Présentation des principaux logiciels d'analyse de réseau faite à l'école Quantilille, juin 2013

1. Les principaux logiciels pour l’analyse de réseau
Laurent Beauguitte
CNRS, UMR IDEES
27 juin 2013
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 1 / 72

2. Objectifs de la séance
présenter différents logiciels (les principaux ?)
présenter les critères de choix
manipuler plusieurs logiciels et savoir passer de l’un à l’autre sans
(trop d’) effort
Ceci n’est pas un cours. . . N’hésitez pas à m’interrompre !
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3. Ego-histoire
2008 : tentative Degenne - Forsé et Pajek
2009 : Wasserman - Faust et Ucinet
Création en 2010 avec C. Ducruet du groupe fmr (flux,matrices, réseaux)
depuis septembre 2010 : séminaire mensuel (traduction)
décembre 2010 : création de la collection hal-shs (fiches
méthodologiques & tutoriels)
octobre 2011 : création de la page facebook (brèves et actualités)
juin 2012 : blog http ://groupefmr.hypotheses.org/
27 septembre 2012 : première journée d’étude à Paris
19 septembre 2013 : deuxième journée d’étude à Paris
Rédaction tutoriels et billets : Ucinet et Netdraw, Pajek (avec P. Mercklé),
R, Pigale, Cytoscape, NodeXL. . .
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4. Travaux de recherche en analyse de réseaux
Travail de thèse sur l’AG de l’ONU / contrat sur un PCRD (2009-2011)
matrice États - résolution -> matrice de similarité État - État /
graphe valué
matrice États - groupes -> graphe biparti
matrice États - États de flux commerciaux, relations diplomatiques,
FDI etc.
indicateurs globaux (densité, ordre, taille, nombre de composantes
connexes), locaux (centralités. . .) et meso (clustering coefficient,
k-cores), ego-networks, blockmodel etc.
En cours ou à venir
parcours de santé en psychiatrie
blogs tour du monde (graphe biparti blogueur - État visité)
flux RSS (rubrique international) d’une centaine de journaux
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5. Vous et les logiciels
20 participant-e-s dont 10 ne citent aucun logiciel
6 logiciels cités (max. 4 références)
Logiciels cités plus d’une fois : Ucinet (Netdraw), Pajek, Gephi, R
Premier logiciel : Ucinet (3), Pajek (2), Gephi (2), NodeXL (1)
Raisons données
libre et gratuit / open source (Ucinet & Pajek)
facilité d’utilisation (Ucinet, Gephi, NodeXL)
langue française (Gephi ( !))
documentation disponible (Ucinet)
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6. 1 Critères de choix
2 Des logiciels pour débuter : Ucinet, NodeXL et Visone
3 Pajek : un logiciel de référence mal fichu
4 Cytoscape, Gephi et Tulip : grands réseaux et visualisation
5 La RéféRence ? R
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7. Trois constats peu encourageants
il est impossible de connaître tous les logiciels ;
il est impossible de suivre leur actualité ;
maîtriser un logiciel est (plus ou moins) long. . .
Deux contraintes
anglais indispensable ;
bilinguisme SNA/physique-informatique recommandé.
Mais l’offre est abondante, diversifiée et l’ergonomie ne cesse de progresser !
Toutes les captures d’écran ont été réalisées sous environnement Windows 7
64-bits
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8. Critères de choix
Liste non exhaustive. . .
Raisons liées aux données
réseau classique ou non (biparti, spatial, personnel, longitudinal. . .)
taille du réseau
Raisons liées au logiciel
facilité d’apprentissage et d’utilisation
qualité de la documentation (en français ? liste de diffusion ?)
format des données et compatibilité
ancienneté et fréquence des mises à jour
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9. Critères de choix
Raisons personnelles
logiciel payant, gratuit, libre
système d’exploitation utilisé
votre réseau personnel
vos objectifs (enseignement, mesures, visualisation, modélisation)
usage quotidien ou rare
connaissance d’un autre logiciel d’analyse de réseaux
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10. Critères de choix
Données
Pas de format standard mais passerelle d’un logiciel à l’autre
Contraintes plus ou moins fortes (données manquantes, attributs des
sommets ou des liens)
Format le plus courant : liste de sommets (et attributs), liste de liens (et
attributs)
Réflexe à acquérir : ouvrir les données test avec un éditeur de texte et
étudier la structure
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11. Critères de choix
Exemple d’un fichier pour Pajek (World_trade.paj)
*Network Imports_manufactures.net
*Vertices 80
1 "Algeria" 0.8281 0.7178 0.5000
2 "Argentina" 0.3063 0.3063 0.5000
3 "Australia" 0.4152 0.7755 0.5000
*Arcs
78 25 556
24 25 23023
26 25 12714
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12. Critères de choix
Standard probable à l’avenir : graphml
(http ://graphml.graphdrawing.org/)
Contient les informations sur les sommets, les liens et les attributs visuels
<node id="n0">
<data key="d0">
<visone:shapeNode>
<y:ShapeNode>
<y:Geometry height="30.0" width="30.0" x="458" y="3
<y:Fill color="#3399FF" transparent="false"/>
<y:BorderStyle color="#000000" type="line" width="1
<y:NodeLabel alignment="center" fontFamily="Dialog"
height="18" modelName="internal" modelPosition="c"
width="11.0" x="9.5" y="5.6">0</y:NodeLabel>
<y:Shape type="roundrectangle"/>
</y:ShapeNode>
</visone:shapeNode>
</data>
<data key="d1">0</data>
</node>L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 12 / 72

