Analyser des séries temporelles avec Prophet

Dans un monde où l’analyse des données est primordiale pour prendre des décisions éclairées, l’analyse des séries temporelles est une méthode essentielle. Elle permet de déceler des tendances, des saisonnalités et des anomalies au sein d’une séquence de données chronologiques. L’outil Facebook Prophet, conçu pour simplifier ce processus, offre une approche robuste et intuitive pour modéliser et prédire des séries temporelles. Grâce à ses algorithmes performants, il devient accessible même pour ceux qui n’ont pas une formation approfondie en statistiques, permettant ainsi à un plus large public d’exploiter la puissance des données dans leurs analyses.

Le domaine de l’analyse des séries temporelles est crucial pour de nombreux secteurs, allant de la finance à la logistique. L’outil Facebook Prophet offre une méthode puissante et accessible pour modéliser et prévoir ces données temporelles, facilitant ainsi la prise de décision basée sur des données historiques. Cet article présente les principes fondamentaux de Prophet, les principales étapes pour l’installer et l’utiliser, ainsi que les ajustements qui permettent d’optimiser les prédictions.

Qu’est-ce que Prophet ?

Prophet est un algorithme open source développé par Facebook, conçu pour la prévision des séries temporelles. Il se distingue par sa capacité à gérer efficacement des données saisonnières, ce qui en fait un outil idéal pour les analystes de données et les scientifiques ayant besoin d’effectuer des prévisions à grande échelle.

Contrairement aux modèles traditionnels de séries temporelles tels que SARIMAX, qui nécessitent une paramétrisation complexe et des données stationnaires, Prophet simplifie le processus en permettant aux utilisateurs de définir simplement les tendances et les saisonnalités. De plus, il intègre des fonctionnalités pratiques, telles que l’ajout d’événements ou de jours fériés qui peuvent influencer les séries temporelles.

Installation de Prophet

Pour utiliser Prophet, il est essentiel d’installer certaines bibliothèques. Tout d’abord, assurez-vous d’avoir Python 3.7 ou une version ultérieure. Commencez par installer les dépendances nécessaires à l’aide de pip:

<!– wp:code {"content":"

npip install pystannpip install fbprophetn

« } –>

pip install pystan
pip install fbprophet

Une fois ces paquets installés, vous pourrez utiliser Prophet pour vos analyses de séries temporelles. N’oubliez pas que vous aurez également besoin de bibliothèques telles que pandas et matplotlib pour gérer les données et visualiser les résultats.

Chargement et préparation des données

Avant de modéliser vos données temporelles, il est impératif de les préparer correctement. Prophet attend que vos données soient organisées dans un DataFrame avec deux colonnes : ds pour la date et y pour la valeur à prédire.

Importer les données est simple. Par exemple, si vous travaillez avec un fichier CSV, vous pouvez le charger en utilisant pandas :

<!– wp:code {"content":"

nimport pandas as pdnndata = pd.read_csv('votre_fichier.csv')n

« } –>

import pandas as pd

data = pd.read_csv('votre_fichier.csv')

Vérifiez que la colonne de dates est correctement formatée en utilisant pd.to_datetime pour garantir que Prophet comprend les timestamps.

Modélisation avec Prophet

Une fois vos données préparées, vous pouvez procéder à la modélisation. Cela commence par l’instanciation d’un objet Prophet. Vous pouvez également spécifier des options telles que la plage d’incertitude :

<!– wp:code {"content":"

nfrom fbprophet import Prophetnnmodel = Prophet(interval_width=0.95)n

« } –>

from fbprophet import Prophet

model = Prophet(interval_width=0.95)

Ensuite, ajustez le modèle aux données en utilisant la méthode fit. Ce processus ne devrait prendre que quelques secondes :

<!– wp:code {"content":"

nmodel.fit(data)n

« } –>

model.fit(data)

Après l’ajustement, vous pouvez créer un DataFrame contenant des dates futures pour lesquelles vous souhaitez générer des prévisions. Utilisez make_future_dataframe pour cela :

<!– wp:code {"content":"

nfuture = model.make_future_dataframe(periods=365)  # Pru00e9dire pour une annu00e9e u00e0 l'avancen

« } –>

future = model.make_future_dataframe(periods=365)  # Prédire pour une année à l'avance

Prévisions et résultats

Une fois que vous avez généré le DataFrame des futures dates, la méthode predict permet d’obtenir des prévisions. Le résultat sera un DataFrame contenant les prévisions, leur incertitude, ainsi que d’autres informations utiles :

<!– wp:code {"content":"

nforecast = model.predict(future)n

« } –>

forecast = model.predict(future)

