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Big Data e Análise de Dados: Técnicas para coletar, armazenar e analisar grandes volumes de dados para insights empresariais. Jhonatan Pereira de Lima © INTRODUÇÃO 1. Nos últimos anos, a explosão de dados digitais criou um ambiente onde as organizações podem coletar, armazenar e analisar grandes volumes de informações para obter insights valiosos. Esse fenômeno, conhecido como Big Data, revolucionou a forma como as empresas tomam decisões, desenvolvem estratégias e interagem com os clientes. A análise de dados, por sua vez, permite transformar esses vastos conjuntos de informações em conhecimento prático que pode impulsionar a inovação e a competitividade. 2. O que é Big Data? 3. Big Data refere-se a conjuntos de dados que são tão grandes, rápidos ou complexos que os métodos tradicionais de processamento de dados não são suficientes para gerenciá-los. Esses dados podem ser estruturados, semiestruturados ou não estruturados e vêm de uma variedade de fontes, incluindo transações de negócios, mídias sociais, sensores, dispositivos móveis e muito mais. 4. As 5 Vs do Big Data 5. Para entender melhor o Big Data, é comum falar dos "5 Vs" que caracterizam esses dados: 6. Volume: Refere-se à quantidade de dados gerados e armazenados. A quantidade de dados produzidos globalmente está crescendo exponencialmente, passando de petabytes para exabytes e zettabytes. 7. Velocidade: Refere-se à rapidez com que os dados são gerados e precisam ser processados. Em muitas situações, os dados são gerados em tempo real, exigindo respostas rápidas. 8. Variedade: Refere-se aos diferentes tipos de dados que estão sendo gerados. Esses dados podem ser estruturados (como dados de transações financeiras), semiestruturados (como logs de servidores) ou não estruturados (como vídeos, imagens e textos). 9. Veracidade: Refere-se à qualidade dos dados. Nem todos os dados são precisos ou relevantes, e a veracidade garante que as análises sejam baseadas em dados confiáveis. 10. Valor: Refere-se ao benefício que pode ser extraído dos dados. O valor do Big Data está nos insights que ele pode fornecer para melhorar processos, criar novos produtos ou serviços, ou entender melhor os clientes. 11. Coleta de Dados 12. A coleta de dados é o primeiro passo no processo de Big Data. Esse processo envolve a captura de informações de várias fontes, que podem incluir bancos de dados internos, sistemas de CRM, mídias sociais, dispositivos IoT (Internet das Coisas), logs de servidores, transações financeiras, entre outros. 13. Fontes de Dados 14. Sistemas Internos: As empresas têm acesso a uma vasta quantidade de dados gerados por seus próprios sistemas, como registros de vendas, informações de clientes, históricos de transações, e logs de operações. 15. Redes Sociais: Plataformas como Facebook, Twitter, LinkedIn, e Instagram são fontes ricas de dados não estruturados que podem ser analisados para entender o comportamento e as preferências dos clientes. 16. Sensores e Dispositivos IoT: Sensores em dispositivos conectados, como máquinas industriais, veículos e dispositivos móveis, geram dados em tempo real que podem ser coletados e analisados. 17. Dados Externos: Além das fontes internas, as empresas podem coletar dados de fontes externas, como dados de mercado, dados demográficos e até informações de concorrentes. 18. Técnicas de Coleta 19. Raspagem de Dados (Web Scraping): Técnica usada para extrair dados de sites da web. Ferramentas de raspagem automatizam o processo de coleta de dados de páginas da web e as organizam em formatos utilizáveis. 20. APIs: Muitas plataformas e serviços oferecem APIs (Application Programming Interfaces) que permitem a coleta de dados em tempo real de fontes específicas. Por exemplo, o Twitter fornece uma API para acessar tweets públicos. 21. Captura de Logs: Logs de servidores e aplicações contêm informações valiosas sobre o comportamento dos usuários e o desempenho do sistema. A captura e análise desses logs podem fornecer insights importantes. 22. Formulários Online e Pesquisas: Formulários online e pesquisas são métodos diretos de coletar dados estruturados de clientes e usuários. 23. Armazenamento de Dados 24. Com a coleta de grandes volumes de dados, surge a necessidade de armazená- los de maneira eficiente e segura. As tecnologias de armazenamento de dados evoluíram significativamente para lidar com os desafios apresentados pelo Big Data. 25. Tecnologias de Armazenamento 26. Bancos de Dados Relacionais (RDBMS): Embora ainda sejam usados para armazenar dados estruturados, os bancos de dados relacionais, como MySQL e PostgreSQL, enfrentam dificuldades ao lidar com grandes volumes de dados não estruturados. 