Cyber-physical system sensors emit multivariate time series (MTS) that monitor physical system processes. Such time series generally capture unknown numbers of states, each with a different duration, that correspond to specific conditions, e.g., "walking" or "running" in human-activity monitoring. Unsupervised identification of such states facilitates storage and processing in subsequent data analyses, as well as enhances result interpretability. Existing state-detection proposals face three challenges. First, they introduce substantial computational overhead, rendering them impractical in resourceconstrained or streaming settings. Second, although state-of-the-art (SOTA) proposals employ contrastive learning for representation, insufficient attention to false negatives hampers model convergence and accuracy. Third, SOTA proposals predominantly only emphasize offline non-streaming deployment, we highlight an urgent need to optimize online streaming scenarios. We propose E2Usd that enables efficient-yet-accurate unsupervised MTS state detection. E2Usd exploits a Fast Fourier Transform-based Time Series Compressor (fftCompress) and a Decomposed Dual-view Embedding Module (ddEM) that together encode input MTSs at low computational overhead. Additionally, we propose a False Negative Cancellation Contrastive Learning method (fnccLearning) to counteract the effects of false negatives and to achieve more cluster-friendly embedding spaces. To reduce computational overhead further in streaming settings, we introduce Adaptive Threshold Detection (adaTD). Comprehensive experiments with six baselines and six datasets offer evidence that E2Usd is capable of SOTA accuracy at significantly reduced computational overhead.


翻译:信息物理系统传感器产生用于监测物理系统过程的多元时间序列(MTS)。此类时间序列通常捕获数量未知、持续时间各异的状态,这些状态对应特定条件,例如人体活动监测中的“行走”或“奔跑”。对这些状态进行无监督识别有助于后续数据分析中的存储与处理,并能增强结果的可解释性。现有的状态检测方案面临三大挑战。首先,它们引入大量计算开销,使其在资源受限或流式场景中不切实际。其次,尽管最先进的方案采用对比学习进行表征,但对假阴性的关注不足阻碍了模型收敛与准确性。第三,当前方案主要仅强调离线非流式部署,我们强调亟需优化在线流式场景。我们提出E2USD,以实现高效且准确的多元时间序列无监督状态检测。E2USD利用基于快速傅里叶变换的时间序列压缩器(fftCompress)与分解双视图嵌入模块(ddEM),共同以低计算开销对输入多元时间序列进行编码。此外,我们提出假阴性消除对比学习方法(fnccLearning),以抵消假阴性的影响并获得更利于聚类的嵌入空间。为在流式场景中进一步降低计算开销,我们引入自适应阈值检测(adaTD)。在六个基线方法与六个数据集上的综合实验表明,E2USD能够以显著降低的计算开销实现最先进的检测精度。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12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
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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:48
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
7+阅读 · 今天8:46
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
9+阅读 · 今天5:37
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
7+阅读 · 今天5:35
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天5:24
相关资讯
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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员