'usage.


Que peut faire ArcGIS Knowledge ?

1. Gérer ses graphes de connaissance
Avec ArcGIS Knowledge, vous pourrez créer et gérer au quotidien des données de graphes à l'aide du Graph Data Store ArcGIS clé en main avec un modèle de données flexible entièrement intégré à votre ArcGIS Enterprise. Exposés en Rest comme tous les autres services web ArcGIS, les données des graphes de connaissances sont également exploitables via des applications "sur étagère" comme ArcGIS Pro (création, mise à jour, chargement, ...) ou Data Interoperability.

Interface ArcGIS Pro pour le chargement et de consultation des données
des graphes de connaissance d'ArcGIS Knowledge


Charger des données dans un graphe de connaissance ArcGIS


2. Analyser ses graphes de connaissance

Grace à ArcGIS Knowledge, vous pourrez interroger les entités et leurs relations pour effectuer une analyse des liens et trouver des tendances, rechercher des anomalies, estimer calculer la centralité de certaines entités, représenter des hiérarchies, ... ou encore calculer les plus courts chemins entre des centres de production, des personnes, des lieux, des événements, ... à l'aide d'outils spécifiques dans ArcGIS Pro ou des requêtes très ciblées et ultra-performantes depuis un poste bureautique et le web grâce à l'implémentation du langage standardisé OpenCypher.


Exemple d'analyse de graphe (ici une analyse de centralité) dans ArcGIS Pro

Exemple de requête OpenCypher exécutée depuis ArcGIS Pro sur un graphe de connaissance


3. Explorer visuellement et interactivement ses graphes de connaissance

ArcGIS Knowledge offre plusieurs façons d'explorer et d'étudier les données de graphes. De manière classique via des diagramme de graphes interactifs ou de manière connectée à des cartes. Dans ce cas, l'utilisateur peut interagir avec la carte (filtrer, sélectionner, ...) et actualiser automatiquement les diagrammes de liens, les tables, les histogrammes associés... et inversement.

Exemple d'analyse de graphe purement graphique

Exemple d'exploration interactive de graphe combinant cartographie, graphique et table de centralité


On notera que pour l'instant ArcGIS Pro est l'application cliente "sur étagère" pour exploiter ces 3 grandes familles de capacités d'ArcGIS Knowledge. Cependant, ArcGIS Knowledge est avant tout une capacité serveur et les développeurs d'applications web ou natives peuvent utiliser l'API Rest pour interagir avec les graphes de connaissance. L'API JavaScript 4.24 offrira les classes permettant l'interrogation (en OpenCypher) des graphes de connaissance et les autres composants pour la mise à jour et pour leur rendu graphique.


Architecture d'ArcGIS Knowledge

Pour être plus concret, parlons rapidement de l'architecture d'ArcGIS Knowledge. Pour que les membres de votre organisation puissent créer, mettre à jour et utiliser des graphes de connaissances dans ArcGIS Enterprise, vous devez disposer d'un déploiement ArcGIS Enterprise de base (10.9.1 ou plus récent). Vous déployez ensuite le rôle server "ArcGIS Knowledge Server" (qui implémente les services web pour le chargement, la mise à jour, interrogation, l'analyse et la diffusion des graphes de connaissance) et le "Graph Data Store ArcGIS" qui est la base de données orientée graphe hébergeant les données des graphes de connaissance).

Il est recommandé de deployer 2 sites ArcGIS Server. Le premier site sera évidemment dédié au serveur d’hébergement du portail ArcGIS Enterprise, il correspond à un déploiement de base. Le second site sera le site du role serveur ArcGIS Knowledge Server. Une machine supplémentaire est recommandée pour le Graph Data Store.



Modèle de licence d'ArcGIS Knowledge

Comme tout rôle serveur, ArcGIS Knowledge est une licence optionnelle qui complète votre licence ArcGIS Enterprise. Une fois cette licence associée à votre site ArcGIS Knowledge Server, et après l'avoir fédéré à votre portail ArcGIS Enterprise, votre portail offrira les capacités ArcGIS Knowledge. Il suffira de donner les privilèges correspondant aux utilisateurs ayant besoin de créer ou mettre à jour des graphes de connaissance.


Pour aller plus loin sur ArcGIS Knowledge

En attendant les ateliers techniques de la conférence utilisateur [Live +] SIG2022, je ne peux que vous indiquer des vidéos de démonstration en anglais mais elles sont déjà très intéressantes pour un premier aperçu :


Pour aller plus loin, vous pourrez consulter l'aide en ligne d'ArcGIS Pro et d'ArcGIS Enterprise (en français) pour découvrir les concepts de base.

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