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L’analyse prédictive : Prédiction des tendances avec la data

Analyse prédictive

L’analyse prédictive 

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Avez-vous déjà eu l’impression que les données pouvaient prédire l’avenir ? Vous n’êtes pas le seul.

Dans cet article, nous allons découvrir l’analyse prédictive et la façon dont elle nous permet de percer les mystères de l’avenir.

D’abord, imaginez un monde où nous pourrions anticiper les tendances avant même qu’elles ne se produisent. C’est exactement ce que l’analyse prédictive nous permet de faire. En utilisant des données historiques, des modèles statistiques sophistiqués et une pincée de magie (ou du moins, de science des données), nous pouvons non seulement comprendre le passé, mais aussi anticiper l’avenir avec une précision surprenante.

Dans cet article, nous allons donc nous intéresser de près au fonctionnement interne de l’analyse prédictive, en explorant les outils et les techniques utilisés par les experts en science des données pour prédire les tendances futures. De la régression linéaire à l’apprentissage automatique, nous allons démêler les fils de cette discipline passionnante pour découvrir comment les entreprises, les chercheurs et même les gouvernements utilisent l’analyse prédictive pour prendre des décisions éclairées et anticiper les changements à venir.

Alors ? Prêt à en savoir plus sur ce sujet ? 

C’est parti !

Définition de l'analyse prédictive :

Pour définir l’analyse prédictive, il faut que vous vous imaginez dans le rôle d’un devin moderne, mais au lieu de boules de cristal, vous avez des algorithmes et des tonnes de données à votre disposition. L’analyse prédictive, c’est exactement cela : l’art et la science de prédire l’avenir en se basant sur des données passées et présentes.

L’analyse prédictive, c’est un peu comme si vous mettiez votre chapeau de magicien des données. Elle prend les informations dont nous disposons déjà, les soumet à des modèles mathématiques sophistiqués et, tadam ! Elle nous dit ce qui pourrait se passer ensuite. Cela ressemble un peu à la prévision du temps, mais pour tout ce qui concerne les ventes des entreprises, les tendances de consommation et les épidémies.

Ce qui distingue vraiment l’analyse prédictive des autres formes d’analyse de données, c’est son objectif ultime : elle vise à anticiper l’avenir plutôt qu’à simplement comprendre le présent ou le passé. Alors que l’analyse descriptive nous dit ce qui s’est passé, et que l’analyse diagnostique nous dit pourquoi cela s’est produit, l’analyse prédictive se concentre sur ce qui va se passer ensuite. C’est un peu comme si elle nous tendait une carte du futur basée sur les chemins que nous avons déjà parcourus.

Importance de la prédiction des tendances :

En effet, la prédiction des tendances – c’est un peu comme lire dans une boule de cristal, mais avec des données ! L’analyse prédictive donne vie à cette capacité fascinante de prévoir ce qui va se passer dans des domaines aussi variés que le commerce, la finance et la santé.

Imaginez donc un instant que vous travaillez dans le commerce de détail. Grâce à l’analyse prédictive, vous pouvez alors anticiper les tendances du marché, prédire quel produit sera le prochain grand succès et ajuster vos stocks en conséquence. L’époque des suppositions, des intuitions floues et des choix au doigt mouillé est révolue. Avec des données solides et des modèles prédictifs, vous serez donc armé pour prendre des décisions éclairées et garder une longueur d’avance sur la concurrence.

Domaine de la finance : 

Dans le monde de la finance, l’analyse prédictive est comme un allié précieux. Elle aide ainsi les investisseurs à anticiper les mouvements du marché, à identifier les opportunités d’investissement et à gérer les risques. En comprenant les tendances passées et en les extrapolant vers l’avenir, les professionnels de la finance peuvent prendre des décisions judicieuses qui maximisent les rendements tout en minimisant les pertes.

