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Zero-Shot-Anomalieerkennung mittels Batch Normalization

Aodong Li Chen Qiu Marius Kloft Padhraic Smyth Maja Rudolph Stephan Mandt

Zusammenfassung

Anomalieerkennung (AD) spielt eine entscheidende Rolle in vielen sicherheitskritischen Anwendungsdomänen. Die Herausforderung, einen Anomalieerkenner an Veränderungen in der Verteilung der normalen Daten anzupassen – insbesondere dann, wenn keine Trainingsdaten für das „neue Normale“ zur Verfügung stehen – hat die Entwicklung von Zero-Shot-AD-Techniken befördert. In diesem Paper stellen wir eine einfache, aber wirksame Methode namens Adaptive Centered Representations (ACR) für die Zero-Shot-Batch-AD vor. Unser Ansatz trainiert kommerziell erhältliche tiefe Anomalieerkennungssysteme (z. B. Deep SVDD) so, dass sie sich an eine Reihe miteinander verbundener Trainingsdatenverteilungen anpassen, wobei Batch-Normalisierung eingesetzt wird. Dadurch wird eine automatische Zero-Shot-Verallgemeinerung für bisher unbekannte AD-Aufgaben ermöglicht. Dieser einfache Ansatz – Batch-Normalisierung kombiniert mit Meta-Training – erweist sich als äußerst wirksam und vielseitig einsetzbar. Theoretische Ergebnisse garantieren die Zero-Shot-Verallgemeinerung für unbekannte AD-Aufgaben; empirische Ergebnisse zeigen erstmals Zero-Shot-AD-Ergebnisse für tabellarische Daten und überlegen bestehende Methoden bei der Zero-Shot-Anomalieerkennung sowie -Segmentierung auf Bilddaten aus spezialisierten Domänen. Der Quellcode ist unter https://github.com/aodongli/zero-shot-ad-via-batch-norm verfügbar.


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