用木材制成的木材和森林产品，例如家具，是宝贵的商品，就像许多高估的自然资源的全球贸易一样，面临腐败，欺诈和非法收获的挑战。木材和森林产品部门的这些灰色和黑色市场活动不仅限于收获木材的国家，而是在整个全球供应链中扩展，并与非法金融流有关，例如基于贸易的洗钱，记录欺诈，种类标签和其他非法活动。在没有地面真理的情况下，使用贸易数据找到此类欺诈活动的任务可以作为无监督的异常检测问题进行建模。但是，现有的方法在其对大规模贸易数据的适用性方面存在某些缺点。贸易数据是异质的，具有表格格式的分类和数值属性。总体挑战在于数据的复杂性，数量和速度，具有大量实体和缺乏地面真相标签。为了减轻这些方法，我们提出了一种新型的无监督异常检测 - 基于对比度学习的异质异常检测（CHAD），通常适用于大规模的异质表格数据。我们证明，我们的模型CHAD对公共基准数据集的多个可比较基线表现出色，并且在贸易数据的情况下优于它们。更重要的是，我们证明我们的方法减少了假设和努力所需的高参数调整，这在无监督的培训范式中是一个关键的挑战。具体而言，我们的总体目标涉及使用提单贸易记录数据账单来检测可疑的木材运输和模式。在运输记录中检测异常交易可以使政府机构和供应链成分进一步调查。
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已经探索了监督机器学习模型的算法追索问题的问题，以提供决策支持系统中更容易解释，透明和健壮的结果。未开发的区域是用于异常检测的算法求程，特别是仅具有离散特征值的表格数据。这里的问题是提出一组反事实，通过潜在的异常检测模型被认为是正常的，以便应用程序可以将此信息用于解释目的或推荐对策。我们提出了一种方法 - 在表格数据（CARAT）中保留异常算法的背景，该方法是有效，可扩展性且不可知的，对基础异常检测模型。 Carat使用基于变压器的编码器模型来通过查找可能性低的特征来解释异常。随后使用异常实例中特征的整体上下文来修改突出显示的功能，从而生成语义相干的反事实。广泛的实验有助于证明克拉的功效。
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机器学习模型通常会遇到与训练分布不同的样本。无法识别分布（OOD）样本，因此将该样本分配给课堂标签会显着损害模型的可靠性。由于其对在开放世界中的安全部署模型的重要性，该问题引起了重大关注。由于对所有可能的未知分布进行建模的棘手性，检测OOD样品是具有挑战性的。迄今为止，一些研究领域解决了检测陌生样本的问题，包括异常检测，新颖性检测，一级学习，开放式识别识别和分布外检测。尽管有相似和共同的概念，但分别分布，开放式检测和异常检测已被独立研究。因此，这些研究途径尚未交叉授粉，创造了研究障碍。尽管某些调查打算概述这些方法，但它们似乎仅关注特定领域，而无需检查不同领域之间的关系。这项调查旨在在确定其共同点的同时，对各个领域的众多著名作品进行跨域和全面的审查。研究人员可以从不同领域的研究进展概述中受益，并协同发展未来的方法。此外，据我们所知，虽然进行异常检测或单级学习进行了调查，但没有关于分布外检测的全面或最新的调查，我们的调查可广泛涵盖。最后，有了统一的跨域视角，我们讨论并阐明了未来的研究线，打算将这些领域更加紧密地融为一体。
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我们描述了作为黑暗机器倡议和LES Houches 2019年物理学研讨会进行的数据挑战的结果。挑战的目标是使用无监督机器学习算法检测LHC新物理学的信号。首先，我们提出了如何实现异常分数以在LHC搜索中定义独立于模型的信号区域。我们定义并描述了一个大型基准数据集，由> 10亿美元的Muton-Proton碰撞，其中包含> 10亿美元的模拟LHC事件组成。然后，我们在数据挑战的背景下审查了各种异常检测和密度估计算法，我们在一组现实分析环境中测量了它们的性能。我们绘制了一些有用的结论，可以帮助开发无监督的新物理搜索在LHC的第三次运行期间，并为我们的基准数据集提供用于HTTPS://www.phenomldata.org的未来研究。重现分析的代码在https://github.com/bostdiek/darkmachines-unsupervisedChallenge提供。
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半监督异常检测旨在使用在正常数据上培训的模型来检测来自正常样本的异常。随着近期深度学习的进步，研究人员设计了高效的深度异常检测方法。现有作品通常使用神经网络将数据映射到更具内容性的表示中，然后应用异常检测算法。在本文中，我们提出了一种方法，DASVDD，它共同学习AutoEncoder的参数，同时最小化其潜在表示上的封闭超球的音量。我们提出了一个异常的分数，它是自动化器的重建误差和距离潜在表示中封闭边距中心的距离的组合。尽量减少这种异常的分数辅助我们在培训期间学习正常课程的潜在分布。包括异常分数中的重建错误确保DESVDD不受常见的极度崩溃问题，因为DESVDD模型不会收敛到映射到潜在表示中的恒定点的常量点。几个基准数据集上的实验评估表明，该方法优于常用的最先进的异常检测算法，同时在不同的异常类中保持鲁棒性能。
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我们如何检测异常：也就是说，与给定的一组高维数据（例如图像或传感器数据）显着不同的样品？这是众多应用程序的实际问题，也与使学习算法对意外输入更强大的目标有关。自动编码器是一种流行的方法，部分原因是它们的简单性和降低维度的能力。但是，异常评分函数并不适应正常样品范围内重建误差的自然变化，这阻碍了它们检测实际异常的能力。在本文中，我们从经验上证明了局部适应性对具有真实数据的实验中异常评分的重要性。然后，我们提出了新颖的自适应重建基于错误的评分方法，该方法根据潜在空间的重建误差的局部行为来适应其评分。我们表明，这改善了各种基准数据集中相关基线的异常检测性能。