13. Critères de choix
Comment choisir un logiciel ?
Logiciels généralistes vs logiciels spécialisés
Un logiciel généraliste permet de
analyser des réseaux différents (valués, bipartis)
mesurer
visualiser
Exemples : Ucinet/Netdraw, Pajek, Cytoscape, R
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14. Critères de choix
Un logiciel spécialisé est conçu pour un objectif spécifique
réseaux longitudinaux : Siena, RSiena, LPNet
réseaux personnels : E-net, Egonet, Vennmaker
réseaux valués : R (tnet)
modèles ERGM : PNet
graphes planaires : Pigale
réseaux spatiaux : ArcGis (Network Analysis), QGis (Networks)
réseaux 2-mode : R (bipartite)
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15. Des logiciels pour débuter : Ucinet, NodeXL et Visone
Avec quoi commencer ?
Préférer un logiciel avec interface graphique
Choisir une valeur sûre
Prendre le temps d’étudier la documentation (format de données)
Créer des données tests (petite taille)
Exemples : Ucinet, NodeXL et Visone
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16. Des logiciels pour débuter : Ucinet, NodeXL et Visone
Ucinet (analyse) et Netdraw (visualisation) : logiciel payant développé
depuis 2002 par Freeman, Borgatti et Everett
Plateforme Windows et menus déroulants
Taille des réseaux limitée (256 sommets ?)
Gros générateur de fichiers .txt (une mesure = un fichier)
Version 6.474
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17. Des logiciels pour débuter : Ucinet, NodeXL et Visone
Lancement
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18. Des logiciels pour débuter : Ucinet, NodeXL et Visone
Plein de mesures possibles. . .
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19. Des logiciels pour débuter : Ucinet, NodeXL et Visone
Netdraw peut être utilisé seul - moins de mesures disponibles
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20. Des logiciels pour débuter : Ucinet, NodeXL et Visone
NodeXL (analyse et visualisation de réseau 1-mode) : plug-in open source
développé par la Social media research foundation depuis 2008
Utilisable seulement avec Excel 2007 et versions postérieures. . .
Importation des données facile, manipulation facile (onglets & menus),
visualisation médiocre et pas d’exportation vectorielle
Version 1.0.1.229
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21. Des logiciels pour débuter : Ucinet, NodeXL et Visone
Au lancement
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22. Des logiciels pour débuter : Ucinet, NodeXL et Visone
Publicité (à moitié) mensongère ?
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23. Des logiciels pour débuter : Ucinet, NodeXL et Visone
Visone : logiciel gratuit et non libre, Windows, Mac et Linux
Développé depuis 2002 à Constance (Ulrik Brandes et al.)
Ergonomie standard des 00s, lien avec R (modèle Siena)
Produit difficile à situer (et logo pas beau. . .)
Version 2.7
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24. Des logiciels pour débuter : Ucinet, NodeXL et Visone
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25. Des logiciels pour débuter : Ucinet, NodeXL et Visone
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 25 / 72

