Graph anomaly detection has attracted a lot of interest recently. Despite their successes, existing detectors have at least two of the three weaknesses: (a) high computational cost which limits them to small-scale networks only; (b) existing treatment of subgraphs produces suboptimal detection accuracy; and (c) unable to provide an explanation as to why a node is anomalous, once it is identified. We identify that the root cause of these weaknesses is a lack of a proper treatment for subgraphs. A treatment called Subgraph Centralization for graph anomaly detection is proposed to address all the above weaknesses. Its importance is shown in two ways. First, we present a simple yet effective new framework called Graph-Centric Anomaly Detection (GCAD). The key advantages of GCAD over existing detectors including deep-learning detectors are: (i) better anomaly detection accuracy; (ii) linear time complexity with respect to the number of nodes; and (iii) it is a generic framework that admits an existing point anomaly detector to be used to detect node anomalies in a network. Second, we show that Subgraph Centralization can be incorporated into two existing detectors to overcome the above-mentioned weaknesses.


翻译:尽管取得了成功,但现有的探测器至少有三个弱点中的两个:(a) 计算成本高,将其限制在小型网络上;(b) 现有对子图的处理产生亚最佳检测准确度;(c) 一旦发现节点异常度,无法解释为何异常值。我们发现,这些弱点的根源是缺乏对子图的适当处理。建议采用称为图态异常度检测子集的处理方法,以解决上述所有弱点。其重要性表现在两种方式上。首先,我们提出了一个简单而有效的新框架,即“图中异常度检测”(GCAD)。对于包括深层检测器在内的现有探测器而言,GCAD的主要优势是:(一) 更好的异常度检测;(二) 节点数量方面线性时间复杂性;(三) 这是一个通用框架,承认现有点异常度检测器用于检测网络中的节点异常。第二,我们表明子中心化可以纳入两个现有的检测器,以克服上述的弱点。

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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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