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对于由硬件和软件组件组成的复杂分布式系统而言，异常检测是一个重要的问题。对此类系统的异常检测的要求和挑战的透彻理解对于系统的安全性至关重要，尤其是对于现实世界的部署。尽管有许多解决问题的研究领域和应用领域，但很少有人试图对这种系统进行深入研究。大多数异常检测技术是针对某些应用域的专门开发的，而其他检测技术则更为通用。在这项调查中，我们探讨了基于图的算法在复杂分布式异质系统中识别和减轻不同类型异常的重要潜力。我们的主要重点是在分布在复杂分布式系统上的异质计算设备上应用时，可深入了解图。这项研究分析，比较和对比该领域的最新研究文章。首先，我们描述了现实世界分布式系统的特征及其在复杂网络中的异常检测的特定挑战，例如数据和评估，异常的性质以及现实世界的要求。稍后，我们讨论了为什么可以在此类系统中利用图形以及使用图的好处。然后，我们将恰当地深入研究最先进的方法，并突出它们的优势和劣势。最后，我们评估和比较这些方法，并指出可能改进的领域。
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考虑到过去几十年中开发的一长串异常检测算法，它们如何在（i）（i）不同级别的监督，（ii）不同类型的异常以及（iii）嘈杂和损坏的数据方面执行？在这项工作中，我们通过（据我们所知）在55个名为Adbench的55个基准数据集中使用30个算法来回答这些关键问题。我们的广泛实验（总共93,654）确定了对监督和异常类型的作用的有意义的见解，并解锁了研究人员在算法选择和设计中的未来方向。借助Adbench，研究人员可以轻松地对数据集（包括我们从自然语言和计算机视觉域的贡献）对现有基线的新提出的方法进行全面和公平的评估。为了促进可访问性和可重复性，我们完全开源的Adbench和相应的结果。
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当应用于具有高级别方差的目标类别的复杂数据集时，基于异常检测的基于异常检测的方法趋于下降。类似于转移学习中使用的自学学习的想法，许多域具有类似的未标记数据集，可以作为分发超出样本的代理。在本文中，我们介绍了来自类似域的未标记数据的潜在不敏感的AutoEncoder（LIS-AE）用作阳性示例以形成常规AutoEncoder的潜在层（瓶颈），使得它仅能够重建一个任务。我们为拟议的培训流程和损失职能提供了理论理的理由以及广泛的消融研究，突出了我们模型的重要方面。我们在多个异常检测设置中测试我们的模型，呈现定量和定性分析，展示了我们对异常检测任务模型的显着性能改进。
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时间序列的异常提供了各个行业的关键方案的见解，从银行和航空航天到信息技术，安全和医学。但是，由于异常的定义，经常缺乏标签以及此类数据中存在的极为复杂的时间相关性，因此识别时间序列数据中的异常尤其具有挑战性。LSTM自动编码器是基于长期短期内存网络的异常检测的编码器传统方案，该方案学会重建时间序列行为，然后使用重建错误来识别异常。我们将Denoising Architecture作为对该LSTM编码模型模型的补充，并研究其对现实世界以及人为生成的数据集的影响。我们证明了所提出的体系结构既提高了准确性和训练速度，从而使LSTM自动编码器更有效地用于无监督的异常检测任务。
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异常检测是确定不符合正常数据分布的样品。由于异常数据的无法获得，培训监督的深神经网络是一项繁琐的任务。因此，无监督的方法是解决此任务的常见方法。深度自动编码器已被广泛用作许多无监督的异常检测方法的基础。但是，深层自动编码器的一个显着缺点是，它们通过概括重建异常值来提供不足的表示异常检测的表示。在这项工作中，我们设计了一个对抗性框架，该框架由两个竞争组件组成，一个对抗性变形者和一个自动编码器。对抗性变形器是一种卷积编码器，学会产生有效的扰动，而自动编码器是一个深层卷积神经网络，旨在重建来自扰动潜在特征空间的图像。这些网络经过相反的目标训练，在这种目标中，对抗性变形者会产生用于编码器潜在特征空间的扰动，以最大化重建误差，并且自动编码器试图中和这些扰动的效果以最大程度地减少它。当应用于异常检测时，该提出的方法会由于对特征空间的扰动应用而学习语义上的富裕表示。所提出的方法在图像和视频数据集上的异常检测中优于现有的最新方法。
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可解释的AI（XAI）的最新进展增加了对各个行业中安全和可解释的AI模型部署的需求。尽管深度神经网络在各种领域取得了最新的成功，但了解这种复杂模型的决策过程对于领域专家来说仍然是一项艰巨的任务。尤其是在金融领域，仅指向通常由数百种混合类型列组成的异常，对专家的价值有限。因此，在本文中，我们提出了一个框架，用于解释使用用于混合类型表格数据的Denoisising自动编码器。我们专门将技术集中在错误的观察方面上。这是通过将潜在误差定位的单个样品柱（单元）定位并分配相应的置信度得分来实现的。此外，该模型提供了预期的单元格估计来解决错误。我们根据三个标准的公共表格数据集（信用默认，成人，IEEE欺诈）和一个专有数据集（Holdings）来评估我们的方法。我们发现，适用于此任务的Denoing自动编码器已经在细胞误差检测率和预期价值率中的其他方法都优于其他方法。此外，我们分析了设计用于细胞误差检测的专门损失如何进一步改善这些指标。我们的框架是为域专家设计的，以了解异常的异常特征，并改善内部数据质量管理流程。
