L'Atelier de cartographie

L’Atelier de Cartographie

Plate-forme Ingénierie de la connaissance (PIC) – INIST-CNRS
Plate- Ingé INIST-

Franck Ghitalla, Analyse de données et Cartographie


Plate-forme Ingénierie de la connaissance (PIC) – INIST-
CNRS

1) Objectifs


Objectifs de l’Atelier

L'Atelier de Cartographie est un lieu ouvert d'expérimentation et de prototypage de systèmes d'information dédiés à l'observation,
l'exploration et l'intervention sur les réseaux ouverts, dynamiques et à grande échelle. En particulier, il vise à développer des dispositifs
cartographiques expérimentaux dédiés à différents univers documentaires (publications en IST, BDD, web, flux…) mais aussi à tous les
univers complexes auxquels sont associés des données informatisées : gènes et structures du vivant, espèces animales et biodiversité,
composants de biotopes et environnement, acteurs sociaux et organisations sociétales. Il est placé sous l’autorité d’INIST-Diffusion.

L'Atelier est un lieu de fertilisation croisée de processus qualitatifs (expertise, méthodologie de la
recherche, dimension épistémologique de la construction des connaissances) et de processus quantitatifs
(ingénierie informatique du traitement automatisé) mis à contribution dans la production d'outils de synthèse
et de réduction de la complexité à base de graphes. L'Atelier repose sur une démarche d'innovation
ouverte et ascendante, en particulier en pratiquant une démarche participative de design technologique
basée sur l’accompagnement des chercheurs dans leurs explorations des territoires numériques.

Enfin, l'Atelier entend participer pleinement à l'essor actuel des NetWork Sciences, autant pour le
renouvellement des paradigmes scientifiques qu'elles inaugurent que pour l'ingénierie heuristique
qui les accompagnent. L'Atelier s'attache notamment à valider son activité autant par
l'argumentation théorique que par l'efficience technique et/ou l'utile socialement dans une
démarche de conception de services appliqués au monde économique, à la recherche et à la
société civile.

Au final, il s'agit d'incarner à l'écran (ou de "donner matériellement corps") des objets de science jusque là abstraits (topologie hypertexte du
web), implicites (réseaux sémantiques, réseaux sociaux, circuits de financements...) ou difficiles à réduire (controverses sociétales, opinion
publique, situations de crise...). Les productions de l’Atelier s’inscrivent donc naturellement au registre des outils d’observation et de veille,
des outils de communication et de valorisation de la recherche, des outils d’aide à la décision et peuvent intégrer des stratégies
d’intervention sur les réseaux.


Contexte de l’Atelier

La construction des connaissances à l’heure des réseaux distribués
ré distribué

L'Atelier contribue au développement scientifique et technologique de systèmes d'information, de méthodes et d'interfaces dédiés à des problématiques transversales
à l'activité de recherche : l'analyse de l'information numérique et à sa circulation en réseaux ouverts, les modalités renouvelées de la construction des connaissances
dans des univers distribués et dynamiques et, enfin, l'étude des acteurs et des communautés qui les peuplent.

Le travail de production cartographique de l'Atelier s'inscrit donc au carrefour d'un contexte d'innovations technologiques actuelles (distribution, systèmes multi-
sources, fusion/corrélation de données hétérogènes) et d'un contexte scientifique nouveau marqué par l'orientation pluri/interdisciplinaire de la recherche et les aspects
fédératifs de sciences comme celles de l’environnement, du vivant, de la complexité et/ou de thématiques transversales stratégiques comme les nanotechnologies, les
biotechnologies ou les énergies renouvelables. En outre, certaines productions tenteront aussi de rendre compte de la place qu'occupe la société civile dans le
paysage actuel de l’information et de ses sources actives.

