Traditional anomaly detection methods aim to identify objects that deviate from most other objects by treating all features equally. In contrast, contextual anomaly detection methods aim to detect objects that deviate from other objects within a context of similar objects by dividing the features into contextual features and behavioral features. In this paper, we develop connections between dependency-based traditional anomaly detection methods and contextual anomaly detection methods. Based on resulting insights, we propose a novel approach to inherently interpretable contextual anomaly detection that uses Quantile Regression Forests to model dependencies between features. Extensive experiments on various synthetic and real-world datasets demonstrate that our method outperforms state-of-the-art anomaly detection methods in identifying contextual anomalies in terms of accuracy and interpretability.


翻译:传统异常检测方法通过平等对待所有特征来识别偏离大多数对象的样本。而上下文异常检测方法则通过将特征划分为上下文特征与行为特征,旨在检测在相似对象构成的上下文中偏离其他对象的异常样本。本文建立了基于依赖关系的传统异常检测方法与上下文异常检测方法之间的关联。基于此洞见,我们提出一种新型的内在可解释上下文异常检测方法,利用分位数回归森林对特征间的依赖关系进行建模。在多种合成与真实数据集上的大量实验表明,该方法在识别上下文异常方面的准确性与可解释性均优于当前最先进的异常检测方法。

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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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