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Bilan Juin 2015 –Février 2016 du Projet VIGI-GEEK :
VIsualisation of Graph In trans-disciplinary Global
Ecology, Economy and Sociology data-Kernel.
Prototype d’indexation, de visualisation de données hétérogènes en
environnement dans le cadre du consortium IndexMed
Soutenu dans le cadre du défi IMAG’IN (AAP2015)
romain.david@imbe.fr –thierry.tatoni@imbe.fr –jean-pierre.feral@imbe.fr
Christian Surace –Cyrille Blanpain –Julien Lecubin (et les membres du projet déposé)
Consortium : Coordonné par :
Journée de restitution IMAG IN, 24 - 25 février 2016
1. Genèse du projet
Le consortium
Créé lors d’un appel à projet
MASTODONS (2013)
Projet non retenu…
… mais …
Les participants (15 équipes)
décident de persévérer
L’IMBE (INEE), le SIP de l’OSU
Pythéas (INSU) et le LAM (INSU)
mettent en commun des
moyens propres pour cela
Journée de restitution IMAG IN, 24 - 25 février 2016
romain.david@imbe.fr
1. Genèse du projet
Les objectifs du consortium
Objectif principal d’IndexMed:
développer la culture des bases de données et leur accessibilité
Mais surtout de nouvelles méthodes d’utilisation efficace des données
dans le milieu de la recherche en écologie et biodiversité.
Conditions :
Des bases de données ouvertes, interopérables, stables (et donc
recensées) et des données traçables et bien qualifiées,
Journée de restitution IMAG IN, 24 - 25 février 2016
romain.david@imbe.fr
1. Genèse du projet
Les objectifs du consortium
Objectif principal d’IndexMed:
développer la culture des bases de données et leur accessibilité
Mais surtout de nouvelles méthodes d’utilisation efficace des données
dans le milieu de la recherche en écologie et biodiversité.
Conditions :
Des bases de données ouvertes, interopérables, stables (et donc
recensées) et des données traçables et bien qualifiées,
en adaptant les méthodes issues d’autres disciplines
Astronomie, Physique, Mathématiques, Economie, Informatique, Fouille de données…
-> INTEROPERABLES et MULTIDISCIPLINAIRES
MOYENS :
L'indexation,
l'identification
pérenne des données
avec le consortium
IndexMed
(écologie
méditerranéenne)
Journée de restitution IMAG IN, 24 - 25 février 2016
romain.david@imbe.fr
Le contexte : données sur la biodiversité et l’environnement ?
Multi-échelles –Multi formats –Multi-sources…
Echelle chimie/physique
Génomique, cellules, transcriptomique Protéomique, métabolimique, épigénétique
Echelle de l’organisme
T°C
2. Contexte multidisciplinaire
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romain.david@imbe.fr
Le contexte : données sur la biodiversité et l’environnement ?
Multi-échelles –Multi formats –Multi-sources…
Echelle chimie/physique
Echelle des habitats / populations
Phylogeographie,
Fonctionnement
Ecosystemes
Echelle de l’organisme
T°C
Génomique, cellules, transcriptomique Protéomique, métabolimique, épigénétique
2. Contexte multidisciplinaire
Journée de restitution IMAG IN, 24 - 25 février 2016
romain.david@imbe.fr
Le contexte : données sur la biodiversité et l’environnement ?
Multi-échelles –Multi formats –Multi-sources…
Echelle chimie/physique
Echelle des habitats / populations
Phylogeographie,
Fonctionnement
Ecosystemes
Echelle des paysages, des régions et des interactions humaines
Sociologie,
Economie,
Droit, bien être……
Echelle de l’organisme
T°C
Génomique, cellules, transcriptomique Protéomique, métabolimique, épigénétique
2. Contexte multidisciplinaire
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Le contexte : données sur la biodiversité et l’environnement ?
