Graph-based anomaly detection finds numerous applications in the real-world. Thus, there exists extensive literature on the topic that has recently shifted toward deep detection models due to advances in deep learning and graph neural networks (GNNs). A vast majority of prior work focuses on detecting node/edge/subgraph anomalies within a single graph, with much less work on graph-level anomaly detection in a graph database. This work aims to fill two gaps in the literature: We (1) design GLAM, an end-to-end graph-level anomaly detection model based on GNNs, and (2) focus on unsupervised model selection, which is notoriously hard due to lack of any labels, yet especially critical for deep NN based models with a long list of hyper-parameters. Further, we propose a new pooling strategy for graph-level embedding, called MMD-pooling, that is geared toward detecting distribution anomalies which has not been considered before. Through extensive experiments on 15 real-world datasets, we show that (i) GLAM outperforms node-level and two-stage (i.e. not end-to-end) baselines, and (ii) model selection picks a significantly more effective model than expectation (i.e. average) -- without using any labels -- among candidates with otherwise large variation in performance.


翻译:以图表为基础的异常现象探测发现在现实世界中有许多应用。 因此,由于深层学习和图形神经网络(GNNNs)的进步,有关这一专题的大量文献最近已转向深度探测模型。 绝大多数先前的工作侧重于在单一图形中发现节点/前方/下方异常现象,而在图形数据库中发现图层异常现象的工作要少得多。 这项工作旨在填补文献中的两个空白: 我们(1) 设计GLAM, 一种以GNNs为基础的端到端的图形级异常现象检测模型, 以及 (2) 侧重于未经监督的模型选择,由于缺少任何标签,这非常困难,但对于基于NNNN的深层模型和长长的参数列表尤为关键。 此外,我们提出了一个新的图形级嵌入(称为 MMD- 集合) 集中战略, 该战略旨在检测过去未曾考虑过的分布异常现象。 通过在15个真实世界数据集上的广泛实验, 我们显示 (i) GLAM 超越了节点和两阶段的模型选择,这是众所周知的难度,, 而不是在不具有显著的模型中选择( ) 任何最终的模型中选择, 而不是选择, 任何大的模型。

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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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