Spyre - Framework für Python Datenprojekte

Was dem Python Daten Ökosystem bislang noch fehlt, ist ein Modul um webfähige Datenprodukte, schnell und mit wenig Aufwand, zu erstellen. Adam Hajari hat einen ersten Versuch unternommen, das zu ändern und begann die Entwicklung von Spyre. Um dieses Framework zu testen, habe ich eine kleine Beispielapplikation geschrieben, das im Repo für diesen Blog unter den Python Beispielen zu finden ist.

Daten von Strava

Für das Beispiel habe ich ein paar Daten zu meinen sportlichen Aktivitäten in diesem Jahr von Strava herunter geladen. Die Strava API ist zwar nicht gerade ein Highlight in Bezug auf UX beim Datenabgreifen, aber es gibt zumindest ein (selten schlecht dokumentiertes) Python Modul, das die Verbindung managt und somit die Angelegenheit ein bisschen schmerzfreier gestaltet. Das Skript, mit dem ich die Kollektionen mit meinen Radfahr- und Schwimm-Aktivitäten erstellt habe, ist auch im Beispiel Verzeichnis zu finden. Sie enthalten die Art der Aktivität, die Startzeit, Dauer und Distanz.

Spyre Apps

Nach der Installation von Spyre (das Paket heisst dataspyre bei pip) und dem Download des master Repos des Projekts kann gleich mit dem Testen der Beispielanwendungen begonnen werden. Diese sind sehr auf Plots fixiert, es ist z.B. auch möglich Bokeh Plots zu integrieren, aber auch diverse Matplotlib Derivate können gerendert werden. Aber auch das Erzeugen von Tabellen wird durch ein Beispiel abgedeckt. Wirklich sehr nützlich um sich mit dem Modul vertraut zu machen, ist das Tutorial im Spyre Repo, im Form eines Ipython Notebooks. Darin wird anhand der Beispielanwendungen die wichtigsten Input-Elemente (div. Buttons, Slider, Dropdown etc.) und Output-Möglichkeiten (Plot, Tabelle etc.) des Frameworks erklärt.

Daten App im Browser

Von den Beispielen im Spyre Repo habe ich dann auch meine Beispielanwendung abgeleitet (hier ist der Code dazu). Um die Anwendung zu starten genügt es, das Hauptskript mit Python (in einer 2er Version) zu starten und im Browser der Wahl den Port 9097 vom localhost aufzurufen. Wie in dem Foto rechts zu sehen ist, kann dann mit einem Dropdown die Sportart gewählt werden. Der Plot (der Simplizität zuliebe mit Pandas erzeugt) zeigt daraufhin die Tage, an denen die Aktivität statt fand und die Distanz, welche mit dem Rad bzw. im Schwimmbecken zurück gelegt wurde.

Ein Spyre Server basiert übrigens auf dem CherryPy Web Framework. Wer daran ein bisschen herum bastelt, kann übrigens auch Spyre Apps auf einen Raspberry Pi 2 zum Laufen bringen (siehe Foto unten). Das halte ich für insofern interessant, da es damit möglich wird, Sensordaten abzugreifen, zu verarbeiten und jetzt eben auch im Internet zu präsentieren mit einer durchgängigen Programmiersprache und auf einem Gerät.

#spyre app served by #raspberrypi2 🙌

Ein von @datadonk23 gepostetes Foto am 4. Mai 2015 um 6:25 Uhr

Zusammenfassung

Mit Spyre ist es möglich, webfähige Datenprodukte durchgehend in Python zu erstellen, ohne auf Übersetzungen in eine andere Sprache (wie zB bei plot.ly) und den damit verbundenen Einschränkungen, angewiesen zu sein. Die Funktionalität und Usability ist aber im Vergleich zum R Ökosystem mit Shiny jedoch sehr bescheiden und benötigt noch jede Menge Entwicklungsarbeit der Community. Es bleibt zu hoffen, dass das Projekt weiter an Bedeutung zunimmt und eventuell auch eine Plattform wie ShinyApps.io, nur für das Python Daten Ökosystem, entstehen lässt. Insbesonders für die adäquate Präsentation von Analyse-Ergebnisse oder Daten-Modellen ist ein Modul wie Spyre bedeutend, um datenwissenschaftliche Prozesse durchgehend in Python zu ermöglichen.