Multi-échelles –Multi formats –Multi-sources…
Echelle chimie/physique
Echelle des habitats / populations
Phylogeographie,
Fonctionnement
Ecosystemes
Echelle des paysages, des régions et des interactions humaines
Sociologie,
Economie,
Droit, bien être……
Quelle approche intégrative pour ce patchwork de contextes à chaque niveau d’organisation?
Echelle de l’organisme
T°C
Génomique, cellules, transcriptomique Protéomique, métabolimique, épigénétique
2. Contexte multidisciplinaire
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Le contexte : systèmes de gestion de données sur la biodiversité
Mono-échelles –Mono-disciplinaires et peu connectés…
Human
sciences
History
Archeology
Law
Economy
Sociology
…
Vegetal
biology
Botany
Taxonomy
Palinology
Dendrology
Phyto-
sociology
…
Animal
biology
Comportement
al biology
Anatomy
Taxonomy
Species
interactions
Trophic
studies
…
Molecular
Sciences
Phylogenetic
Phyloge
ography
Polulation
genetic
Metage
nomic
…
Ecology
Functionning
Structure
study
GES
approaches
Indicators
…
…
2. Contexte multidisciplinaire
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Le contexte : systèmes de gestion de données sur la biodiversité
Mono-échelles –Mono-disciplinaires et peu connectés…
Human
sciences
History
Archeology
Law
Economy
Sociology
…
Vegetal
biology
Botany
Taxonomy
Palinology
Dendrology
Phyto-
sociology
…
Animal
biology
Comportement
al biology
Anatomy
Taxonomy
Species
interactions
Trophic
studies
…
Molecular
Sciences
Phylogenetic
Phyloge
ography
Polulation
genetic
Metage
nomic
…
Ecology
Functionning
Structure
study
GES
approaches
Indicators
…
…
Lié à une spécialisation excessive?
( ) x Région x Habitat…
2. Contexte multidisciplinaire
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Le contexte : Quelles analyses fréquentes sur la biodiversité?
Pourtant, il faut décrire
Un système fortement interconnecté et interdépendant
Echelle physico-chimique
Echelle
moléculaire
Echelle de
l’organisme
Echelle des
habitats et des
communautés
Echelle des
interactions
humaines(droit,
écolomie,
sociologie…)
Echelle allant
des paysages
au global
2. Contexte multidisciplinaire
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Le contexte : Quelles analyses fréquentes sur la biodiversité?
Pourtant, il faut décrire
Un système fortement interconnecté et interdépendant
Echelle physico-chimique
Echelle
moléculaire
Echelle de
l’organisme
Echelle des
habitats et des
communautés
Echelle des
interactions
humaines(droit
, écolomie,
sociologie…)
Echelle allant
des paysages
au global + Effets antagonistes
+ Effets « potentialisateurs »
+ Effets de cascades
… dépendants des contextes
2. Contexte multidisciplinaire
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Le contexte : Quelles analyses fréquentes sur la biodiversité?
Comprendre les contextes…
•Un patchwork de contextes
particuliers
•significativité et la
signification des mesures ?
- échelle géographique et temporelle ?
- quels facteurs ?
- quelle importance relative de chaque facteur ?
- quelles interactions entre facteurs?
2. Contexte multidisciplinaire
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Le contexte : Quelles analyses fréquentes sur la biodiversité?
Comprendre les contextes…
•Un patchwork de contextes
particuliers
•significativité et la
signification des mesures ?
Nombreux, Grande variabilité
locale
Mélangés Pas évidents (ou impossibles
actuellement) à mesurer…
Et eux aussi interagissent
effets antagonistes, « potentialisateurs »,
de cascades…
- échelle géographique et temporelle ?
- quels facteurs ?
- quelle importance relative de chaque facteur ?
- quelles interactions entre facteurs?
2. Contexte multidisciplinaire
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Le contexte : Quelles analyses fréquentes sur la biodiversité?
