Anomaly detection in time-series has a wide range of practical applications. While numerous anomaly detection methods have been proposed in the literature, a recent survey concluded that no single method is the most accurate across various datasets. To make matters worse, anomaly labels are scarce and rarely available in practice. The practical problem of selecting the most accurate model for a given dataset without labels has received little attention in the literature. This paper answers this question i.e. Given an unlabeled dataset and a set of candidate anomaly detectors, how can we select the most accurate model? To this end, we identify three classes of surrogate (unsupervised) metrics, namely, prediction error, model centrality, and performance on injected synthetic anomalies, and show that some metrics are highly correlated with standard supervised anomaly detection performance metrics such as the $F_1$ score, but to varying degrees. We formulate metric combination with multiple imperfect surrogate metrics as a robust rank aggregation problem. We then provide theoretical justification behind the proposed approach. Large-scale experiments on multiple real-world datasets demonstrate that our proposed unsupervised approach is as effective as selecting the most accurate model based on partially labeled data.


翻译:时间序列中的异常探测具有广泛的实际应用。 虽然文献中提出了许多异常探测方法,但最近的一项调查得出结论认为,没有一种单一的方法是各种数据集中最准确的。更糟糕的是,异常标签很少,而且在实践中很少提供。没有标签的某一数据集选择最准确模型的实际问题在文献中很少引起注意。本文回答了这个问题,即:鉴于一个未贴标签的数据集和一套候选异常探测器,我们如何选择最准确的模型?为此,我们确定了三种替代(不受监督的)指标类别,即预测错误、模型中心点和注射合成异常的性能,并表明一些指标与标准监督的异常检测性能指标(如$F_1美元分)高度相关,但程度不同。我们用多种不完善的代孕计量标准组合为一个强的等级汇总问题。我们随后从理论上解释了拟议办法的理由。关于多个真实数据集的大规模实验表明,我们提议的未受监督的方法与根据部分标签选择最精确的模型是有效的。

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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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