Sensor-equipped beehives allow monitoring the living conditions of bees. Machine learning models can use the data of such hives to learn behavioral patterns and find anomalous events. One type of event that is of particular interest to apiarists for economical reasons is bee swarming. Other events of interest are behavioral anomalies from illness and technical anomalies, e.g. sensor failure. Beekeepers can be supported by suitable machine learning models which can detect these events. In this paper we compare multiple machine learning models for anomaly detection and evaluate them for their applicability in the context of beehives. Namely we employed Deep Recurrent Autoencoder, Elliptic Envelope, Isolation Forest, Local Outlier Factor and One-Class SVM. Through evaluation with real world datasets of different hives and with different sensor setups we find that the autoencoder is the best multi-purpose anomaly detector in comparison.


翻译:带有传感器的蜂巢能够监测蜜蜂的生活条件。 机器学习模型可以使用这些蜂巢的数据来学习行为模式和发现异常事件。 一种对飞蜂家特别感兴趣的事件是蜂群的繁殖。 其他感兴趣的事件是疾病和技术异常造成的行为异常,例如传感器故障。 养蜂人可以得到能够检测这些事件的适当机器学习模型的支持。 在本文中,我们比较了多个机器学习模型以探测异常现象,并评估了它们在蜂窝中的可应用性。 也就是说,我们使用了深常数自动coder、 Elliptic Invelope、隔离森林、本地外源和一格SVM。 通过对不同蜂窝真实世界数据集和不同传感器设置的评估,我们发现自动编码是最佳的多功能异常探测器。

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在数据挖掘中,异常检测(英语:anomaly detection)对不符合预期模式或数据集中其他项目的项目、事件或观测值的识别。通常异常项目会转变成银行欺诈、结构缺陷、医疗问题、文本错误等类型的问题。异常也被称为离群值、新奇、噪声、偏差和例外。 特别是在检测滥用与网络入侵时,有趣性对象往往不是罕见对象,但却是超出预料的突发活动。这种模式不遵循通常统计定义中把异常点看作是罕见对象,于是许多异常检测方法(特别是无监督的方法)将对此类数据失效,除非进行了合适的聚集。相反,聚类分析算法可能可以检测出这些模式形成的微聚类。 有三大类异常检测方法。[1] 在假设数据集中大多数实例都是正常的前提下,无监督异常检测方法能通过寻找与其他数据最不匹配的实例来检测出未标记测试数据的异常。监督式异常检测方法需要一个已经被标记“正常”与“异常”的数据集,并涉及到训练分类器(与许多其他的统计分类问题的关键区别是异常检测的内在不均衡性)。半监督式异常检测方法根据一个给定的正常训练数据集创建一个表示正常行为的模型,然后检测由学习模型生成的测试实例的可能性。
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