Base quantitative
+ Surtout « contemplative » (X species, Y taxa…) - spp. richness
++ Parfois comparative
+++ plus de 2 paramètres… multi-variées mais ensembles peu précis
?
2. Contexte multidisciplinaire
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Le contexte : quel Big Data pour la biodiversité
Données peu structurées et peu accessibles
Les données sur la biodiversité (présence d’espèces, abondances,
abondances relatives, biomasses …, code barre, gènes …, valeurs
économique, patrimoniale …) sont :
-coûteuses à produire
- très diversifiées (format, grain géographique et temporel)
- peu comparables et peu automatisées
2. Contexte multidisciplinaire
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Le contexte : quel Big Data pour la biodiversité
Données peu structurées et peu accessibles
Les données sur la biodiversité (présence d’espèces, abondances,
abondances relatives, biomasses …, code barre, gènes …, valeurs
économique, patrimoniale …) sont :
- coûteuses à produire
- très diversifiées (format, grain géographique et temporel)
- peu comparables et peu automatisées
- Les normes changent beaucoup trop vite par rapport aux capacités
d’adaptations des Systèmes de Gestion des Données
- Les compétences pour conserver les données et les partager sont
souvent absentes des laboratoires
2. Contexte multidisciplinaire
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Pourtant, sur
certaines
variables, un
début de
structuration
Regional nodal point (naturalist data)
SINP regional platform
SINP
National agregator
transmission
Research tools
on the INEE environment - Provide technical assistance
- Support good practices
-…
Organize nodal points
Manage
International nodal points
Ocean
Biodiversity
Regional and national scale
International scale
Actors network
Marine stations (benthos and pelagos)
National nodal point
Database network
(all research establishment)
= interconnected information system in the environmental domain
Thematics networks
2. Contexte multidisciplinaire
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Le Big Data en écologie? Diversité et complexité…
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
Quantité/Infrastru
cture
Complexité
Diversité
TraitementAccès
Re-utilisation
Préservation
Physique des Particules
Astrophysique
Ecologie
Comparaison de trois domaines dans le Big Data (Source PREDON)
2. Contexte multidisciplinaire
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3. Méthodes et outils
Outil proposé: Les GRAPHES!!
Objets = Noeuds
Modalités des attributs = Liens
Principes :
Les objets présentant des valeurs
proches dans des contextes
comparables s’attirent mutuellement
Plus il y a de liens entre les données,
Plus le graphe est puissant et précis
Couleurs: Un autre attribut, non utilisé comme lien
Comment construire une analyse avec des
données hétérogènes et non liées ?
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3. Méthodes et outils
Comment construire une analyse avec des
données hétérogènes et non liées ?
Quels sont les trois cas d'utilisation de bases de données « orientées graphe » les plus courants ?
Emil Eifrem, PDG de Neo Technology, dans un entretien avec ODBMS.org.
Temps réel
Détection
des fraudes
Données de
références
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3. Méthodes et outils
Comment construire une analyse avec des
données hétérogènes et non liées ?
Quels sont les trois cas d'utilisation de bases de données « orientées graphe » les plus courants ?
Emil Eifrem, PDG de Neo Technology, dans un entretien avec ODBMS.org.
Temps réel
Détection
des fraudes
Données de
références
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3. Méthodes et outils
Comment construire une analyse avec des
données hétérogènes et non liées ?
Des modèles de données simples
Plusieurs BDD accessibles
Contraintes techniques :
Traçabilité
Accessibilité
ID constant
(cycle de vie) Résolution
(via l’identifiant) des
données non-centralisées
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3. Méthodes et outils
Couleurs: Un autre attribut, non utilisé comme lien
Comment construire une analyse avec des
données hétérogènes et non liées ?
Les objets peuvent être :
- Des sites géographiques
- Des observateurs
- Des taxons
- Des traits
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3. Méthodes et outils
Couleurs: Un autre attribut, non utilisé comme lien
Comment construire une analyse avec des
données hétérogènes et non liées ?
