An open-ended time series refers to a series of data points indexed in time order without an end. Such a time series can be found everywhere due to the prevalence of Internet of Things. Providing lightweight and real-time anomaly detection for open-ended time series is highly desirable to industry and organizations since it allows immediate response and avoids potential financial loss. In the last few years, several real-time time series anomaly detection approaches have been introduced. However, they might exhaust system resources when they are applied to open-ended time series for a long time. To address this issue, in this paper we propose RePAD2, a lightweight real-time anomaly detection approach for open-ended time series by improving its predecessor RePAD, which is one of the state-of-the-art anomaly detection approaches. We conducted a series of experiments to compare RePAD2 with RePAD and another similar detection approach based on real-world time series datasets, and demonstrated that RePAD2 can address the mentioned resource exhaustion issue while offering comparable detection accuracy and slightly less time consumption.


翻译:开放式时间序列是指按时间顺序索引且无终点的数据点序列。由于物联网的普及,此类时间序列无处不在。为开放式时间序列提供轻量级、实时的异常检测对工业界和组织极具价值,因为它能实现即时响应并避免潜在的经济损失。近年来,已有多种实时时间序列异常检测方法被提出。然而,当长时间应用于开放式时间序列时,这些方法可能会耗尽系统资源。为解决此问题,本文通过改进其前身——当前最先进的异常检测方法之一RePAD,提出了一种面向开放式时间序列的轻量级实时异常检测方法RePAD2。我们基于真实世界的时间序列数据集进行了一系列实验,将RePAD2与RePAD及另一种类似检测方法进行对比,结果表明:RePAD2在解决前述资源耗尽问题的同时,能够提供相当的检测精度并略微降低时间消耗。

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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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