Graph-level anomaly detection aims to identify anomalous graphs from a collection of graphs in an unsupervised manner. A common assumption of anomaly detection is that a reasonable decision boundary has a hypersphere shape, but may appear some non-conforming phenomena in high dimensions. Towards this end, we firstly propose a novel deep graph-level anomaly detection model, which learns the graph representation with maximum mutual information between substructure and global structure features while exploring a hypersphere anomaly decision boundary. The idea is to ensure the training data distribution consistent with the decision hypersphere via an orthogonal projection layer. Moreover, we further perform the bi-hypersphere compression to emphasize the discrimination of anomalous graphs from normal graphs. Note that our method is not confined to graph data and is applicable to anomaly detection of other data such as images. The numerical and visualization results on benchmark datasets demonstrate the effectiveness and superiority of our methods in comparison to many baselines and state-of-the-arts.


翻译:图级异常检测旨在以无监督方式从图集合中识别异常图。异常检测的一个常见假设是合理的决策边界呈现超球面形状,但在高维空间中可能会出现一些不一致现象。为此,我们首先提出一种新型深度图级异常检测模型,该模型在探索超球面异常决策边界的同时,通过子结构与全局结构特征间的最大互信息学习图表示。其核心思想是通过正交投影层确保训练数据分布与决策超球面一致。此外,我们进一步实施双超球面压缩以增强异常图与正常图的区分能力。值得注意的是,本方法不仅限于图数据,还可适用于图像等其他数据的异常检测。在基准数据集上的数值与可视化结果表明,与诸多基线及前沿方法相比,我们的方法具有有效性和优越性。

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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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