Les objets peuvent être :
- Des sites géographiques
- Des observateurs
- Des taxons
- Des traits
- Des combinaisons de traits
- Des quadrats photographiques
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3. Méthodes et outils
Comment construire une analyse avec des
données hétérogènes et non liées ?
Les objets peuvent être :
- Des sites géographiques
- Des observateurs
- Des taxons
- Des traits
- Des combinaisons de traits
- Des quadrats photographiques
Ou encore… :
- Des définitions
- Des services
- Des concepts/idées
-Des combinaisons d’objets
- Des échantillons
- Des objets moléculaires
- Des photos
- Des groupes de citoyens
-…
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3. Méthodes et outils
Comment construire une analyse avec des
données hétérogènes et non liées ?
Les objets peuvent être :
- Des sites géographiques
- Des observateurs
- Des taxons
- Des traits
- Des combinaisons de traits
- Des quadrats photographiques
Ou encore… :
- Des définitions
- Des services
- Des concepts/idées
-Des combinaisons d’objets
- Des échantillons
- Des objets moléculaires
- Des photos
- Des groupes de citoyens
-…
Les liens peuvent être les
objets ou leurs attributs
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3. Méthodes et outils
Comment construire une analyse avec des
données hétérogènes et non liées ?
Pour construire des graphiques
avec plusieurs BDD,
tous les objets (NOEUDS)
& les modalités des facteurs (LIENS)
ONT BESOINS DE NORMES !!!
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3. Méthodes et outils
Comment construire une analyse avec des
données hétérogènes et non liées ?
Pour construire des graphiques
avec plusieurs BDD,
tous les objets (NOEUDS)
& les modalités des facteurs (LIENS)
ONT BESOINS DE NORMES !!!
Une colonne
vertébrale !
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3. Méthodes et outils
Comment construire une analyse avec des
données hétérogènes et non liées ?
Pour construire des graphiques
avec plusieurs BDD,
tous les objets (NOEUDS)
& les modalités des facteurs (LIENS)
ONT BESOINS DE NORMES !!!
Cette colonne vertébrale est
insuffisante et pas toujours
complètement utilisable
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3. Méthodes et outils
Comment construire une analyse avec des
données hétérogènes et non liées ?
Objectifs du prototype VIGI-GEEK:
•Créer des liens entre objets de différentes disciplines
•Connecter les données sans les centraliser
•Interface didactique (améliorer par étape le niveau des utilisateurs)
•Conserver les nouveaux modèles
•SORTIE : Flux unique exploitable par les centres de calculs
LE PROTOTYPE
VIGI-GEEK Un premier outils :
Un prototype pour construire des cartes dynamiques de
données et leurs liens possibles basés sur des Graphes
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Comment construire une analyse avec des
données hétérogènes et non liées ?
Objectifs du prototype :
•Créer des liens entre objets de
différentes disciplines
•Connecter les données sans les
centraliser
•Interface didactique (améliorer par
étape le niveau des utilisateurs)
•Conserver les nouveaux modèles
•SORTIE : Flux unique exploitable par les
centres de calculs
Prérequis :
•Des Flux pérennes contenant les objets,
les attributs et leurs valeurs
•Normalisation ou correspondances
(thesaurus, ontologies)
•Indexer : Connecter les données sans les
centraliser
•Construire une communauté comportant
toutes les compétences nécessaires
•Convaincre les financeurs du potentiel
de recherché pour l’écologie et d’autres
disciplines Nous en sommes là!!!
Un premier outils :
Un prototype pour construire des cartes dynamiques de
données et leurs liens possibles basés sur des Graphes
LE PROTOTYPE
VIGI-GEEK
4. Où en est on?
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Structure du projet
4. Où en est on?
VIGI-GEEK est la cheville ouvrière non seulement pour créer de nouveaux
concepts à partir des données mais aussi pour convaincre et former !!
