Detecting anomalies in multivariate time series(MTS) data plays an important role in many domains. The abnormal values could indicate events, medical abnormalities,cyber-attacks, or faulty devices which if left undetected could lead to significant loss of resources, capital, or human lives. In this paper, we propose a novel and innovative approach to anomaly detection called Bayesian State-Space Anomaly Detection(BSSAD). The BSSAD consists of two modules: the neural network module and the Bayesian state-space module. The design of our approach combines the strength of Bayesian state-space algorithms in predicting the next state and the effectiveness of recurrent neural networks and autoencoders in understanding the relationship between the data to achieve high accuracy in detecting anomalies. The modular design of our approach allows flexibility in implementation with the option of changing the parameters of the Bayesian state-space models or swap-ping neural network algorithms to achieve different levels of performance. In particular, we focus on using Bayesian state-space models of particle filters and ensemble Kalman filters. We conducted extensive experiments on five different datasets. The experimental results show the superior performance of our model over baselines, achieving an F1-score greater than 0.95. In addition, we also propose using a metric called MatthewCorrelation Coefficient (MCC) to obtain more comprehensive information about the accuracy of anomaly detection.


翻译:在多元时间序列(MTS)数据中检测异常在许多领域都发挥着重要作用。异常值可能预示着事件、医疗异常、网络攻击或设备故障,若未及时发现,可能导致资源、资金或人命的重大损失。本文提出了一种名为贝叶斯状态空间异常检测(BSSAD)的创新性异常检测方法。BSSAD 包含两个模块:神经网络模块和贝叶斯状态空间模块。该方法的设计结合了贝叶斯状态空间算法在预测下一状态方面的优势,以及循环神经网络和自编码器在理解数据关联性方面的有效性,从而在异常检测中实现高精度。该方法的模块化设计允许灵活实现,可通过调整贝叶斯状态空间模型的参数或替换神经网络算法来达到不同性能水平。我们重点采用了粒子滤波器和集成卡尔曼滤波器两种贝叶斯状态空间模型。在五个不同数据集上进行了大量实验,结果表明,我们的模型性能优于基线模型,F1分数超过0.95。此外,我们还提出使用马修斯相关系数(MCC)这一指标,以获取关于异常检测准确性的更全面信息。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
【干货书】工程和科学中的概率和统计,
专知会员服务
58+阅读 · 2022年12月24日
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
254+阅读 · 2020年4月19日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月21日
VIP会员
最新内容
ICML 2026|ECA:面向开放式图文生成的高效持续对齐
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
3+阅读 · 今天13:58
《无人水面艇文献综述与结构设计》135页
专知会员服务
10+阅读 · 6月13日
乌克兰战场背后的新武器
专知会员服务
7+阅读 · 6月12日
基于博弈论的陆军人机协同(长文报告)
专知会员服务
13+阅读 · 6月12日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员