Outlier detection (OD) finds many applications with a rich literature of numerous techniques. Deep neural network based OD (DOD) has seen a recent surge of attention thanks to the many advances in deep learning. In this paper, we consider a critical-yet-understudied challenge with unsupervised DOD, that is, effective hyperparameter (HP) tuning/model selection. While several prior work report the sensitivity of OD models to HPs, it becomes ever so critical for the modern DOD models that exhibit a long list of HPs. We introduce HYPER for tuning DOD models, tackling two fundamental challenges: (1) validation without supervision (due to lack of labeled anomalies), and (2) efficient search of the HP/model space (due to exponential growth in the number of HPs). A key idea is to design and train a novel hypernetwork (HN) that maps HPs onto optimal weights of the main DOD model. In turn, HYPER capitalizes on a single HN that can dynamically generate weights for many DOD models (corresponding to varying HPs), which offers significant speed-up. In addition, it employs meta-learning on historical OD tasks with labels to train a proxy validation function, likewise trained with our proposed HN efficiently. Extensive experiments on 35 OD tasks show that HYPER achieves high performance against 8 baselines with significant efficiency gains.


翻译:离群检测(OD)广泛应用于众多技术文献中。基于深度神经网络的离群检测(DOD)因深度学习领域的诸多进展而近期备受关注。本文探讨了无监督DOD中一个关键但尚未充分研究的挑战,即超参数(HP)调整/模型选择的有效性。尽管先前多项研究指出OD模型对HP敏感,但对于现代DOD模型(其HP列表冗长)而言,这一问题尤为关键。我们提出了HYPER方法用于调整DOD模型,旨在解决两个基本难题:(1)缺乏监督验证(因缺少标记异常),(2)HP/模型空间的高效搜索(因HP数量呈指数增长)。核心思想是设计并训练一种新型超网络(HN),该网络将HP映射至主DOD模型的最优权重。进而,HYPER利用单一超网络动态生成多个DOD模型(对应不同HP)的权重,显著提升速度。此外,该方法在历史带标签的OD任务上采用元学习训练代理验证函数,同样通过我们提出的超网络高效实现。在35个OD任务上的广泛实验表明,HYPER相较8种基线方法实现了高性能且显著提升效率。

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