L’Atelier participe dans le cadre des projets menés par la Plate-
mené Plate- L’Atelier participe à l’accompagnement technique et méthodologique
mé
forme PIC aux travaux de conception et au développement de
dé de l’activité scientifique développée par la plate-forme Ingénierie des
l’ activité dé veloppé plate- Ingé
systèmes d’information multi-sources et à la valorisation du
systè d’ multi- Connaissances
patrimoine informationnel de l’INIST…
l’ INIST…
L’OBSERVATION
SOURCES TECHNIQUES De propriétés statistiques de corpus numérisés
BDD scientifiques L’identification de patterns relationnels
Corpus de revues (Hermès, Le Temps des Médias…) La construction d’indicateurs liés aux contenus, aux formes techniques ou aux
Web (sources propres crawlées, bases search engines EXALEAD, traces sociales
Linkfluence…)
Bases brevets LA MODELISATION
Bases termes/concepts (TermSciences) De structures informationnelles
Bases de connaissances personnelles ou collectives (bookmarks, documents d’architectures documentaires
numériques de travail, personnels, listes d’objets…) de phénomènes de flux et/ou d’évolution temporelle
Traces d’usages (statistiques, logs, signatures…)
L’INTERVENTION
CHAMPS THEMATIQUES Dans le cadre d’une politique d’édition ou de publication
Acteurs et organisations de la société civile Pour l’aménagement des territoires numériques (visibilité, organisation de
Figures contemporaines de la science (émergence de problématiques thématiques)
transversales, éthique, institutions et communautés d’acteurs…) Connexion, accompagnement de communautés d’acteurs
Espace(s) public(s) en réseau, opinion publique
Projets politiques d’intervention sur les territoires numériques


Activités/Fonctionnement

La production d’interfaces cartographiques dédiés aux systèmes d’information et aux données des systèmes complexes
constitue l’objectif générique de l’Atelier de Cartographies. Sa réalisation s’appuie sur cinq principes :

Développer une démarche expérimentale
dé expé
L’exploration de pistes inédites en matière de design technologique constitue l’activité centrale de l’Atelier. Certaines seront incertaines, d’autres
pertinentes en vue d’une exploitation en termes de produits ou de services. L’Atelier est un lieu intermédiaire entre recherche, développement et
services valorisables.

Accueillir de projets innovants en Systèmes d’Information et en IST
Systè d’
Les activités de l’Atelier intègreront aussi bien des moyens et des compétences internes à l’INIST, à l’INIST-Diffusion qu’à des porteurs extérieurs de
projets innovants en systèmes d’information.

Intégrer des partenaires industriels et privés
Inté privé
Les activités de RetD de l’Atelier se développeront en coopération étroite avec les partenaires industriels d’INIST-Diffusion, comme actuellement
EXALEAD et Linkfluence de façon à promouvoir un réseau d’acteurs en technologie de l’information orientés vers la conception des systèmes
d’information de demain.

Parier sur le design participatif
Les systèmes ou les prototypes développés dans l’atelier seront construits sur la base d’une coopération avec les usagers finaux : le principe du
design participatif et de l’implication des partenaires permet ainsi de nourrir la technologie d’une dimension qualitative (expertise, profils d’usage,
communauté d’intérêts, secteur industriel…) et de la profiler pour des usages opérationnels.

Contribuer aux NetWork Sciences en France et à l’international
L’Atelier participera à des activités de recherche opérationnelle, notamment en organisant une séance hebdomadaire ouverte à des partenaires
académiques autour de la conception d’outils, d’interfaces et de méthodes pour les Network Sciences.

En outre, L’Atelier développera une politique de partenariat international avec les universités et les chercheurs américains qui se montrent très
sensibles au développement de technologies dédiées aux Network Sciences (notamment autour du projet open-source GEPHI et de projets de
publication aux ACM et IEEE).


CNRS

2) Ingénierie,
Network Sciences,
Interfaces


Atelier de Cartographie
Ingénierie, Network Sciences, interfaces
Ingé

Le web représente un défi pour l’étude des architectures documentaires :
distribué, à grande échelle et dynamique dans le temps, il doit être exploré
comme un espace inédit pour en comprendre la structure et les propriétés
mais aussi pour en proposer des modèles exploitables aux usagers.