26. Pajek : un logiciel de référence mal fichu
Pajek (analyse et visualisation) : logiciel gratuit non libre développé depuis
1997 par Vladimir Batagelj et Andrej Mrvar.
Windows, Linux et Mac, menus déroulants
Taille pour la visualisation : plusieurs milliers de sommets
Taille pour l’analyse : plusieurs dizaines de milliers de sommets (PajekXXL)
Ergonomie discutable. . .
Documentation de base indigente, manuel (payant) de qualité, logo superbe
Version Pajek64 3.12
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27. Pajek : un logiciel de référence mal fichu
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28. Pajek : un logiciel de référence mal fichu
Lancement
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29. Pajek : un logiciel de référence mal fichu
Un graphe, les degrés et les degrés normalisés = 3 objets différents
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30. Cytoscape, Gephi et Tulip : grands réseaux et visualisation
Trois logiciels open source et multi-plateformes (Linux, Mac, Windows)
Analyse et visualisation de réseaux de grande taille (plusieurs milliers de
sommets)
Menus déroulants et fenêtres de travail
Tulip : développé depuis 2001 par le LABRI (Bordeaux) en
collaboration avec des géographes (version 4.2)
Cytoscape : développé depuis 2003 et (au départ) conçu pour
l’analyse de réseaux biologiques (version 3.0.1)
Gephi : développé depuis 2009 par un consortium français
(Sciences-Po, ISC Paris etc.) (version 0.8.2)
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31. Cytoscape, Gephi et Tulip : grands réseaux et visualisation
Les points forts
Tulip : visualisation réseaux spatiaux, analyse de grands graphes
Gephi : effet de mode donc facile de trouver des utilisateurs, prise en main
(relativement) aisée
Cytoscape : facilité de prise en main (import, analyse, visualisation), ne
plante pas
Les points faibles
Tulip : pas d’exportation vectorielle des images, plante souvent, fonctions
défaillantes (importation)
Gephi : peu de mesures disponibles, plante souvent, version bêta (0.xx)
Cytoscape : ?
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33. Cytoscape, Gephi et Tulip : grands réseaux et visualisation
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 33 / 72

35. Cytoscape, Gephi et Tulip : grands réseaux et visualisation
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 35 / 72

36. Cytoscape, Gephi et Tulip : grands réseaux et visualisation
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 36 / 72

37. Cytoscape, Gephi et Tulip : grands réseaux et visualisation
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 37 / 72

38. Cytoscape, Gephi et Tulip : grands réseaux et visualisation
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 38 / 72

39. Cytoscape, Gephi et Tulip : grands réseaux et visualisation
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 39 / 72

40. Cytoscape, Gephi et Tulip : grands réseaux et visualisation
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 40 / 72

42. Cytoscape, Gephi et Tulip : grands réseaux et visualisation
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 42 / 72

43. Cytoscape, Gephi et Tulip : grands réseaux et visualisation
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 43 / 72

44. La RéféRence ? R
Logiciel open source et multi-plateforme d’analyse de données
Nombreux modules d’analyse de réseaux généralistes (statnet, igraph) et
spécialisés (bipartite, RSiena, tnet. . .)
Nécessite l’écriture de scripts
Déconseillé pour débuter, devient vite indispensable quand pratique
régulière (gain de temps, puissance d’analyse)
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 44 / 72

45. La RéféRence ? R
Conseils
Préférer les modules portés par une équipe (taux de mortalité élevé des
packages)
S’attaquer aux problèmes de façon séquentielle. . .
Adapter l’usage à ses objectifs
Lire et tester la documentation et s’abonner aux listes de diffusion
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46. La RéféRence ? R
R et les réseaux
46 packages contenant le terme network dans leur titre ou leur description
sur CRAN (recherche faite le 12 avril 2013)
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47. La RéféRence ? R
Cinq grandes catégories
les généralistes
les spécialistes
les adaptables
les inutiles & inutilisables
les morts
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48. La RéféRence ? R
Packages généralistes
Deux packages généralistes et non compatibles
igraph
package développé par des informaticiens & des physiciens
très nombreuses mesures issues de la sociologie et de la physique
objet igraph
statnet
ensemble de packages développé par des sociologues
nombreuses mesures issues de la sociologie et de la physique et modèles
statistiques (ERGM - Exponential Random Graph Model)
objet network
Dans les deux cas, site internet, documentation, tutoriaux et mailing list
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49. La RéféRence ? R
Lequel choisir ?
igraph
importation des données plus simple
résultats présentés de façon parfois peu lisibles
plus d’indicateurs disponibles
sortie graphique par défaut laide & fausse 3D
statnet
(un peu) moins d’indicateurs
importation moins aisée (attributs)
modèles statistiques
vraie 3D
Utilisez les deux. . .
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50. La RéféRence ? R
Un exemple : propriétés du graphe
statnet igraph
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 50 / 72

