Detecting anomalous time series is key for scientific, medical and industrial tasks, but is challenging due to its inherent unsupervised nature. In recent years, progress has been made on this task by learning increasingly more complex features, often using deep neural networks. In this work, we argue that shallow features suffice when combined with distribution distance measures. Our approach models each time series as a high dimensional empirical distribution of features, where each time-point constitutes a single sample. Modeling the distance between a test time series and the normal training set therefore requires efficiently measuring the distance between multivariate probability distributions. We show that by parameterizing each time series using cumulative Radon features, we are able to efficiently and effectively model the distribution of normal time series. Our theoretically grounded but simple-to-implement approach is evaluated on multiple datasets and shown to achieve better results than established, classical methods as well as complex, state-of-the-art deep learning methods. Code is provided.


翻译:检测异常时间序列是科学、医学和工业任务的关键,但由于其内在的不受监督的性质而具有挑战性。近年来,通过学习日益复杂的特征,并经常使用深神经网络,在这项任务上取得了进展。在这项工作中,我们争辩说,光质特征与分布距离测量相结合就足够了。我们的方法模型每个时间序列作为特征的高度经验分布,每个时间点构成一个单一样本。因此,模拟测试时间序列和正常培训组之间的距离需要有效地测量多变概率分布之间的距离。我们通过使用累积的 Radon 特征对每个时间序列进行参数参数化,我们证明我们能够高效率和有效地模拟正常时间序列的分布。我们基于理论但简单到执行的方法在多个数据集上进行评估,并展示出比既定的经典方法以及复杂而先进的深层学习方法取得更好的结果。我们提供了代码。

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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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