L’exploration scientifique et expérimentale des propriétés des masses de
données distribuées, ou de tout système complexe, ouvre ainsi sur des pistes
d’innovation technologique, des outils, des méthodes ou des services qui
pourront accompagner demain les usagers, autant experts que publics, dans
des tâches de management de l’information, de veille stratégique ou d’aide à
la décision.

L’Atelier de cartographie privilégie une approche par les graphes et leur visualisation pour explorer le web et les
systèmes complexes. Les graphes représentent des pivots entre, d’une part, les données accumulées sur le web, les
intranets, les BDD…et, d’autre part, les interfaces graphiques de manipulation et d’exploration.

Comme instrument d’exploration, les interfaces cartographiques à base de graphes ouvrent sur des dispositifs
novateurs de visualisation et d’interaction avec les masses de données, et révèlent souvent des propriétés de corpus
jusque-là inaperçues, implicites ou sous-jacentes.


Ingé

Les systèmes d’information, les masses de données, les systèmes complexes vivants, techniques ou sociaux constituent
aujourd’hui l’espace d’investigation privilégié des NetWork Sciences (cf.bibliographie). Le web et tous ces systèmes
peuvent être explorés comme des « E-cosystems » réglés par une évolution et des régularités fortes (strong
regularities). Distribution des contenus, structure hyperliée, traces d’usage, interactions entre composants s’y mêlent à titre
de dimensions constitutives, sans oublier les « lois d’expansion » qui les gouvernent (network dynamics).

La visualisation de graphes relationnels et la manipulation de leurs dimensions permettent de produire des « vues »
originales sur les données. En particulier, il s’agit d’identifier des patterns statistiques ou des saillances visuelles
associées aux corpus explorés. C’est le principe d’une géographie de l’information nourrie de problématiques théoriques en
Network Sciences et qu’il s’agit en même temps de rendre tangible à des usagers (knowledge mapping tools).

Distances, Densité, diamètre Corrélation contenu/structure
Modèles topologiques, power-law, random/regular graphs Topical localities
Hubs/Authorities, structure d’agrégat focus crawling

Clusters, hiérarchies et ranking Dynamics/evolution of networks
Voisinage, centralité/périphérie, inclusion Topic Detection and Tracking (TDT)
Communautés compétitives Time Series vizualisation/graphical tracking
of information flow


Ingé

INTERFACE, DONNEES, EXPLORATION DE CORPUS

L'Atelier vise à développer le cadre méthodologique et les
outils techniques d'un processus d'exploration de grande
masses de données (systèmes ouverts, dynamiques et
diversement structurés). A ce titre, les interfaces numériques
à base de graphes ou cartographiques constituent des
espaces puissants de synthèse de l'information mais aussi,
parallèlement, d'exploration dynamiques des données.

Au delà, l'Atelier intègre à l'activité de production d'interfaces
cartographiques l'ensemble de la chaîne qui constituent les
systèmes d'information : outils et méthodes d'extraction des
données (crawlers, A.P.I., recueil manuel et semi-
automatique...), archivage et indexation des données,
algorithmes et filtres de traitement.

Les interfaces cartographiques produites seront donc le
résultat d'un processus supervisé d'exploration et de
transformations successives de données où alterneront
phases de synthèse et de phases de manipulation
orientées vers la recherche de patterns robustes.


CNRS

3) Cycle de production,
visualisations,
systèmes associés


Processing / Cycle de production
La production d’interfaces cartographiques relève d’un processus décomposable schématiquement en trois phases principales : l’extraction des données (BDD et fonds propres
INIST, sources externes via des API, sources qualifiées manuellement, web crawling…issus de différents domaines comme les réseaux sociaux, les programmes informatiques,
gènes, liens hypertextes, distributions statistiques sur des mots-clef, données d’usage…) et enfin la construction cartographique qui comprend à la fois la sélection de « vues »
sur les données et le travail sémiologique de mise en forme.