visualisierung mit bokeh: beliebte vornamen in OÖ

erste versuche mit Bokeh

Bokeh ist eine python bibliothek für interaktive visualisierungen und datenplots. entwickelt wird sie von Continuum Analytics, das durch seine python distribution anaconda bekannt ist. die als open-source projekt entwickelte bibliothek erlaubt es, mit python interaktive und webfähige plots zu erzeugen - und das auf simple und schnelle art und weise. genug gründe für mich (als nicht unbedingten fan der matplotlib) einmal erste versuche damit zu starten.

die einbindung der bibliothek ist nicht schwierig zu bewerkstelligen. auch die anwendung zur erzeugung der plots erzeugt keinen syntaktischen overhead, wie der code für die beispielanwendung  zeigt (einseh- und downloadbar im visualisierungs-beispiele repo des blogs). die ergebnisse sind für den geringen aufwand visuell ansprechend und auch nützlich für die kommunikation von informationen aus den plots. bei meinen versuchen haben sich jedoch zwei problemfelder gezeigt, die dem noch jungen entwicklungsstands des projekts geschuldet sind. erstens ist die dokumentation noch sehr ausbaufähig. damit bleibt nichts anderes übrig, als bei der verwendung öfters mal im sourcecode der bibliothek nachzusehen. dieser ist zwar gut kommentiert und hilft, die korrekte anwendung von diversen methoden zu finden, kann aber eine gute dokumentation für das schnelle nachschlagen nicht ersetzen. als zweiten problembereich kamen mir dokumentierte parameter unter, die in folge jedoch nicht genutzt werden. dies ist besonders ärgerlich, wenn man die plots individuell verändern möchte. jedoch gehe ich davon aus, dass diese beiden problemgruppen in weiteren entwicklungsstadien behoben werden.

als beispielanwendung habe ich mich auf eine simple visualisierung mittels einer heatmap festgelegt. da bokeh auch eine eigene methode und ein beispiel in der gallery bereit stellt. als zusätzliches ziel setzte ich mir die einbindung eines bokeh-plots in eine statische webseite.

thema: beliebte vornamen

als datenquelle für dieses projekt hat sich der vornamen datensatz des landes oö (über daten.gv.at) angeboten. dieser enthält die 60 beliebtesten vornamen je geschlecht für die letzten 10 jahre. daraus wurden die 25 beliebtesten (nach summe der werte über die gesamtjahre) bestimmt und deren werte dann in einem pandas data frame in eine entsprechende form gebracht, um als input für die CategoricalHeatMap methode von Bokeh zu dienen. im endeffekt stellte sich heraus, dass die größte herausforderung des projekts -wie so oft bei datenanalysen und- visualisierungen- darin bestand, die daten in die gewünschte form zu bringen. die erstellung der eigentlichen plots mittels bokeh ging dann recht zügig.

sobald die visualisierungen erstellt waren, wurden die plots in ein bootstrap template importiert. das vorgehen (im web-beispiele repo des blogs dokumentiert), hätte ich zwar eleganter gestalten können, für eine schnelle präsentationsmöglichkeit ist die einbindung des html-outputs von bokeh aber geeignet. eine bedeutende verbesserung wäre natürlich eine interaktive einbindung, was auch eine effektive verwendung in dynamischen seiten erlauben würde. dies scheint mit bokeh auch möglich zu sein - aber auch hier fehlt noch eine bessere dokumentation. für den anspruch, ein einfaches beispiel zu gestalten, hat mir aber die einbindung des kompletten outputs gereicht. die ergebnisse über die 25 beliebtesten vornamen für männliche und weibliche neugeborene kann somit unter folgendem link betrachtet werden:

VornamenOÖ 

zusammenfassung

einbindung und verwendung der python visualisierung-bibliothek Bokeh sind einfach. das potential des projekts ist gross, aktuell gibt es jedoch noch einige mängel, va bezüglich der dokumentation.
und zum ergebnis des beispiels: Lukas bzw. Anna sind die beliebtesten vornamen für neugeborene in den letzten 10 jahren in oberösterreich. die plots zeigen darüber hinaus, dass es besonders bei weiblichen neugeborenen eine konzentration von besonders häufig verwendeten vornamen gibt. ein trend zu mehr individualität bei der benennung von neugeborenen ist zumindest mit diesen vorliegenden daten für die letzten 10 jahre nicht erkennbar.