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与许多其他任务一样，神经网络对于异常检测目的而言非常有效。但是，很少有深度学习模型适合于在表格数据集上检测异常。本文提出了一种新的方法来标记基于Tracin的异常，这是最初引入的出于明确目的而引入的影响度量。所提出的方法可以增加任何无监督的深度异常检测方法。我们使用变异自动编码器测试我们的方法，并表明训练点子样本对测试点的平均影响可以作为异常的代理。与最先进的方法相比，我们的模型被证明具有竞争力：它在医疗和网络安全表格基准数据上的检测准确性方面具有可比性或更好的性能。
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异常值是一个事件或观察，其被定义为不同于距群体的不规则距离的异常活动，入侵或可疑数据点。然而，异常事件的定义是主观的，取决于应用程序和域（能量，健康，无线网络等）。重要的是要尽可能仔细地检测异常事件，以避免基础设施故障，因为异常事件可能导致对基础设施的严重损坏。例如，诸如微电网的网络物理系统的攻击可以发起电压或频率不稳定性，从而损坏涉及非常昂贵的修复的智能逆变器。微电网中的不寻常活动可以是机械故障，行为在系统中发生变化，人体或仪器错误或恶意攻击。因此，由于其可变性，异常值检测（OD）是一个不断增长的研究领域。在本章中，我们讨论了使用AI技术的OD方法的进展。为此，通过多个类别引入每个OD模型的基本概念。广泛的OD方法分为六大类：基于统计，基于距离，基于密度的，基于群集的，基于学习的和合奏方法。对于每个类别，我们讨论最近最先进的方法，他们的应用领域和表演。之后，关于对未来研究方向的建议提供了关于各种技术的优缺点和挑战的简要讨论。该调查旨在指导读者更好地了解OD方法的最新进展，以便保证AI。
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异常检测（AD），将异常与正常数据分开，从安全性到医疗保健都有许多范围内的应用程序。尽管大多数以前的作品都被证明对具有完全或部分标记数据的案例有效，但由于标记对此任务特别乏味，因此设置在实践中较不常见。在本文中，我们专注于完全无监督的AD，其中包含正常样本和异常样本的整个培训数据集未标记。为了有效地解决这个问题，我们建议通过使用数据改进过程来提高接受自我监督表示的一类分类的鲁棒性。我们提出的数据完善方法基于单级分类器（OCCS）的集合，每个分类器均经过培训的训练数据子集。随着数据改进的改进，通过自我监督学习学到的表示的表示。我们在具有图像和表格数据的各种无监督的AD任务上演示了我们的方法。 CIFAR-10图像数据的异常比率为10％ /甲状腺表格数据的2.5％异常比率，该方法的表现优于最先进的单级分类器，高于6.3 AUC和12.5平均精度 / 22.9 F1评分。 。
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Time series anomaly detection has applications in a wide range of research fields and applications, including manufacturing and healthcare. The presence of anomalies can indicate novel or unexpected events, such as production faults, system defects, or heart fluttering, and is therefore of particular interest. The large size and complex patterns of time series have led researchers to develop specialised deep learning models for detecting anomalous patterns. This survey focuses on providing structured and comprehensive state-of-the-art time series anomaly detection models through the use of deep learning. It providing a taxonomy based on the factors that divide anomaly detection models into different categories. Aside from describing the basic anomaly detection technique for each category, the advantages and limitations are also discussed. Furthermore, this study includes examples of deep anomaly detection in time series across various application domains in recent years. It finally summarises open issues in research and challenges faced while adopting deep anomaly detection models.