Domaine de santé : 

Maintenant, penchons-nous sur le domaine de la santé. Ici, l’analyse prédictive joue un rôle vital. En analysant les données médicales, les tendances de santé publique et les comportements des patients, les professionnels de la santé peuvent anticiper les épidémies, prévoir les pics de demande de services médicaux et même identifier les patients à risque élevé de certaines maladies. Cela permet donc une allocation plus efficace des ressources et une meilleure prise en charge des patients, contribuant ainsi à sauver des vies et à améliorer la qualité des soins de santé.

En bref, l’analyse prédictive ne constitue pas seulement une technologie de pointe réservée aux spécialistes des données. Elle a donc un impact tangible dans notre vie quotidienne, en nous aidant à prendre des décisions plus éclairées, à anticiper les défis et à saisir les opportunités qui se présentent. Et tout cela, grâce à la puissance des données et à l’art de prédire les tendances futures.

Données et sources de données :

Analyse prédictive

Types de données pour l’analyse prédictive : 

En effet, l’analyse prédictive utilise une variété de types de données pour anticiper les tendances futures. Ces données peuvent donc être structurées, semi-structurées ou non structurées. Les données structurées, telles que les chiffres de ventes, les données financières et les informations démographiques, sont facilement organisées dans des bases de données relationnelles.

Les données semi-structurées, comme les fichiers XML ou JSON, peuvent provenir de sources telles que les médias sociaux ou les journaux électroniques. En fin , les données non structurées comprennent des éléments tels que les textes libres, les images et les vidéos, et peuvent nécessiter des techniques de traitement du langage naturel ou de vision par ordinateur pour être exploitées.

Sources de données pour l’analyse prédictive : 

Les sources de données pour l’analyse prédictive sont vastes et variées. Elles incluent les bases de données d’entreprise, les données transactionnelles, les données provenant de capteurs IoT (Internet des objets), les données de médias sociaux, les données géospatiales, les données météorologiques, les données de marché, et bien plus encore.

Les entreprises peuvent ainsi recueillir des données à partir de sources externes telles que les bases de données gouvernementales, les partenaires commerciaux et les fournisseurs de données tierces. L’importance de ces sources réside donc dans leur capacité à fournir des informations pertinentes et actualisées qui alimentent les modèles d’analyse prédictive, permettant ainsi aux organisations de prendre des décisions éclairées basées sur des données réelles.

Modèles et techniques :

Dans le domaine de l’analyse prédictive, une variété de modèles et de techniques sont utilisés pour extraire des informations précieuses à partir des données et pour prédire les tendances futures.

Voici donc une explication détaillée de quelques-uns de ces modèles clés :

Régression :

 En effet, la régression fait partie des modèles les plus fondamentaux de l’analyse prédictive. Elle permet de modéliser la relation entre une variable dépendante et une ou plusieurs variables indépendantes. Dans le contexte de la prévision des tendances, la régression peut aussi être utilisée pour estimer la relation entre des variables historiques et prédire les valeurs futures. Des techniques telles que la régression linéaire, la régression logistique et la régression polynomiale peuvent souvent être utilisées en fonction du type de données et de la relation entre les variables.

Arbres de décision :

Les arbres de décision constituent des modèles qui utilisent une structure arborescente pour représenter et évaluer les décisions possibles à partir des données. En analyse prédictive, les arbres de décision sont donc utilisés pour diviser les données en sous-groupes homogènes basés sur les caractéristiques des données. Ces sous-groupes servent ensuite à prédire les résultats futurs. Les arbres de décision présentent l’avantage de pouvoir traiter des données non linéaires et d’être facilement interprétables.

Réseaux neuronaux :

Les réseaux neuronaux, en particulier les réseaux neuronaux d’apprentissage profond, constituent désormais des outils puissants pour l’analyse prédictive. Ces modèles peuvent apprendre des structures complexes et des modèles non linéaires à partir de données. En utilisant des couches de neurones interconnectées, les réseaux neuronaux peuvent ainsi découvrir des relations subtiles entre les variables et produire des prédictions précises. Ils sont souvent utilisés dans des domaines tels que la reconnaissance d’images, le traitement du langage naturel, et la prédiction de séries temporelles.

