Unsupervised detection of anomaly points in time series is a challenging problem, which requires the model to derive a distinguishable criterion. Previous methods tackle the problem mainly through learning pointwise representation or pairwise association, however, neither is sufficient to reason about the intricate dynamics. Recently, Transformers have shown great power in unified modeling of pointwise representation and pairwise association, and we find that the self-attention weight distribution of each time point can embody rich association with the whole series. Our key observation is that due to the rarity of anomalies, it is extremely difficult to build nontrivial associations from abnormal points to the whole series, thereby, the anomalies' associations shall mainly concentrate on their adjacent time points. This adjacent-concentration bias implies an association-based criterion inherently distinguishable between normal and abnormal points, which we highlight through the \emph{Association Discrepancy}. Technically, we propose the \emph{Anomaly Transformer} with a new \emph{Anomaly-Attention} mechanism to compute the association discrepancy. A minimax strategy is devised to amplify the normal-abnormal distinguishability of the association discrepancy. The Anomaly Transformer achieves state-of-the-art results on six unsupervised time series anomaly detection benchmarks of three applications: service monitoring, space & earth exploration, and water treatment.


翻译:对时间序列中的异常点的未经监督的检测是一个具有挑战性的问题,要求模型得出一个可辨别的标准。过去的方法主要通过学习点代表制或对称关联来解决这个问题,但是,这两种方法都不足以解释复杂的动态。最近,变异器在统一点代表制和对称关联的模型中表现出巨大的力量。我们发现,每个时间序列的自我注意重量分布可以体现与整个序列的丰富关联。我们的主要观察是,由于异常点的罕见性,从异常点到整个序列建立非三角协会极为困难,因此,异常协会应主要集中于其相邻的时间点。这种相邻的集中偏差意味着基于关联的标准在正常点和异常点之间有着内在的区别,我们通过“IMph{协会差异”来强调这一点。从技术上讲,我们建议每个时间点的自我注意重量分布能够体现与整个序列的丰富关联。我们的主要观察是,由于异常点的罕见性,因此很难从整个序列中建立非三角联系联系,因此,因此,异常的协会应主要集中于其邻近的时间点。这种相邻的集中偏差意味着基于关联性标准的标准标准,我们通过“协会”强调。在正常-异常地测量和变异变异变异地”

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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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