A) Types de données
Extraction, sources expérimentales, domaines scientifiques

Retours de cycles
B) Types de Méthodes d’exploration/conception

Traitement, filtrage et enrichissement des données

C) Classes de cartographies de l’information
Interfaces, spatialisation et production de vues sur les données


Types de visualisation et systèmes associés
systè associé

Sources expérimentales, domaines scientifiques

Données web
Donné Réseaux sociaux Gènes, pathologies BDD scientifiques


systè associé

Sources expérimentales, domaines scientifiques

Les A.P.I. permettent d’interroger de grandes bases de
données structurées, processus indispensable pour
produire des cartographies sur de grandes masses
d’informations. C’est le cas, notamment, des API
dédiées aux search engines comme EXALEAD
(partenaire de l’Atelier) qui compte plus de 16 milliards
de références en base web.

Dans le cadre d’un partenariat comme avec
EXALEAD, on peut aussi développer une série d’API
complémentaires entre elles et mobilisables sur
différents sujets ou à différentes occasions. Sur les
sujets de controverses « science-société », les API
Exalead sont indispensables pour produire des
« photographies de l’opinion » à grande échelle en
prenant en compte, parmi les données web, aussi bien
les contenus des pages que les liens hypertextes ou
les entités nommées. Cette série spécifique d’API
développées par WebAtlas a donné lieu à un projet de
système intégré et monitoré d’API-Exalead, EXA-
Miner.


systè associé

B) Types de Méthodes
Traitement, filtrage et enrichissement des données

REDUIRE LES MASSES ET LES FAIRE EMERGER DES PATTERNS CONSTRUIRE DES FIGURES
DIMENSIONS
Méthodes de projection spatiale, visualisation Principes d’agrégation
Produire des indicateurs de masses, de des données
densité, de clustering, de voisinage et de Organisation, architecture et sous-
centration Identification de saillances logico-graphiques ensembles

Concevoir des filtres Capitaliser/archiver les phases de Couches et profondeurs des corpus
transformation des corpus
Décomposer les dimensions (topologie Temporalités et événements
hypertexte, texte et contenu, indicateurs Ingénierie de l’exploration des corpus par :
d’usage…)
Fusion des données de données hétérogènes
Modèle(s) de distribution des propriétés Niveaux de navigation/zoom
des corpus Réduction (algorithmes de
hiérarchisation/clustering…)
Projection (fonds géoréférencés, schémas
fonctionnels, organigrammes…)


systè associé

C) Classes de cartographies de l’information
Interfaces, spatialisation et production de vues sur les données

Communication scientifique Analyse de l’information

Cartographies statiques Cartographies statiques Générateur de graphes Cartographies dynamiques
posters papier explorables en ligne GEPHI explorables en ligne


Plate-forme Ingénierie de la connaissance (PIC)
INIST-CNRS

4) Exhibitions


systè associé

Communication
scientifique - « Place des
Controverses »
Stand commun Sciences-
Po/WebAtlas/Microsoft – Ville
Européenne des Sciences,
novembre 2008, Grand-Palais. La
conception de dispositifs
d’exposition conduit à mettre en
scène la science dans sa
dimension expérimentale. En
proposant à des spectateurs
d’arpenter physiquement un
graphe géant posé au sol, le
principe des grands graphes de
mots-clefs (souvent assez
abstraits) épouse la physique
d’un parcours corporel de
découverte d’une succession de
8 controverses sociétales, reliées
entre elles par des mots clefs
communs.

L’un des objectifs de l’Atelier est
ainsi de tester d’autres modes
d’interaction avec les masses de
données que l’écran numérique.
Les dispositifs scénographiques,
immersifs ou mobiles font partie
du champ d’expérimentation de
l’Atelier.


systè associé

http://www.ateliercartographie.com/MapOfSciences.swf


systè associé

EDWoS, le démonstrateur


systè associé

En 2009, ont été indexés dans le
Web of Science 68717
publications et documents
scientifiques produits par des
chercheurs associés à un
laboratoire français.

La production scientifique
française est répartie dans 6265
revues et sources d'information
(sur 11 241 que compte le WoS
en 2009).

Cette carte prend en compte la
distribution des ISI Subject
Categories dans le Science
Citation Index (SCI), le Social
Sciences Citation Index (SSCI) et
le Art & Humanities Citation Index
(A&HCI). Elle inclue donc les
SHS.