Méthodes d’ensemble :

Les méthodes d’ensemble, telles que le bagging, le boosting et la forêt aléatoire, servent largement à l’analyse prédictive afin d’améliorer la précision des prédictions. Ces méthodes combinent donc les prédictions de plusieurs modèles de base pour produire une prédiction finale plus robuste et plus précise.

Par exemple, la méthode de la forêt aléatoire construit de multiples arbres de décision et combine leurs prédictions pour obtenir une prédiction agrégée plus fiable.

Évaluation et validation des modèles :

Dans le domaine de l’analyse prédictive, évaluer et valider les modèles de prédiction est crucial pour garantir leur fiabilité et leur efficacité. Plusieurs méthodes sont utilisées pour cette tâche, parmi lesquelles la validation croisée et l’ajustement des hyperparamètres se distinguent.

Validation croisée :

La validation croisée est une méthode fondamentale dans l’arsenal de validation des modèles prédictifs. Elle consiste alors à diviser le jeu de données en ensembles d’entraînement et de test multiples, puis à entraîner et tester le modèle sur ces ensembles de données différents. Cela permet donc d’évaluer la performance du modèle de manière plus robuste en minimisant les biais liés à un seul découpage des données. Pour l’analyse prédictive, où la précision et la généralisation sont essentielles, la validation croisée offre donc une estimation plus fiable des performances du modèle sur des données inconnues.

Ajustement des hyperparamètres :

Parallèlement, l’ajustement des hyperparamètres joue un rôle crucial dans le processus de validation des modèles prédictifs. Les hyperparamètres sont des paramètres réglables qui ne sont pas directement appris par le modèle mais qui influencent ses performances. Dans l’analyse prédictive, le choix approprié des hyperparamètres peut significativement améliorer la performance du modèle. Des techniques telles que la recherche par grille ou encore l’optimisation bayésienne sont utilisées pour trouver les combinaisons d’hyperparamètres qui maximisent les performances du modèle sur les données de validation.

En combinaison, la validation croisée et l’ajustement des hyperparamètres permettent aux praticiens de l’analyse prédictive de sélectionner et de peaufiner les modèles les plus performants pour la prédiction des tendances.

Ces méthodes contribuent ainsi à garantir que les modèles prédictifs sont robustes, généralisables et capables de fournir des insights précieux à partir des données disponibles.

Défis de l'analyse prédictive :

L’analyse prédictive est une discipline puissante mais complexe qui présente plusieurs défis et limitations importantes. Comprendre ces défis est ainsi essentiel pour exploiter pleinement le potentiel de l’analyse prédictive tout en naviguant dans ses limites.

Voici alors un aperçu des principaux défis et limitations associés à l’analyse prédictive :

Qualité des données :

EN effet, l’un des défis majeurs de l’analyse prédictive réside dans la qualité des données. Les données peuvent souvent être incomplètes, inexactes, ou comporter des erreurs. Ces problèmes peuvent donc compromettre la précision des modèles prédictifs et conduire à des prédictions peu fiables.

Complexité des modèles :

Les modèles utilisés en analyse prédictive peuvent être très complexes, en particulier dans des domaines tels que l’apprentissage profond et les réseaux neuronaux. La complexité des modèles peut rendre difficile leur interprétation et leur compréhension, ce qui limite la confiance des utilisateurs dans les prédictions générées.

Interprétabilité des résultats :

L’interprétation des résultats est un défi crucial en analyse prédictive. Les modèles complexes peuvent produire des prédictions difficiles à expliquer, ce qui pose des problèmes dans les domaines où la transparence et la compréhension des décisions sont nécessaires, comme la finance et la santé.

