Введение 5
1 Современные методы поиска аномалий во временных рядах 19
1.1 Таксономия методов поиска аномалий . . . . . . . . . . . . . 19
1.2 Методы без привлечения учителя . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3 Методы с частичным привлечением учителя . . . . . . . . . 23
1.4 Формальные определения и обозначения . . . . . . . . . . . 25
1.4.1 Временной ряд и подпоследовательность . . . . . . . 25
1.4.2 Диссонансы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.4.3 Сниппеты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.5 Обзор близких работ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
1.5.1 Эволюция концепции диссонанса . . . . . . . . . . . . 30
1.5.2 Базовые последовательные алгоритмы . . . . . . . . . 34
1.5.3 Параллельные алгоритмы . . . . . . . . . . . . . . . . 36
1.6 Выводы по главе 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2 Параллельный алгоритм поиска диссонансов фиксированной длины для графических процессоров 41
2.1 Принципы распараллеливания . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.1.1 Структуры данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.1.2 Сегментация временного ряда . . . . . . . . . . . . . . 44
2.1.3 Параллельная предобработка данных . . . . . . . . . 46
2.2 Распараллеливание фазы отбора кандидатов . . . . . . . . . 46
2.3 Распараллеливание фазы очистки кандидатов . . . . . . . . 49
2.4 Вычислительные эксперименты . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.4.1 Описание экспериментов . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.4.2 Анализ результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.5 Выводы по главе 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3
3 Параллельный алгоритм поиска диссонансов произвольной длины для графических процессоров 57
3.1 Принципы распараллеливания . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.2 Алгоритм ранжирования диссонансов . . . . . . . . . . . . . 61
3.2.1 Построение тепловой карты диссонансов . . . . . . . 62
3.2.2 Ранжирование диссонансов различной длины . . . . . 64
3.3 Вычислительные эксперименты . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.3.1 Описание экспериментов . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.3.2 Анализ результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.4 Поиск аномалий в сенсорных данных цифровой индустрии . 72
3.4.1 Деформации в механизме сцепки вагонов трамвая . . 73
3.4.2 Разрушение плит системы профилировки валков стана холодной прокатки . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.4.3 Нештатные ситуации в системе умного управления отоплением зданий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.5 Выводы по главе 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4 Параллельный алгоритм поиска диссонансов произвольной длины для кластерных вычислительных систем с графическими процессорами 81
4.1 Принципы распараллеливания . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.1.1 Сегментация и фрагментация . . . . . . . . . . . . . . 81
4.1.2 Общая схема вычислений . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.2 Распараллеливание фазы очистки диссонансов . . . . . . . . 88
4.3 Вычислительные эксперименты . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.3.1 Описание экспериментов . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.3.2 Анализ результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.4 Выводы по главе 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5 Метод поиска аномалий в потоковых данных 101
5.1 Нейросетевая модель поиска аномалий . . . . . . . . . . . . . 101
5.1.1 Архитектура модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4
5.1.2 Обучение модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
5.1.3 Применение модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.2 Алгоритм формирования обучающей выборки . . . . . . . . 106
5.3 Улучшение алгоритма поиска сниппетов . . . . . . . . . . . . 108
5.3.1 Отбор MPdist-профилей сниппетов . . . . . . . . . . . 109
5.3.2 Подбор гиперпараметров для расстояния MPdist . . . 115
5.4 Вычислительные эксперименты . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.4.1 Описание экспериментов . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.4.2 Анализ результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.5 Выводы по главе 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Заключение 128
Список литературы 132
Список рисунков 153
Список таблиц 155
Список алгоритмов 155
Приложение A. Сравнение точности DiSSiD с аналогами 156
