Insecure Internet of things (IoT) devices pose significant threats to critical infrastructure and the Internet at large; detecting anomalous behavior from these devices remains of critical importance, but fast, efficient, accurate anomaly detection (also called "novelty detection") for these classes of devices remains elusive. One-Class Support Vector Machines (OCSVM) are one of the state-of-the-art approaches for novelty detection (or anomaly detection) in machine learning, due to their flexibility in fitting complex nonlinear boundaries between {normal} and {novel} data. IoT devices in smart homes and cities and connected building infrastructure present a compelling use case for novelty detection with OCSVM due to the variety of devices, traffic patterns, and types of anomalies that can manifest in such environments. Much previous research has thus applied OCSVM to novelty detection for IoT. Unfortunately, conventional OCSVMs introduce significant memory requirements and are computationally expensive at prediction time as the size of the train set grows, requiring space and time that scales with the number of training points. These memory and computational constraints can be prohibitive in practical, real-world deployments, where large training sets are typically needed to develop accurate models when fitting complex decision boundaries. In this work, we extend so-called Nystr\"om and (Gaussian) Sketching approaches to OCSVM, by combining these methods with clustering and Gaussian mixture models to achieve significant speedups in prediction time and space in various IoT settings, without sacrificing detection accuracy.


翻译:缺乏安全的东西的互联网(IoT)装置对关键的基础设施和整个互联网构成了重大威胁;发现这些装置的异常行为仍然至关重要,但是由于设备、交通模式和在这种环境中可以表现的异常类型多种多样,因此对这些类别的装置来说,快速、高效、准确的异常检测(也称为“新发现”)仍然难以找到。一las支持病媒机(OCSVM)是机器学习中新颖检测(或异常检测)的最先进方法之一。不幸的是,常规OCSVMS引入了重要的记忆要求,在预测时间计算成本昂贵,因为各种电路的大小越来越大,需要空间和时间,培训点也相应。智能家庭、城市和相连接的建筑基础设施的IoT装置是一个令人信服的用于与OCSVM系统进行新发现的新发现(也称为“新发现”新发现,因为各种装置、交通模式和计算方法在不需精确的S-CS-CS-M系统中,这些记忆和计算限制通常会通过实际操作方法,在不需精确的S-CS-CS-LM模型中实现。

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在数据挖掘中,异常检测(英语:anomaly detection)对不符合预期模式或数据集中其他项目的项目、事件或观测值的识别。通常异常项目会转变成银行欺诈、结构缺陷、医疗问题、文本错误等类型的问题。异常也被称为离群值、新奇、噪声、偏差和例外。 特别是在检测滥用与网络入侵时,有趣性对象往往不是罕见对象,但却是超出预料的突发活动。这种模式不遵循通常统计定义中把异常点看作是罕见对象,于是许多异常检测方法(特别是无监督的方法)将对此类数据失效,除非进行了合适的聚集。相反,聚类分析算法可能可以检测出这些模式形成的微聚类。 有三大类异常检测方法。[1] 在假设数据集中大多数实例都是正常的前提下,无监督异常检测方法能通过寻找与其他数据最不匹配的实例来检测出未标记测试数据的异常。监督式异常检测方法需要一个已经被标记“正常”与“异常”的数据集,并涉及到训练分类器(与许多其他的统计分类问题的关键区别是异常检测的内在不均衡性)。半监督式异常检测方法根据一个给定的正常训练数据集创建一个表示正常行为的模型,然后检测由学习模型生成的测试实例的可能性。
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