A fundamental problem in the field of unsupervised machine learning is the detection of anomalies corresponding to rare and unusual observations of interest; reasons include for their rejection, accommodation or further investigation. Anomalies are intuitively understood to be something unusual or inconsistent, whose occurrence sparks immediate attention. More formally anomalies are those observations-under appropriate random variable modelling-whose expectation of occurrence with respect to a grouping of prior interest is less than one; such a definition and understanding has been used to develop the parameter-free perception anomaly detection algorithm. The present work seeks to establish important and practical connections between the approach used by the perception algorithm and prior decades of research in neurophysiology and computational neuroscience; particularly that of information processing in the retina and visual cortex. The algorithm is conceptualised as a neuron model which forms the kernel of an unsupervised neural network that learns to signal unexpected observations as anomalies. Both the network and neuron display properties observed in biological processes including: immediate intelligence; parallel processing; redundancy; global degradation; contrast invariance; parameter-free computation, dynamic thresholds and non-linear processing. A robust and accurate model for anomaly detection in univariate and multivariate data is built using this network as a concrete application.


翻译:在未受监督的机器学习领域,一个根本的问题是发现与罕见和异常的兴趣观测相对应的异常现象;原因包括拒绝、住宿或进一步调查;异常现象被直觉理解为不寻常或不一致,其发生立即引起注意。更正式的异常现象是那些在适当的随机随机建模下观测的异常现象,这些观察者预期会发生与先前有兴趣的一组有关;这种定义和理解已被用于开发无参数的感知异常探测算法。目前的工作力求在神经生理学和计算神经科学的认知算法所采用的方法与过去几十年的研究方法之间建立重要和实际的联系;特别是视线和视觉皮层的信息处理方法。这种算法被概念化为一个神经模型,形成一个不受监督的神经网络的核心,该神经网络学会将意外观察作为异常现象进行信号。网络和神经显示在生物过程中观察到的特性包括:即时情报;平行处理;冗余;全球退化;差异对比;无参数计算、动态阈值和非线性处理。一个牢固和准确的网络是用来在不测反常态情况下建立多式的模型。

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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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