Neuroevolution is one of the methodologies that can be used for learning optimal architecture during training. It uses evolutionary algorithms to generate the topology of artificial neural networks and its parameters. The main benefits are that it is scalable and can be fully or partially non gradient method. In this work, a modified neuroevolution technique is presented which incorporates multi-level optimisation. The presented approach adapts evolution strategies for evolving an ensemble model based on the bagging technique, using genetic operators for optimising single anomaly detection models, reducing the training dataset to speedup the search process and perform non-gradient fine tuning. Multivariate anomaly detection as an unsupervised learning task is the case study upon which the presented approach is tested. Single model optimisation is based on mutation and crossover operators and is focused on finding optimal window sizes, the number of layers, layer depths, hyperparameters etc. to boost the anomaly detection scores of new and already known models. The proposed framework and its protocol shows that it is possible to find architecture within a reasonable time frame which can boost all well known multivariate anomaly detection deep learning architectures. The work concentrates on improvements to the multi-level neuroevolution approach for anomaly detection. The main modifications are in the methods of mixing groups and single model evolution, non-gradient fine tuning and a voting mechanism. The presented framework can be used as an efficient learning network architecture method for any different unsupervised task where autoencoder architectures can be used. The tests were run on SWAT and WADI datasets and the presented approach evolved the architectures that achieved the best scores among other deep learning models.


翻译:神经进化是用于在培训期间学习最佳架构的方法之一。 它使用进化算法来生成人工神经网络及其参数的表层学。 主要的好处是,它可以伸缩,可以完全或部分采用非梯度方法。 在这项工作中, 介绍了一个修改的神经进化技术, 其中包括多层次优化。 所介绍的方法可以调整进化战略, 以开发基于包装技术的混合模型, 使用基因操作器优化单一异常检测模型, 减少培训数据集以加快搜索进程并进行非梯度微调。 多变异性异常检测作为不受监督的学习任务, 是测试所介绍的方法的案例研究。 单一模型优化的神经进化技术基于突变和交叉操作操作操作, 侧重于寻找最佳窗口大小、 层数、 层深度、 超光度计等, 以提升新和已知模型显示的异常发现分数。 拟议的框架及其协议表明, 可以在一个合理的时间框架内找到架构, 能够推进所有已知的多变异性异常异常异常异常异常现象的异常现象检测, 用于进行多变更深层次的系统结构。 用于多变换的系统。 学习的多变换的系统, 用于用于计算方法。 进行其他的系统, 学习。 学习的系统, 学习。 进行不同的系统, 进行不同的演化, 进行不同的演制。

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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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