Biais et discrimination :

L’analyse prédictive peut être sujette à des biais et à la discrimination si les données utilisées pour former les modèles contiennent des préjugés inhérents. Ces biais peuvent donc être amplifiés par les algorithmes d’apprentissage automatique, ce qui peut entraîner des prédictions injustes ou discriminatoires.

Surapprentissage (overfitting) :

Le surapprentissage est un phénomène dans lequel un modèle d’analyse prédictive s’adapte trop étroitement aux données d’entraînement, capturant le bruit au lieu du signal réel. Cela peut donc conduire à des performances médiocres du modèle sur de nouvelles données et à une généralisation insuffisante des résultats.

Évolution des données :

Les données utilisées en analyse prédictive peuvent évoluer au fil du temps, ce qui pose des défis pour les modèles prédictifs qui doivent être continuellement mis à jour et recalibrés pour refléter les changements dans l’environnement des données.

Comment procéder à l'analyse prédictive pour prédire les tendances futures :

Analyse prédictive

Pour procéder à une analyse prédictive visant à prédire les tendances futures, il est essentiel de suivre une approche méthodique et bien pensée.

Voici alors les étapes clés à suivre pour mener une analyse prédictive avec succès :

Définition de l’objectif de prédiction :

La première étape consiste à définir clairement l’objectif de la prédiction. Quelle tendance ou quel phénomène souhaitez-vous prédire ? Par exemple, s’agit-il de prévoir les ventes d’un produit, les fluctuations du marché boursier, ou les taux de réussite des étudiants ?

Collecte et préparation des données :

La qualité des données est essentielle pour une analyse prédictive précise. Collectez des données pertinentes et fiables qui peuvent influencer la tendance que vous souhaitez prédire. Assurez-vous donc de nettoyer et de prétraiter les données pour éliminer les valeurs aberrantes, les données manquantes et les erreurs.

Exploration des données (Data exploration) :

Ensuite dans une étape ultérieur, explorez vos données pour identifier les tendances, les corrélations et les motifs qui pourraient influencer le phénomène que vous souhaitez prédire. Pour ce faire, utilisez donc des techniques d’analyse exploratoire des données telles que les graphiques, les statistiques descriptives et les matrices de corrélation pour mieux comprendre vos données.

Sélection des caractéristiques (Feature selection) :

Identifiez aussi les caractéristiques ou les variables les plus pertinentes pour votre modèle prédictif. Utilisez des techniques telles que l’analyse de variance (ANOVA), la corrélation et les méthodes de sélection automatique des caractéristiques pour choisir les variables les plus significatives.

Choix du modèle prédictif :

Sélectionnez aussi le modèle prédictif le plus approprié en fonction de la nature de vos données et de l’objectif de prédiction. Les modèles couramment utilisés en analyse prédictive comprennent la régression linéaire, les arbres de décision, les réseaux neuronaux, les machines à vecteurs de support (SVM), et aussi les méthodes d’apprentissage ensembliste comme les forêts aléatoires et le boosting.

Entraînement du modèle :

En ce qui concerne l’entrainement du modèle, divisez vos données en ensembles d’entraînement et de test. Utilisez aussi l’ensemble d’entraînement pour ajuster les paramètres du modèle et l’ensemble de test pour évaluer les performances du modèle sur des données non vues.

Évaluation du modèle :

Pour l’évaluation du modèle, évaluez les performances du modèle en utilisant des mesures appropriées telles que l’exactitude, la précision, le rappel, le F-score, et la courbe ROC (Receiver Operating Characteristic) selon le cas d’application.

Validation du modèle :

Validez le modèle en utilisant des techniques telles que la validation croisée pour garantir sa robustesse et sa capacité à généraliser sur de nouvelles données.

Déploiement et surveillance :

Une fois le modèle validé, déployez-le dans un environnement de production et surveillez régulièrement ses performances.

En fin, réajustez le modèle si nécessaire pour tenir compte des changements dans les données ou dans l’environnement.

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