51. statnet igraph

52. La RéféRence ? R
Packages spécialisés
package QuACN : analyse de réseaux complexes et biologiques (mesures
très spécifiques)
package bipartite : analyse de réseaux bipartis, développé par des
écologues
package enaR : analyse de réseaux écologiques (procédures MatLab)
package tnet : analyse de réseaux valués (simples et bipartis)
package egonet : analyse de réseaux personnels
package intergraph : transforme les objets network (statnet) en
objet igraph et vice versa (mais pas les graphes bipartis. . .)
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 52 / 72

53. La RéféRence ? R
Packages adaptables
Packages non conçus pour l’analyse de réseaux mais qu’il est possible de
détourner. . .
Analyse de réseau -> calcul matriciel
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 53 / 72

54. La RéféRence ? R
Packages inutiles & inutilisables
Inutilisables : documentation incomplète et/ou incompréhensible
(blockmodeling)
Inutiles : non multiplateforme, maintenance non assurée
(InteractiveIgraph)
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55. La RéféRence ? R
Packages morts
Un des vrais problèmes concernant la portabilité de R (requête Google "was
removed from the CRAN repository" : 26 000 résultats. . .)
Packages récemment disparus : biGraph, Rgraphviz, graphComp
Capacité à maintenir le package en fonction des changements de version de
R et des packages parents
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 55 / 72

56. La RéféRence ? R
Avantages
Ceux de R en général. . .
Rapidité (différente selon les packages)
Utilisation de scripts
Très grande variété des analyses possibles
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 56 / 72

57. La RéféRence ? R
Inconvénients
Packages différents utilisant des objets différents. Difficile de jongler entre
eux.
igraph : objet igraph ; statnet : objet network ; tnet : objet matrix
etc.
Pas de package dédié à l’analyse des graphes planaires !
Mortalité élevée des packages
Visualisation correcte pour du travail exploratoire
Visualisation insuffisante comme outil de communication
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 57 / 72

58. La RéféRence ? R
Visualisation par défaut
statnet igraph
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 58 / 72

59. La RéféRence ? R
Visualisation avec (petit) script
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 59 / 72

60. La RéféRence ? R
Ressources
http ://statnet.csde.washington.edu/
http ://igraph.sourceforge.net/
http ://groupefmr.hypotheses.org/, voir notamment le billet « Analyse de
réseaux avec R : des ressources gratuites pour un logiciel libre ! »
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 60 / 72

61. Conclusion
Le logiciel idéal n’existe (heureusement) pas. Les logiciels peu utiles sont
légions. . .
Apprendre à utiliser un nouveau logiciel est (plus) facile si on en maîtrise
déjà un
Choisir une valeur sûre est souvent pertinent (format de données,
documentation)
Ne vous laissez jamais contraindre par les possibilités d’un logiciel. . .
Et surtout, n’hésitez pas à écrire des tutoriels !
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 61 / 72

62. Conclusion
Merci de votre attention
Des questions ?. . .
L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 62 / 72

63. Exercice
Soit le graphe non orienté suivant
Créer un fichier .txt de type origine - destination
Mesurer la densité du graphe avec Ucinet - Pajek (optionnel : Cytoscape)
Visualiser le graphe avec Netdraw - Cytoscape (optionnel : Gephi). La taille
des sommets sera proportionnelle au degré

64. Aide
Ucinet : format matriciel des données
Ucinet : choisir la mesure puis le graphe
Tous les logiciels : quels sont les formats possibles pour l’importation ?
pour l’exportation ?
Passerelle Ucinet - Pajek ?
Import directe du fichier .txt dans Cytoscape ?
Passerelle Cytoscape - Gephi ?

65. Aide pas à pas
Construction matrice dans Ucinet
Enregistrer en tant que fichier Ucinet
(File > Save as > UCINET 4-6 dataset)
Exporter en tant que fichier Pajek
(Data > Export Pajek > Network)
Mesurer densité (Network > Cohesion > Density)

66. Ouvrir dans Netdraw
Calcul des degrés (Analysis > Centrality measures)

67. Ouvrir le fichier .net dans Pajek (File > Network > Read)
Calcul de la densité (Network > Info > General)
Calcul des degrés (pondérés) (Network > Create Vector > Centrality
> ...)
Visualisation (Draw > Network + First Vector)

68. Import du fichier .txt dans Cytoscape
File > Import > Network > File (.tsv, .csv or .txt)
Cocher les options adaptées à votre fichier .txt

69. Calculer les degrés et la densité

71. Gephi : importer le fichier .net (attention à l’orientation), calculer la densité
et les degrés

72. L. Beauguitte (UMR IDEES) Les logiciels d’analyse de réseau 27 juin 2013 72 / 72