Anomaly detection has a wide range of real-world applications, such as bank fraud detection and cyber intrusion detection. In the past decade, a variety of anomaly detection models have been developed, which lead to big progress towards accurately detecting various anomalies. Despite the successes, anomaly detection models still face many limitations. The most significant one is whether we can trust the detection results from the models. In recent years, the research community has spent a great effort to design trustworthy machine learning models, such as developing trustworthy classification models. However, the attention to anomaly detection tasks is far from sufficient. Considering that many anomaly detection tasks are life-changing tasks involving human beings, labeling someone as anomalies or fraudsters should be extremely cautious. Hence, ensuring the anomaly detection models conducted in a trustworthy fashion is an essential requirement to deploy the models to conduct automatic decisions in the real world. In this brief survey, we summarize the existing efforts and discuss open problems towards trustworthy anomaly detection from the perspectives of interpretability, fairness, robustness, and privacy-preservation.


翻译:异常探测具有广泛的真实世界应用,例如银行欺诈探测和网络入侵探测。过去十年,开发了各种异常探测模型,导致在准确发现各种异常方面取得重大进展。尽管取得了成功,异常探测模型仍面临许多限制。最重要的是,我们能否相信这些模型的检测结果。近年来,研究界作出了巨大努力来设计可靠的机器学习模型,例如开发可靠的分类模型。然而,对异常探测任务的关注远远不够。考虑到许多异常探测任务涉及人类的生命变化任务,将某人标为异常或欺诈者应当极为谨慎。因此,确保以可信方式进行的异常探测模型是部署模型在现实世界中进行自动决定的一个基本要求。在本次简短的调查中,我们从可解释性、公平性、稳健性和隐私保护的角度,总结现有努力,并讨论在可信赖的异常探测方面的公开问题。

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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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