Nombre de noeuds : 245
Nombre de liens : 24.588
Diamètre du graphe : 4
Densité du graphe : 0,5


systè associé

748 revues, ouvrages et proceedings indexés en 2009 dans le WoS publiés par des
chercheurs des laboratoires français en Chimie. L'analyse des documents fait
apparaître 23.277 liens de citations entre chercheurs français.

Visualisation centrale dynamique et en ligne : LinkFluence.


Propositions de développement d’un projet de cartographie, d’innovation et de
dé d’ d’
prototypage – INIST-Diffusion
INIST-

5) Références, documents


Ouvrages de référence en Network Sciences
ré

Cadres conceptuels
A.-L. BARABASI linked - the new science of networks, new ed. 2005.
M. BUCHANAN -Nexus, Small Worlds and the groundbreaking Theory of Networks 2003.

Théorie des graphes
D. WATTS six degrees - the science of a connected age, 2004.
S. STROGATZ - sync: the emerging science of spontaneous order, 2004.
M. NEWMAN - the structure and dynamics of networks, 2003.

Web-Mining
S. CHAKRABARTI mining the web, 2002.
J. KLEINBERG - algorithm design, 2006.

InfoViz
B. SHNEIDERMAN - readings in information visualization: using vision to think, 1999.


Articles/publications/contributions scientifiques des membres

Ouvrages collectifs
La Navigation, F. Ghitalla (sous la dir.), Les Cahiers du Numérique, Hermès Editions, Paris, 2003
L’Outre Lecture, Manipuler, s'approprier, interpréter le web, F. Ghitalla, D. Boullier, A. Neau, L. Le Douarin, P. Guoskhou, Coll. Etudes et Recherches, Bibliothèque Publique d'Information -
Centre Georges Pompidou, Paris, 2004.

Articles publiés (Computer Sciences)
« Automated Metadata Hierarchy Derivation », Amjad Abou Assali, Hugo Zanghi, Proceedings of IEEE ICTTA06, Damascus, Syria, 2006.
« Extracting and Exploring Aggregates of Web documents with Experimental Visualisation Tools », Franck Ghitalla, Fabien Pfaender, Camille Maussang, Conférence EUROPIA-10, 12-14
september 2005, Damascus, Syria
« TARENTe: an Experimental Tool for Extracting and Exploring Web Aggregates », Franck Ghitalla, Eustache Diemert, Camille Maussang, Fabien Pfaender, Conférence ICTTA-04, IEEE
International Conference on Information & Communication Technologies : From Theory to Applications, Damascus, Syria, march 2004.
« Des documents, des liens et des acteurs », Franck Ghitalla, Alain Le Berre, Matthieu Renault, Conférence H2PTM, 2005.
« La naissance d'une géographie du web ? », F. Ghitalla, sous la rédaction en chef de Jean-Marc Darrigol – YAHOO !-France, AAE Ensimag – N° – Janvier 2009.
42
« Two Visions of the Web, from globality to localities », Fabien Pfaender, Mathieu Jacomy, Guilhem Fouetillou, Proceedings of IEEE ICTTA06, Damascus, Syria, 2006.
« Explorer et appréhender le web », Fabien Pfaender, Mathieu Jacomy, 13e journées de Rochebrune : Rencontres interdisciplinaires sur les systèmes complexes naturels et artificiels,
ENST 2006 S001, 2006.

Articles publiés (SHS)
« Questions autour de l’archivage du Web », Franck Ghitalla, Les Nouveaux Cahiers de l’Audiovisuel, n° juin-juillet 2005, Institut National de l’Aud iovisuel.
5
« Le Web ou l'utopie d'un espace documentaire », Franck Ghitalla, Dominique Boullier, revue 3I, 2004.
« Les Territoires de l'Information : navigation et construction des espaces de compréhension sur le web, Franck Ghitalla, Charles Lenay, présenté au Congrès de l'ARCO (Association pour
la Recherche en sciences COgnitives) à Lyon en dec. 2001 et publié dans « La Navigation », Les Cahiers du Numérique, Hermès Editions, Paris, 2003.
« L'Age des Cartes Electroniques : outils graphiques de navigation sur le web », Franck Ghitalla, Communication et Langages n° 131, Armand Colin, Paris, 2002.
« Arpenter le web : liens, indices, cartes », Franck Ghitalla, Terminal n° Hiver 2001-2002, L'Harmattan, Paris.
86,
« L'espace du document numérique », Franck Ghitalla, Communication et Langages, n° 126, Armand Colin, dec. 2000.
« Ecriture et NTIC », Franck Ghitalla, Communication et Langages, n° 119, Editions Retz, 1999.

