In the past two decades, most research on anomaly detection has focused on improving the accuracy of the detection, while largely ignoring the explainability of the corresponding methods and thus leaving the explanation of outcomes to practitioners. As anomaly detection algorithms are increasingly used in safety-critical domains, providing explanations for the high-stakes decisions made in those domains has become an ethical and regulatory requirement. Therefore, this work provides a comprehensive and structured survey on state-of-the-art explainable anomaly detection techniques. We propose a taxonomy based on the main aspects that characterize each explainable anomaly detection technique, aiming to help practitioners and researchers find the explainable anomaly detection method that best suits their needs.


翻译:过去二十年间,异常检测领域的大多数研究专注于提升检测精度,而很大程度上忽略了相应方法的可解释性,将结果解释工作留给了实践者。随着异常检测算法越来越多地应用于安全关键领域,为此类领域中的高风险决策提供解释已成为道德与监管要求。因此,本文对当前最先进的可解释异常检测技术进行了全面且结构化的综述。我们基于表征每种可解释异常检测技术的主要维度提出了一种分类体系,旨在帮助实践者与研究人员找到最契合其需求的可解释异常检测方法。

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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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