1. Web sémantique
•Normalisation
•Qualification
•Interopération (open data?)
2. Cycle de vie et
qualité
•Indexation
•Traçabilité des transformations
•Résolution de l’index
3. Concepts à partir
des données
•Prototype de visualisation
•Modélisation de Graphes
•Re-qualification (thésaurus, ontologies)
4. Mise à
disposition des
matrices
•Bancarisation des concepts
•Mixe en place des FLUX « concepts »
•Architecture de requête sur les FLUX
5. Calcul (Grille et
Mesocentres)
•Dépôt de projets de calculs
•Parcours de graphes
•Vérification statistique
6. Démarche
opérationnelle
•Bancarisation des motifs
•Mixe en place des FLUX « opérationnels »
•Opération par les outils d’aide à la décision
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Prototype d’indexation, de visualisation et de fouille de
données hétérogènes en écologie
> Le prototype de construction de graphes
Un prototype pour graphes multidisciplinaires
Photoquadrats
FONCTIONNALITES DE L’INTERFACE DU PROTOTYPE :
OU EN SOMMES NOUS?
UTILISE DES FLUX DE BASES LOCALES (ex :
CIGESMED, bientot BASECO, EDB) OU
DISTANTES (Telabotanica, GBIF, SILENE…)
XML –JSON –CSV - … ou des sélections si service disponible
4. Où en est on?
Un prototype pour graphes multidisciplinaires
FONCTIONNALITES DE L’INTERFACE DU PROTOTYPE :
OU EN SOMMES NOUS?
GENERIQUE!!
Visualisation des graphes, et
manipulation en ligne
(forme, couleurs et type
d’attraction pour les liens et
les objets) sur plusieurs bases
4. Où en est on?
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Un prototype pour graphes multidisciplinaires
FONCTIONNALITES DE L’INTERFACE DU PROTOTYPE :
OU EN SOMMES NOUS?
GENERIQUE!!
Possibilité d’exporter les flux
« sélection », et de leur créer une URL
permanente
Pour utilisation par un autre système
(ou calcul et parcours de graphes
4. Où en est on?
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Budget consommé VIGI-GEEK
4. Où en est on?
20 K euros, essentiellement des missions et animation
En 2015 :
Les investissements matériels
ont été repoussés à l’année 2
(20 K euros obtenus
sur 56 K euros demandés)
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€12 700
€3 400
€1 834
€1 830
Dépenses 2015 VIGI-GEEK
Missions (Tous les intervenants colloque et communications) 12 700 €
Colloques (Logistique Séminaire IndexMed et 1 atelier) 3 413 €
Frais de fonctionnement : (SIP et IMBE) 1834 €
Petits Equipements (Tous les participants actifs) 1830 €
4. Où en est on?
Nous en sommes là :
DES OUTILS
•Un premier prototype de visualisation de graphes (outil didactique)
•Un site web et une première version de système d’indexation
COMMUNAUTE PLURIDISCIPLINAIRE :
Chercheurs, majoritairement dans les sciences de l’environnement
•1 année de présentation du projet dans chaque sphère disciplinaire,
et au sein des GDR (Ecostat, Madics, Predon…)
•2 workshop : presentation du potential du projet et premiers travaux
•Une expérimentation avec les outils d’astronomie (Projet INEE “Charlie”)
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Un réseau renforcé, de nombreuses communications
4. Où en est on?
Plusieurs communications orales et posters d’un niveau national ou international
-150 manifestations d’intérêt - nombreux instituts concernés -
-1 chapitre (PREDON) et communications d’envergure nationale (9 communications orales et 6 posters)
-2 projets « risqués » soutenus financièrement par le CNRS
CHARLIEE (avril 2015) et Vigi-GEEK (juin 2015) … UN DEBUT?
-3 communications orales internationales
- Conférence annuelle 2015 du Biodiversity Information Standards, aussi connu en tant que Taxonomic Databases
Working Group (TDWG),28/09-01/10/2015, Nairobi, KE.