Les colonnes les plus pertinentes incluent yhat pour les prévisions, yhat_lower et yhat_upper pour les intervalles de confiance. Pour visualiser les résultats, Prophet offre également une fonctionnalité de traçage très utile :

<!– wp:code {"content":"

nfig = model.plot(forecast)n

« } –>

fig = model.plot(forecast)

Ajustement et optimisation des modèles

Bien que Prophet soit puissant par défaut, plusieurs ajustements peuvent améliorer la qualité des prévisions. Par exemple, vous pouvez modifier les paramètres de détection des points de changement, qui déterminent les moments où la tendance des données peut changer. Cela peut être crucial pour modéliser des événements imprévus.

Gérer la saisonnalité

La détection de la saisonnalité automatique est intégrée à Prophet. Toutefois, dans certains cas, il peut être préférable de personnaliser cette saisonnalité pour éviter le surajustement et mieux comprendre la dynamique des données. Vous pouvez ajouter des périodes de saisonnalité spécifiques en utilisant :

<!– wp:code {"content":"

nmodel.add_seasonality(name='nom_seasonalite', period=365, fourier_order=10)n

« } –>

model.add_seasonality(name='nom_seasonalite', period=365, fourier_order=10)

Cela permet à l’utilisateur de déterminer quelles saisons sont pertinentes pour son analyse particulière.

Utilisation des jours fériés

Les événements comme les jours fériés peuvent avoir un impact significatif sur les données temporelles. Prophet permet de les intégrer facilement. Vous pouvez définir une liste de jours fériés et les inclure dans votre modèle :

<!– wp:code {"content":"

nfrom fbprophet import Prophetnimport pandas as pdnnholidays = pd.DataFrame({n    'holiday': 'nom_fete',n    'ds': pd.to_datetime(['2023-12-25', '2023-01-01']),n    'lower_window': 0,n    'upper_window': 1,n})nnmodel = Prophet(holidays=holidays)n

« } –>

from fbprophet import Prophet
import pandas as pd

holidays = pd.DataFrame({
    'holiday': 'nom_fete',
    'ds': pd.to_datetime(['2023-12-25', '2023-01-01']),
    'lower_window': 0,
    'upper_window': 1,
})

model = Prophet(holidays=holidays)

Cette flexibilité vous permet de mieux prendre en compte l’impact des événements sur vos prévisions.

Prophet est un outil puissant pour analyser et prédire des séries temporelles, en alliant simplicité et robustesse. Sa capacité à gérer les saisonnalités multiples et à incorporer des exceptions telles que les jours fériés en fait un choix privilégié pour de nombreux analystes. En suivant les bonnes pratiques de préparation des données et en ajustant les paramètres clés, chaque utilisateur peut tirer parti de la modélisation prédictive offerte par cet outil.

Analyse de séries temporelles : Comparaison entre méthodes

Critères	Facebook Prophet
Complexité de mise en œuvre	Facile à utiliser pour les débutants
Prise en compte de la saisonnalité	Supporte plusieurs saisonnalités
Type de données acceptées	Donne une grande flexibilité sur les données manquantes
Rapidité des prédictions	Génère des prévisions rapidement à grande échelle
Personnalisation des modèles	Permet d’ajouter des facteurs externes facilement
Visualisation des résultats	Propose des graphiques clairs pour les prévisions
Documentation	Documentation détaillée et accessible

Exploration avancée des séries temporelles avec Prophet

La modélisation des séries temporelles est un défi majeur pour les analystes de données, mais avec Facebook Prophet, ce processus devient plus accessible et intuitif. Grâce à son approche modulaire, Prophet permet de capturer efficacement des motifs complexes, même en présence de plusieurs saisonalités. Les utilisateurs peuvent facilement personnaliser les paramètres du modèle pour s’adapter à la nature de leurs données, ce qui constitue un atout majeur par rapport à d’autres techniques traditionnelles.

En intégrant des fonctionnalités comme la détection automatique des points de changement et l’ajustement aux jours fériés, Prophet offre une flexibilité qui facilite la prise en compte des événements externes pouvant influencer les tendances. De plus, sa capacité à gérer des données incomplètes est un avantage significatif pour les ensembles de données réels souvent sujets aux valeurs manquantes.

En générant des prévisions convaincantes et des composants détaillés des séries temporelles, Prophet devient un outil incontournable pour les data scientists et les analystes cherchant à répondre à des questions complexes concernant l’évolution des données dans le temps. Son utilisation dans des contextes variés, tels que la finance, le retail ou la santé, souligne son efficacité et sa pertinence actuelles.