基于无监督对抗学习的时间序列异常检测

摘要：

时间序列异常检测是类别不均衡问题,异常现象少有发生,所以获取异常标签的成本高昂,因此基于无监督学习的时间序列异常检测方法更具有实用价值.然而,现有的时间序列异常检测方法存在三个缺陷:难以对复杂的时间序列进行建模、缺乏合理的缺失值处理机制和无法利用先验知识(例如少量的有标签异常).为了解决以上问题,提出一种基于生成对抗神经网络和自编码器的无监督时间序列异常检测模型SALAD(Stochastic Adversarial Learned Anomaly Detection).在原始空间结合生成对抗网络和自编码器网络并充分利用判别损失和绝对损失来完成数据重构;在隐空间中,为了使学习自编码器中的隐变量更紧凑地表示原始数据分布,引入生成对抗网络来约束隐变量的收敛,使其更接近先验分布;在训练过程中引入数据补全方法是一种更合理的缺失值处理机制;提出对比重构损失使SALAD能充分利用少量的有标签异常数据.在数据集上进行大量实验,结果表明,在完全无监督和使用部分异常标签的情形下,提出的模型的F1分数和现有的基线方法相比有明显的提升.

关键词：时间序列;异常检测;自编码器;生成对抗神经网络;无监督学习

所属期刊栏目：57

分类号：TP389.1(计算技术、计算机技术)

资助基金：中国民航信息网络股份有限公司;民航旅客服务智能化应用技术重点实验室基金

在线出版日期：2022-02-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1042-1052