Extracting anomaly causality facilitates diagnostics once monitoring systems detect system faults. Identifying anomaly causes in large systems involves investigating a broader set of monitoring variables across multiple subsystems. However, learning graphical causal models (GCMs) comes with a significant computational burden that restrains the applicability of most existing methods in real-time and large-scale deployments. In addition, modern monitoring applications for large systems often generate large amounts of binary alarm flags, and the distinct characteristics of binary anomaly data -- the meaning of state transition and data sparsity -- challenge existing causality learning mechanisms. This study proposes an anomaly causal discovery approach (AnomalyCD), addressing the accuracy and computational challenges of generating GCMs from temporal binary flag datasets. The AnomalyCD presents several strategies, such as anomaly data-aware causality testing, sparse data and prior link compression, and edge pruning adjustment approaches. We validate the performance of the approach on two datasets: monitoring sensor data from the readout-box system of the Compact Muon Solenoid experiment at CERN, and a public dataset from an information technology monitoring system. The results on temporal GCMs demonstrate a considerable reduction of computation overhead and a moderate enhancement of accuracy on the binary anomaly datasets Source code: https://github.com/muleina/AnomalyCD .


翻译:提取异常因果关系有助于在监测系统检测到系统故障时进行诊断。识别大型系统中的异常原因涉及对多个子系统中更广泛的监测变量进行调查。然而,学习图因果模型(GCMs)会带来巨大的计算负担,限制了大多数现有方法在实时和大规模部署中的适用性。此外,现代大型系统监测应用通常生成大量二元报警标志,而二元异常数据的独特特性——状态转换的含义和数据稀疏性——对现有的因果关系学习机制提出了挑战。本研究提出了一种异常因果发现方法(AnomalyCD),解决了从时序二元标志数据集中生成GCMs的准确性和计算挑战。AnomalyCD提出了多种策略,例如异常数据感知的因果性检验、稀疏数据和先验链接压缩,以及边剪枝调整方法。我们在两个数据集上验证了该方法的性能:来自欧洲核子研究中心紧凑μ子螺线管实验读出箱系统的监测传感器数据,以及来自信息技术监测系统的公共数据集。在时序GCMs上的结果表明,该方法显著降低了计算开销,并在二元异常数据集上适度提高了准确性。源代码:https://github.com/muleina/AnomalyCD。

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