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vor 4 Monaten

Isolation Forest

{Zhi-Hua Zhou Kai Ming Ting Fei Tony Liu}

Abstract

Die meisten bestehenden modellbasierten Ansätze zur Anomalieerkennung erstellen ein Profil normaler Instanzen und identifizieren anschließend Instanzen, die nicht dem normalen Profil entsprechen, als Anomalien. In dieser Arbeit wird ein grundlegend andersartiger modellbasierter Ansatz vorgestellt, der Anomalien explizit isoliert, anstatt Profile normaler Punkte zu konstruieren. So weit uns bekannt ist, wurde der Begriff der Isolation in der aktuellen Literatur bisher nicht erforscht. Die Nutzung der Isolation ermöglicht es dem vorgeschlagenen Verfahren, iForest, die Unterstichprobung (sub-sampling) in einem Umfang auszunutzen, der in bestehenden Methoden nicht realisierbar ist. Dadurch entsteht ein Algorithmus mit linearer Zeitkomplexität, einer niedrigen Konstanten und geringem Speicherbedarf. Unsere empirische Evaluation zeigt, dass iForest hinsichtlich der AUC und der Verarbeitungszeit sowohl gegenüber ORCA, einem nahezu linear skalierenden, auf Distanzen basierenden Verfahren, als auch gegenüber LOF und Random Forests, insbesondere bei großen Datensätzen, überzeugt. Darüber hinaus zeigt iForest gute Leistung bei hochdimensionalen Problemen mit einer großen Anzahl irrelevanter Merkmale sowie in Situationen, in denen der Trainingsdatensatz keine Anomalien enthält.

Benchmarks

BenchmarkMethodikMetriken
unsupervised-anomaly-detection-with-specifiedIsolation Forest
AUC-ROC: 0.638
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-1Isolation Forest
AUC-ROC: 0.690
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-10Isolation Forest
AUC-ROC: 0.777
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-11Isolation Forest
AUC-ROC: 0.908
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-12Isolation Forest
AUC-ROC: 0.777
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-14IF
AUC-ROC: 0.889
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-15Isolation Forest
AUC-ROC: 0.917
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-16Isolation Forest
AUC-ROC: 0.876
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-17Isolation Forest
AUC-ROC: 0.846
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-18Isolation Forest
AUC-ROC: 0.917
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-19IF
AUC-ROC: 0.878
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-20IF
AUC-ROC: 0.797
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-21IF
AUC-ROC: 0.786
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-22IF
AUC-ROC: 0.821
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-23IF
AUC-ROC: 0.797
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-24IF
AUC-ROC: 0.706
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-25IF
AUC-ROC: 0.889
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-26IF
AUC-ROC: 0.798
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-27IF
AUC-ROC: 0.915
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-5Isolation Forest
AUC-ROC: 0.718
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-6Isolation Forest
AUC-ROC: 0.721
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-7IF
AUC-ROC: 0.661
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-8Isolation Forest
AUC-ROC: 0.890
unsupervised-anomaly-detection-with-specified-9Isolation Forest
AUC-ROC: 0.894

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