Un algorithme de fouille de données générique et parallèle pour architecture multi-coeurs

A generic and parallel pattern mining algorithm for multi-core architectures.

• Auteur / Autrice : Benjamin Negrevergne
• Direction : Marie-Christine Rousset, Alexandre Termier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 29/11/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de Grenoble
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Méhaut
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Christine Rousset, Alexandre Termier, Anne Laurent
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hiroki Arimura, Bruno Crémilleux

Mots clés

Mots clés libres

Fouille de données

Parallélisme

Architectures multi-coeur

Extraction de motifs

Data mining

Parallel

Multi-core architectures

Pattern mining

Résumé

Dans le domaine de l'extraction de motifs, il existe un grand nombre d'algorithmes pour résoudre une large variété de sous problèmes sensiblement identiques. Cette variété d'algorithmes freine l'adoption des techniques d'extraction de motifs pour l'analyse de données. Dans cette thèse, nous proposons un formalisme qui permet de capturer une large gamme de problèmes d'extraction de motifs. Pour démontrer la généralité de ce formalisme, nous l'utilisons pour décrire trois problèmes d'extraction de motifs : le problème d'extraction d'itemsets fréquents fermés, le problème d'extraction de graphes relationnels fermés ou le problème d'extraction d'itemsets graduels fermés. Ce formalisme nous permet de construire ParaMiner qui est un algorithme générique et parallèle pour les problèmes d'extraction de motifs. ParaMiner est capable de résoudre tous les problèmes d'extraction de motifs qui peuvent ˆtre décrit dans notre formalisme. Pour obtenir de bonne performances, nous avons généralisé plusieurs optimisations proposées par la communauté dans le cadre de problèmes spécifique d'extraction de motifs. Nous avons également exploité la puissance de calcul parallèle disponible dans les archi- tectures parallèles. Nos expériences démontrent qu'en dépit de la généricité de ParaMiner ses performances sont comparables avec celles obtenues par les algorithmes les plus rapides de l'état de l'art. Ces algorithmes bénéficient pourtant d'un avantage important, puisqu'ils incorporent de nombreuses optimisations spécifiques au sous problème d'extraction de motifs qu'ils résolvent.

In the pattern mining field, there exist a large number of algorithms that can solve a large variety of distinct but similar pattern mining problems. This variety prevent broad adoption of data analysis with pattern mining algorithms. In this thesis we propose a formal framework that is able to capture a broad range of pattern mining problems. We illustrate the generality of our framework by formalizing three different pattern mining problems: the problem of closed frequent itemset mining, the problem of closed relational graph mining and the problem of closed gradual itemset mining. Building on this framework, we have designed ParaMiner, a generic and parallel algorithm for pattern mining. ParaMiner is able to solve any pattern mining problem that can be formalized within our framework. In order to achieve practical efficiency we have generalized important optimizations from state of the art algorithms and we have made ParaMiner able to exploit parallel computing platforms. We have conducted thorough experiments that demonstrate that despite being a generic algorithm, ParaMiner can compete with the fastest ad-hoc algorithms.