While new and effective methods for anomaly detection are frequently introduced, many studies prioritize the detection task without considering the need for explainability. Yet, in real-world applications, anomaly explanation, which aims to provide explanation of why specific data instances are identified as anomalies, is an equally important task. In this work, we present a novel approach for efficient and accurate model-agnostic anomaly explanation for tabular data using Predicate-based Association Rules (PARs). PARs can provide intuitive explanations not only about which features of the anomaly instance are abnormal, but also the reasons behind their abnormality. Our user study indicates that the anomaly explanation form of PARs is better comprehended and preferred by regular users of anomaly detection systems as compared to existing model-agnostic explanation options. Furthermore, we conduct extensive experiments on various benchmark datasets, demonstrating that PARs compare favorably to state-of-the-art model-agnostic methods in terms of computing efficiency and explanation accuracy on anomaly explanation tasks. The code for PARs tool is available at https://github.com/NSIBF/PARs-EXAD.


翻译:尽管新型有效的异常检测方法层出不穷,但许多研究侧重检测任务而忽视了解释性需求。然而在实际应用中,异常解释(旨在阐明特定数据实例被标记为异常的原因)同样至关重要。本文提出一种基于谓词关联规则(Predicate-based Association Rules, PARs)的新方法,用于对表格数据进行高效且准确的模型无关异常解释。PARs不仅能直观解释异常实例的哪些特征存在异常,还能揭示异常背后的原因。用户研究表明,相较于现有模型无关解释方案,常规异常检测系统用户更易理解且更偏好PARs提供的异常解释形式。此外,我们在多个基准数据集上开展的大量实验表明,PARs在异常解释任务的计算效率和解释准确性方面均优于当前最先进的模型无关方法。PARs工具代码已开源至https://github.com/NSIBF/PARs-EXAD。

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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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