-European Marine Observations and Data Network (EMODnet) open conference, 20/10/2015, Ostende, BE
-11th International Conference on Signal-Image Technology & Internet-Based Systems (SITIS 2015). IEEE
Conference proceding; IEEE Xplore Digital Library –27/11/2015, Bangkok, Thailande
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Un réseau renforcé, de nombreuses communications
4. Où en est on?
Plusieurs communications orales et posters d’un niveau national ou international
Un réseau renforcé, de nombreuses communications
4. Où en est on?
Plusieurs communications orales et posters d’un niveau national ou international
En cours :
5. Prochaines étapes?
1) Génération de flux
contenant les paramètres, les
objets du graphe et les
valeurs de leurs liens
2) Validation de la significativité
des motifs de contextes via des
méthodes statistiques et de
fouille de données
3) Conservation des motifs de contextes et de leur fréquence
pour alimenter des outils d’aide à la décision/d’évaluation
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En cours : 4ème atelier un outil sémantique pour l’interopérabilité
5. Prochaines étapes?
Objectif poursuivi :
Qualifier à large échelle
les objets de la biodiversité
D’une manière commune
(vocabulaire contrôlé, thésaurus et ontologie…)
= ORGANISER
LES ACTEURS
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5. Prochaines étapes?
Nous en somme là
Nos besoins :
Des compétences complémentaires
Pour travailler sur
- Les Possibilités de paramétrages des graphes
- Les fonctionnalités statistiques
- Les capacités des services de flux
- Les arbres de décision de choix de graphes
- Les parcours et analyses de graphes
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5. Prochaines étapes?
Nous en somme là
Nos besoins :
Des compétences complémentaires
Pour travailler sur
- Les Possibilités de paramétrages des graphes
- Les fonctionnalités statistiques
- Les capacités des services de flux
- Les arbres de décision de choix de graphes
- Les parcours et analyses de graphes
IMAG IN :
améliorations de l’interface
(passage à l’échelle + ergonomie)
L’outil est générique : élargissement disciplinaire possible
5. Prochaines étapes?
Exemple
de l’archéologie
bases de données
à un niveau européen
ARKEOGIS :
60 bases de données
50 000 sites
D’autres comme les palynologues
(EPD European Pollen Database )
Ou d’autres SI hors méditerranée
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Prochaines actions :
EN COURS
- workshop de 3 jours en 2016 Co-organisé avec Ecoscope (FRB) et le GBIF
-déclaration d’invention (SRPV CNRS) avec licence creative common
- communications au niveau Européen dans tous les réseaux d’observation (au sens large)
EN FONCTION des FINANCEMENTS
-Déploiement et test du prototype de visualisation, mise en place d’une Forge
-concours d’algorithmes pour l’exploitation des premiers graphes complexes construits avec
l’interface (intégration de nouveaux partenaires « visualisation » dont LIST et P5 Descartes)
- Une première expérimentation sur les infrastructures de calcul (soutien de France Grille)
… et bien sûr
des publications scientifiques . . .
Prochaines étapes?
Renforcement des moyens :
EN COURS
- Soutiens MI Big Data Aix Marseille Université / GDR Ecostat et Madics pour le workshop début
juin (déposé) + Soutien GBIF et Ecoscope obtenu (7000 euros)
- Soutien de MASTODONS qualité / qualification des données pour les graphes? (déposé)
- PEPS Blanc indexation des tweets et posts –ALIIBAABA des PTT (déposé)
EN PREPARATION
- Une proposition de post doc co-portée par l’IMBE, et le LIF sur l’aspect fouille de graphes
- Dépôt d’une ANR MRSEI pour préparer un projet H2020
-Task et Work-packages H2020 en disciplines connexes (archéologie, palynologie, SHS moins
connectées à l’écologie)
Prochaines étapes?
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