The monitoring and management of numerous and diverse time series data at Alibaba Group calls for an effective and scalable time series anomaly detection service. In this paper, we propose RobustTAD, a Robust Time series Anomaly Detection framework by integrating robust seasonal-trend decomposition and convolutional neural network for time series data. The seasonal-trend decomposition can effectively handle complicated patterns in time series, and meanwhile significantly simplifies the architecture of the neural network, which is an encoder-decoder architecture with skip connections. This architecture can effectively capture the multi-scale information from time series, which is very useful in anomaly detection. Due to the limited labeled data in time series anomaly detection, we systematically investigate data augmentation methods in both time and frequency domains. We also introduce label-based weight and value-based weight in the loss function by utilizing the unbalanced nature of the time series anomaly detection problem. Compared with the widely used forecasting-based anomaly detection algorithms, decomposition-based algorithms, traditional statistical algorithms, as well as recent neural network based algorithms, RobustTAD performs significantly better on public benchmark datasets. It is deployed as a public online service and widely adopted in different business scenarios at Alibaba Group.


翻译:Alibaba Group 的众多且不同的时间序列数据的监测和管理要求有效和可缩放的时间序列异常检测服务。 在本文中,我们提议采用强效时间序列序列的自动检测框架,即强效时序序列系统,将强性季节-趋势分解和卷状神经网络整合为时间序列数据。季节-趋势分解能够有效地处理时间序列中的复杂模式,同时大大简化神经网络的结构,这是一个具有跳过连接的编码分解器结构。这一结构可以有效地从时间序列中获取多尺度信息,这对于异常探测非常有用。由于时间序列异常探测中标记的数据有限,我们系统地调查时间和频率领域的数据增强方法。我们还采用基于标签的权重和基于价值的权重,利用时间序列异常检测问题的不平衡性质,在损失功能中引入了基于标签的权重和基于价值的权重。与广泛使用的基于预报的异常检测算法、基于分解的算法、传统的统计算法以及基于最近神经序列的网络信息,对于异常现象的探测非常有用。 RobustTAD在使用的公共在线服务假设中,在广泛采用不同的公共数据基准。

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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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