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时间序列数据的积累和标签的不存在使时间序列异常检测（AD）是自我监督的深度学习任务。基于单拟合的方法只能触及整个正态性的某些方面，不足以检测各种异常。其中，AD采用的对比度学习方法总是选择正常的负面对，这是反对AD任务的目的。现有的基于多促进的方法通常是两阶段的，首先应用了训练过程，其目标可能与AD不同，因此性能受到预训练的表示的限制。本文提出了一种深层对比的单级异常检测方法（COCA），该方法结合了对比度学习和一级分类的正态性假设。关键思想是将表示和重建表示形式视为无阴性对比度学习的积极对，我们将其命名为序列对比。然后，我们应用了由不变性和方差项组成的对比度损失函数，前者同时优化了这两个假设的损失，后者则防止了超晶体崩溃。在四个现实世界中的时间序列数据集上进行的广泛实验表明，所提出的方法的卓越性能达到了最新。该代码可在https://github.com/ruiking04/coca上公开获得。
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在智能交通系统中，交通拥堵异常检测至关重要。运输机构的目标有两个方面：监视感兴趣领域的一般交通状况，并在异常拥堵状态下定位道路细分市场。建模拥塞模式可以实现这些目标，以实现全市道路的目标，相当于学习多元时间序列（MTS）的分布。但是，现有作品要么不可伸缩，要么无法同时捕获MTS中的空间信息。为此，我们提出了一个由数据驱动的生成方法组成的原则性和全面的框架，该方法可以执行可拖动的密度估计来检测流量异常。我们的方法在特征空间中的第一群段段，然后使用条件归一化流以在无监督的设置下在群集级别识别异常的时间快照。然后，我们通过在异常群集上使用内核密度估计器来识别段级别的异常。关于合成数据集的广泛实验表明，我们的方法在召回和F1得分方面显着优于几种最新的拥塞异常检测和诊断方法。我们还使用生成模型来采样标记的数据，该数据可以在有监督的环境中训练分类器，从而减轻缺乏在稀疏设置中进行异常检测的标记数据。
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许多完善的异常检测方法使用样本到其本地附近的距离：所谓的“本地异常值”，例如LOF和DBSCAN。它们是他们在许多实际应用中的非结构化，基于功能的数据上的简单原则和强大性能的欢迎和强大的性能。但是，由于它们缺乏培训参数，他们无法学会适应特定的数据集。在本文中，我们首先统一本地异常方法，通过表明它们是图形神经网络中使用的更通用消息传递框架的特定情况。这使我们能够以神经网络的形式将可读性引入本地异常值方法，以获得更大的灵活性和表现：特别是，我们提出了新颖的基于图形神经网络的异常检测方法。 Lunar学会以可训练方式使用来自每个节点的最近邻居的信息来查找异常。我们表明，我们的方法比现有的本地异常值方法更好地表现出来，以及最先进的深线。我们还表明，我们的方法的性能更加强大，对本地邻域大小的不同设置更加强大。
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现代高性能计算（HPC）系统的复杂性日益增加，需要引入自动化和数据驱动的方法，以支持系统管理员为增加系统可用性的努力。异常检测是改善可用性不可或缺的一部分，因为它减轻了系统管理员的负担，并减少了异常和解决方案之间的时间。但是，对当前的最新检测方法进行了监督和半监督，因此它们需要具有异常的人体标签数据集 - 在生产HPC系统中收集通常是不切实际的。基于聚类的无监督异常检测方法，旨在减轻准确的异常数据的需求，到目前为止的性能差。在这项工作中，我们通过提出RUAD来克服这些局限性，RUAD是一种新型的无监督异常检测模型。 Ruad比当前的半监督和无监督的SOA方法取得了更好的结果。这是通过考虑数据中的时间依赖性以及在模型体系结构中包括长短期限内存单元的实现。提出的方法是根据tier-0系统（带有980个节点的Cineca的Marconi100的完整历史）评估的。 RUAD在半监督训练中达到曲线（AUC）下的区域（AUC）为0.763，在无监督的训练中达到了0.767的AUC，这改进了SOA方法，在半监督训练中达到0.747的AUC，无需训练的AUC和0.734的AUC在无处不在的AUC中提高了AUC。训练。它还大大优于基于聚类的当前SOA无监督的异常检测方法，其AUC为0.548。
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