Anomaly detection is vital in many domains, such as finance, healthcare, and cybersecurity. In this paper, we propose a novel deep anomaly detection method for tabular data that leverages Non-Parametric Transformers (NPTs), a model initially proposed for supervised tasks, to capture both feature-feature and sample-sample dependencies. In a reconstruction-based framework, we train the NPT to reconstruct masked features of normal samples. In a non-parametric fashion, we leverage the whole training set during inference and use the model's ability to reconstruct the masked features to generate an anomaly score. To the best of our knowledge, this is the first work to successfully combine feature-feature and sample-sample dependencies for anomaly detection on tabular datasets. Through extensive experiments on 31 benchmark tabular datasets, we demonstrate that our method achieves state-of-the-art performance, outperforming existing methods by 1.7% and 1.2% in terms of F1-score and AUROC, respectively. Our ablation study provides evidence that modeling both types of dependencies is crucial for anomaly detection on tabular data.


翻译:异常检测在金融、医疗和网络安全等诸多领域至关重要。本文提出一种新型的表格数据深度异常检测方法,该方法利用最初为监督任务设计的非参数Transformer(NPT)模型,同时捕捉特征-特征和样本-样本依赖性。在基于重构的框架中,我们训练NPT以重构正常样本的掩码特征。采用非参数方式,我们在推理过程中利用整个训练集,通过模型重构掩码特征的能力生成异常评分。据我们所知,这是首个成功结合特征-特征和样本-样本依赖性进行表格数据集异常检测的工作。通过在31个基准表格数据集上的大量实验,我们证明所提方法在F1分数和AUROC指标上分别以1.7%和1.2%的优势超越现有方法,达到最先进性能。消融研究提供的证据表明,对两类依赖性的建模对于表格数据的异常检测至关重要。

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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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