論文の概要: Interpretable, Multidimensional, Multimodal Anomaly Detection with
Negative Sampling for Detection of Device Failure
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.10088v1
- Date: Sun, 12 Jul 2020 21:07:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-11-11 06:14:02.415261
- Title: Interpretable, Multidimensional, Multimodal Anomaly Detection with
Negative Sampling for Detection of Device Failure
- Title(参考訳): デバイス故障検出のための負サンプリングによる解釈可能多次元マルチモーダル異常検出
- Authors: John Sipple
- Abstract要約: 正の観察サンプルから負のサンプルを生成する教師なし異常検出法を提案する。
ニューラルネットワーク分類器による負のサンプリングは、分離林、一級SVM、ディープSVDDよりもAUCスコアが有意に高いことを示す。
ニューラルネットワーク分類器による負のサンプリングが、Googleのオフィスビル145の15,000以上の気候制御と電力メータデバイスにおいて、失敗をリアルタイムで予測するために、大規模なデプロイに成功した方法について説明する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 6.09170287691728
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Complex devices are connected daily and eagerly generate vast streams of
multidimensional state measurements. These devices often operate in distinct
modes based on external conditions (day/night, occupied/vacant, etc.), and to
prevent complete or partial system outage, we would like to recognize as early
as possible when these devices begin to operate outside the normal modes.
Unfortunately, it is often impractical or impossible to predict failures using
rules or supervised machine learning, because failure modes are too complex,
devices are too new to adequately characterize in a specific environment, or
environmental change puts the device into an unpredictable condition. We
propose an unsupervised anomaly detection method that creates a negative sample
from the positive, observed sample, and trains a classifier to distinguish
between positive and negative samples. Using the Contraction Principle, we
explain why such a classifier ought to establish suitable decision boundaries
between normal and anomalous regions, and show how Integrated Gradients can
attribute the anomaly to specific variables within the anomalous state vector.
We have demonstrated that negative sampling with random forest or neural
network classifiers yield significantly higher AUC scores than Isolation
Forest, One Class SVM, and Deep SVDD, against (a) a synthetic dataset with
dimensionality ranging between 2 and 128, with 1, 2, and 3 modes, and with and
without noise dimensions; (b) four standard benchmark datasets; and (c) a
multidimensional, multimodal dataset from real climate control devices.
Finally, we describe how negative sampling with neural network classifiers have
been successfully deployed at large scale to predict failures in real time in
over 15,000 climate-control and power meter devices in 145 Google office
buildings.
- Abstract(参考訳): 複雑なデバイスは毎日接続され、多次元状態測定の膨大なストリームを熱心に生成する。
これらのデバイスは、しばしば外部の状態(昼/夜、占有/空室など)に基づいて異なるモードで動作し、完全または部分的なシステム停止を防止するため、これらのデバイスが通常のモードの外で動作し始めると、できるだけ早く認識したい。
残念ながら、障害モードは複雑すぎるため、デバイスが特定の環境で適切に特徴付けるには新すぎるため、あるいは環境変化によってデバイスを予測不可能な状態にするため、ルールや教師付き機械学習を使用して障害を予測することは現実的あるいは不可能であることが多い。
本研究では,正のサンプルから負のサンプルを生成し,正のサンプルと負のサンプルを区別する分類器を訓練する教師なし異常検出法を提案する。
契約原理を用いて、そのような分類器が正規領域と異常領域の間の適切な決定境界を確立する必要がある理由を説明し、統合勾配が異常状態ベクトル内の特定の変数に異常をどう属性するかを示す。
我々は無作為な森林やニューラルネットワーク分類器による負のサンプリングが分離林、一級SVM、ディープSVDDよりもAUCスコアが有意に高いことを示した。
(a)2〜128の寸法で、1,2,3のモードを有し、かつ、ノイズ寸法がない合成データセット
b) 4つの標準ベンチマークデータセット
(c)実気候制御装置からの多次元多モードデータセット。
最後に,145のgoogle officeビルの15,000以上の気候制御および電力メータデバイスにおいて,ニューラルネットワーク分類器による負のサンプリングが大規模に展開され,リアルタイムに障害を予測することに成功した方法について述べる。
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