Anomaly detection has many applications ranging from bank-fraud detection and cyber-threat detection to equipment maintenance and health monitoring. However, choosing a suitable algorithm for a given application remains a challenging design decision, often informed by the literature on anomaly detection algorithms. We extensively reviewed twelve of the most popular unsupervised anomaly detection methods. We observed that, so far, they have been compared using inconsistent protocols - the choice of the class of interest or the positive class, the split of training and test data, and the choice of hyperparameters - leading to ambiguous evaluations. This observation led us to define a coherent evaluation protocol which we then used to produce an updated and more precise picture of the relative performance of the twelve methods on five widely used tabular datasets. While our evaluation cannot pinpoint a method that outperforms all the others on all datasets, it identifies those that stand out and revise misconceived knowledge about their relative performances.


翻译:异常检测有许多应用,从银行欺诈检测和网络威胁检测到设备维护及健康监测等,然而,为特定应用选择合适的算法仍是一项具有挑战性的设计决定,通常参考异常检测算法的文献。我们广泛审查了12种最受欢迎、不受监督的异常检测方法。我们观察到,迄今为止,它们使用不一致的规程进行了比较,这些规程包括利益等级或正值等级的选择、培训和测试数据的分割以及超参数的选择,从而导致模糊的评估。这一观察导致我们确定了一种连贯的评估规程,我们随后用它来对五套广泛使用的表格数据集的十二种方法的相对性能进行更新和更加精确的描述。虽然我们的评估无法确定一种在所有数据集上超越所有其他方法的方法,但它找出了那些显露出来的方法,并修正了对其相对性能的错误认识。

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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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