结合重构和图预测的多元时序异常检测框架

作     者：吴彦文 谭溪晨 葛迪 韩园 熊栩捷 陈宇迪 WU Yanwen;TAN Xichen;GE Di;HAN Yuan;XIONG Xujie;CHEN Yudi

作者机构：华中师范大学物理科学与技术学院武汉430079 

出 版 物：《计算机工程与应用》 (Computer Engineering and Applications)

年 卷 期：2024年第60卷第13期

页      面：301-310页

核心收录：

学科分类：081203[工学-计算机应用技术] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(61937001) 教育部高教司产学合作协同育人项目(220800006010529) 

主　　题：多元时序数据 图神经网络 自编码器 异常检测 

摘      要：高维时序异常检测一直是智能系统安全领域的重要挑战,主流解决方案通常使用基于数据降维的重构方法和基于时序建模的预测方法,但这些方法没有结合特征间相互影响和特征内时间关联进行学习,且大多使用点估计方法进行预测或重构,从而影响了异常检测的准确性。结合预测和重构的优点,考虑序列的整体分布,提出了一种新颖的端到端异常检测框架。设计改进的变分自动编码器重构模块,以学习原始时序数据中的特征内时间关联,同时得到编码后的低维表示。设计估计高斯分布的图神经网络预测模块,结合重构模块的低维表示和原始输入进行图结构学习,以捕捉特征间的结构依赖。模型采用异常评分模块联合重构和预测模块的损失,在考虑序列整体分布的基础上进行时空联合表征。为验证所提出模型的性能,在三个工业数据集上对模型进行了对比实验,与基线模型相比,所提出的模型在F1性能指标上表现良好。