27. Bancos de Dados Não Relacionais (NoSQL): NoSQL inclui uma variedade de tecnologias de banco de dados que foram projetadas para lidar com dados não estruturados e semiestruturados. Exemplos incluem MongoDB, Cassandra e Couchbase. a. MongoDB: Um banco de dados orientado a documentos que armazena dados em formato JSON, permitindo flexibilidade na estrutura dos dados. b. Cassandra: Um banco de dados de coluna larga distribuído que oferece alta disponibilidade e escalabilidade. c. Couchbase: Um banco de dados de documento que combina o desempenho de banco de dados NoSQL com capacidades de memória cache. 28. Data Lakes: Um Data Lake é um repositório centralizado que permite armazenar grandes volumes de dados em seu formato bruto. Diferente dos Data Warehouses, que exigem que os dados sejam estruturados antes do armazenamento, os Data Lakes podem armazenar dados estruturados, semiestruturados e não estruturados juntos. a. Hadoop: O Hadoop é uma plataforma de software open-source que permite o armazenamento e processamento de grandes volumes de dados em um ambiente distribuído. Ele usa o sistema de arquivos Hadoop Distributed File System (HDFS) para gerenciar o armazenamento em Data Lakes. 29. Armazenamento em Nuvem: Provedores de nuvem, como Amazon Web Services (AWS), Google Cloud e Microsoft Azure, oferecem serviços de armazenamento escaláveis que permitem armazenar e acessar grandes volumes de dados de qualquer lugar. Exemplos incluem Amazon S3, Google Cloud Storage e Azure Blob Storage. 30. Data Warehouses: Data Warehouses são sistemas projetados para análise de dados históricos. Eles armazenam dados estruturados de várias fontes em um formato consolidado que é otimizado para consultas e relatórios. a. Amazon Redshift: Um serviço de data warehouse totalmente gerenciado que permite analisar dados em escala. b. Google BigQuery: Um data warehouse sem servidor que permite consultas SQL em grandes conjuntos de dados. c. Snowflake: Uma plataforma de data warehouse em nuvem que oferece escalabilidade automática e armazenamento separado de computação. 31. Desafios de Armazenamento 32. Escalabilidade: Com o crescimento exponencial de dados, as soluções de armazenamento precisam ser escaláveis para acomodar volumes cada vez maiores de informações. 33. Segurança e Privacidade: A proteção de dados sensíveis é uma preocupação crítica, especialmente em setores regulamentados como saúde e finanças. 34. Integração: Muitas vezes, os dados vêm de várias fontes e formatos diferentes. Integrar esses dados em um sistema de armazenamento coeso pode ser desafiador. 35. Custo: O armazenamento de grandes volumes de dados pode ser caro, especialmente quando se considera o custo de infraestrutura e manutenção. 36. Análise de Dados 37. A análise de dados é o processo de examinar, limpar, transformar e modelar dados com o objetivo de descobrir informações úteis, sugerir conclusões e apoiar a tomada de decisões. Com o advento do Big Data, novas técnicas e ferramentas de análise foram desenvolvidas para lidar com a complexidade e o volume dos dados. 38. Tipos de Análise de Dados 39. Análise Descritiva:Envolve o exame de dados históricos para entender o que aconteceu no passado. Ferramentas de visualização, como gráficos e tabelas, são frequentemente usadas para resumir e apresentar os dados. 40. Análise Diagnóstica: Vai além da análise descritiva ao explorar as razões por trás dos eventos. Técnicas como análise de causa raiz e mineração de dados são usadas para identificar padrões e relações entre variáveis. 41. Análise Preditiva: Utiliza modelos estatísticos e algoritmos de machine learning para prever futuros eventos com base em dados históricos. Exemplos incluem previsão de vendas, análise de risco e modelos de churn de clientes. 42. Análise Prescritiva: Sugere ações baseadas nos resultados da análise preditiva. Isso pode incluir recomendações para otimizar processos, melhorar o desempenho ou mitigar riscos. 43. Técnicas de Análise de Dados 44. Mineração de Dados (Data Mining): Envolve o uso de técnicas estatísticas, matemáticas e de aprendizado de máquina para identificar padrões e relacionamentos ocultos nos dados. Exemplos incluem clustering, classificação e análise de associação. 45. Machine Learning: Algoritmos de aprendizado de máquina permitem que os sistemas façam previsões ou tomem decisões com base em dados. Técnicas como regressão, redes neurais e árvores de decisão são comumente usadas em análises preditivas. 46. Análise de Texto (Text Analytics): Utilizada para extrair informações significativas de dados não estruturados, como documentos, e-mails, e publicações em mídias sociais. Inclui técnicas como análise de sentimento, reconhecimento de entidades e categorização 2. O que é Big Data? 4. As 5 Vs do Big Data 11. Coleta de Dados 13. Fontes de Dados 18. Técnicas de Coleta 23. Armazenamento de Dados 25. Tecnologias de Armazenamento 31. Desafios de Armazenamento 36. Análise de Dados 38. Tipos de Análise de Dados 43. Técnicas de Análise de Dados