論文の概要: Comparative Study on Semi-supervised Learning Applied for Anomaly
Detection in Hydraulic Condition Monitoring System
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.02709v1
- Date: Mon, 5 Jun 2023 09:01:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-06 15:59:48.981106
- Title: Comparative Study on Semi-supervised Learning Applied for Anomaly
Detection in Hydraulic Condition Monitoring System
- Title(参考訳): 油圧モニタリングシステムにおける異常検出のための半教師付き学習の比較検討
- Authors: Yongqi Dong, Kejia Chen, Zhiyuan Ma
- Abstract要約: 本研究では,油圧モニタリングシステムにおける異常検出に応用した半教師付き学習手法を系統的に比較した。
カスタマイズされた極端学習マシンをベースとした半教師付きHELMモデルは、最先端の性能(99.5%)、最低偽陽性率(0.015)、最高のF1スコア(0.985)が他の半教師付き手法を上回った。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.32228025627337864
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Condition-based maintenance is becoming increasingly important in hydraulic
systems. However, anomaly detection for these systems remains challenging,
especially since that anomalous data is scarce and labeling such data is
tedious and even dangerous. Therefore, it is advisable to make use of
unsupervised or semi-supervised methods, especially for semi-supervised
learning which utilizes unsupervised learning as a feature extraction mechanism
to aid the supervised part when only a small number of labels are available.
This study systematically compares semi-supervised learning methods applied for
anomaly detection in hydraulic condition monitoring systems. Firstly, thorough
data analysis and feature learning were carried out to understand the
open-sourced hydraulic condition monitoring dataset. Then, various methods were
implemented and evaluated including traditional stand-alone semi-supervised
learning models (e.g., one-class SVM, Robust Covariance), ensemble models
(e.g., Isolation Forest), and deep neural network based models (e.g.,
autoencoder, Hierarchical Extreme Learning Machine (HELM)). Typically, this
study customized and implemented an extreme learning machine based
semi-supervised HELM model and verified its superiority over other
semi-supervised methods. Extensive experiments show that the customized HELM
model obtained state-of-the-art performance with the highest accuracy (99.5%),
the lowest false positive rate (0.015), and the best F1-score (0.985) beating
other semi-supervised methods.
- Abstract(参考訳): 油圧システムでは条件ベースのメンテナンスがますます重要になっている。
しかし,異常データが少なく,ラベル付けが面倒で危険であるため,異常検出は依然として困難である。
したがって、教師なしあるいは半教師なしの手法、特に少数のラベルが利用可能である場合に、教師なし学習を特徴抽出機構として活用する半教師なし学習に利用することが望ましい。
本研究では,油圧モニタリングシステムにおける異常検出に応用した半教師付き学習手法を系統的に比較した。
まず、オープンソースの水理条件モニタリングデータセットを理解するために、詳細なデータ分析と特徴学習を行った。
次に,従来のスタンドアロン半教師付き学習モデル(一級svm,ロバスト共分散など),アンサンブルモデル(孤立フォレストなど),ディープニューラルネットワークに基づくモデル(オートエンコーダ,階層型極端学習マシン(helm)など)など,様々な手法の実装と評価を行った。
典型的には、この研究は、極端な学習マシンに基づく半教師付きHELMモデルをカスタマイズし、実装し、他の半教師付き手法よりもその優位性を検証した。
広範囲な実験により、カスタマイズされたヘルムモデルは、最も高い精度(99.5%)、最も低い偽陽性率(0.015)、そして最も優れたf1-score(0.985)で他の半教師あり法を上回った。
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