Time series data is ubiquitous in the real-world problems across various domains including healthcare, social media, and crime surveillance. Detecting anomalies, or irregular and rare events, in time series data, can enable us to find abnormal events in any natural phenomena, which may require special treatment. Moreover, labeled instances of anomaly are hard to get in time series data. On the other hand, time series data, due to its nature, often exhibits localized expansions and compressions in the time dimension which is called warping. These two challenges make it hard to detect anomalies in time series as often such warpings could get detected as anomalies erroneously. Our objective is to build an anomaly detection model that is robust to such warping variations. In this paper, we propose a novel unsupervised time series anomaly detection method, WaRTEm-AD, that operates in two stages. Within the key stage of representation learning, we employ data augmentation through bespoke time series operators which are passed through a twin autoencoder architecture to learn warping-robust representations for time series data. Second, adaptations of state-of-the-art anomaly detection methods are employed on the learnt representations to identify anomalies. We will illustrate that WaRTEm-AD is designed to detect two types of time series anomalies: point and sequence anomalies. We compare WaRTEm-AD with the state-of-the-art baselines and establish the effectiveness of our method both in terms of anomaly detection performance and computational efficiency.


翻译:时间序列数据在包括医疗保健、社交媒体和犯罪监测等各个领域的现实世界问题中是普遍存在的。在时间序列数据中,检测异常或异常和罕见事件,可以使我们发现任何自然现象中的异常事件,可能需要特殊待遇。此外,在时间序列数据中,很难获得标记的异常情况。另一方面,时间序列数据由于其性质,往往显示在被称为扭曲的时间维度中局部扩张和压缩。由于这两个挑战,很难在时间序列中发现异常现象,因为这类扭曲往往会被错误地检测为异常。我们的目标是建立一个异常现象探测模型,以适应此类扭曲变异。在本文件中,我们提出了一个新的不受监视的时间序列异常检测方法,即WaRTEM-AD,该方法分两个阶段运作。在代表性学习的关键阶段,我们使用数据增强的方式是时间序列操作器,通过双自动解码结构传递,学习时间序列数据的扭曲-扭曲演示。第二,对州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-州-

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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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