White Papers
« Cartographie Web du domaine de la coopération Nord-Sud autour des TICE », Alain Le Berre, Mathieu Jacomy, Franck Ghitalla, 2004
« Du nuage aux abymes, Dimensions heuristique et expérimentale des modèles web », F. Ghitalla, 2009.
« L'atelier de cartographie », F. Ghitalla, 2008.
« Détection et visualisation d’agrégats de documents web : L’exemple du domaine thématique de la Culture Scientifique, Technique et Industrielle », F. Ghitalla, M. Jacomy, F. Pfaender,
2006.
« Panorama de la Culture Scientifique et Technique sur le Web », M. Jacomy, Extrait du rapport de l'étude WebCSTI - LUTIN, 2005.
« La géographie des agrégats de documents sur le web », Franck Ghitalla, 2004.
« Du web à l’idée du Web », Sébastien Heymann, 2008 (web-mining.fr)
« Moteur de recherche et Compétition », Sébastien Heymann, 2009 (web-mining.fr)


Articles/publications/contributions scientifiques des membres

Dispositifs/développement technologique

Le Navicrawler
logiciel libre sous license GPL 3.
Version 1.53 : http://webatlas.fr/index.php?option=com_content&view=article&id=56:navicrawler&catid=46:presentations&Itemid=74

GEPHI
The Gephi team will present a demo paper at the ICWSM 2009, 3rd Int’l AAAI Conference on Weblogs and Social Media conference (San Francisco,
May 2009).
The Gephi project has been selected by Google to be part of the Summer of Code 2009 (GSoC).
Paper: Gephi : An Open Source Software for Exploring and Manipulating Networks.
Gephi 0.6 Beta2 released : http://gephi.org/

Linkfluence, Innovative Web Technologies
http://www.wahlradar.de/map/
http://linkfluence.net/?lang=fr

EXALEAD Laboratories – Innovatives Web Technologies
http://constellations.labs.exalead.com/?q=gephi&nhits=50&lang=en
http://labs.exalead.com/


Un document de référence…
ré rence…

Rapport et décision associées qui officialise la naissance des « Network Sciences” par le COMMITTEE
ON NETWORK SCIENCE FOR FUTURE ARMY APPLICATIONS (été 2006)

7 chantiers scientifiques prioritaires

* Dynamics, spatial location, and information propagation in networks. Better understanding of the relationship between the
architecture of a network and its function is needed.
* Modeling and analysis of very large networks. Tools, abstractions, and approximations are needed that allow reasoning about
large-scale networks, as well as techniques for modeling networks characterized by noisy and incomplete data.
* Design and synthesis of networks. Techniques are needed to design or modify a network to obtain desired properties.
* Increasing the level of rigor and mathematical structure. Many of the respondents to the questionnaire felt that the current state
of the art in network science did not have an appropriately rigorous mathematical basis.
* Abstracting common concepts across fields. The disparate disciplines need common concepts defined across network science.
* Better experiments and measurements of network structure. Current data sets on large-scale networks tend to be sparse, and
tools for investigating their structure and function are limited.
Robustness and security of networks. Finally, there is a clear need to better understand and design networked systems that are
both robust to variations in the components (including localized failures) and secure against hostile intent.

Un seul objectif final

The ultimate value derived from these engineered networks depends on the effectiveness with which humans use them. These
uses can be beneficial (e.g., better combat effectiveness) or detrimental (e.g., their exploitation by criminal and terrorist groups).
Therefore research into the interaction of social and engineered networks is also a national priority.”

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