了解 LSTM 自动编码器的输出并使用它来检测序列中的异常值

Question

我尝试构建 LSTM 模型，作为输入接收整数序列并输出每个整数出现的概率。如果这个概率很低，那么这个整数应该被认为是异常的。我试着按照本教程 - https://towardsdatascience.com/lstm-autoencoder-for-extreme-rare-event-classification-in-keras-ce209a224cfb，特别是这是我的模型的来源。我的输入如下所示：

[[[3]
  [1]
  [2]
  [0]]

 [[3]
  [1]
  [2]
  [0]]

 [[3]
  [1]
  [2]
  [0]]

但是我无法理解输出的结果。

[[[ 2.7052343 ]
  [ 1.0618575 ]
  [ 1.8257084 ]
  [-0.54579014]]

 [[ 2.9069736 ]
  [ 1.0850943 ]
  [ 1.9787762 ]
  [ 0.01915958]]

 [[ 2.9069736 ]
  [ 1.0850943 ]
  [ 1.9787762 ]
  [ 0.01915958]]

是重建错误吗？或者每个整数的概率？如果是这样，为什么它们不在 0-1 的范围内？如果有人可以解释这一点，我将不胜感激。

型号：

time_steps = 4
features = 1

train_keys_reshaped = train_integer_encoded.reshape(91, time_steps, features)
test_keys_reshaped = test_integer_encoded.reshape(25, time_steps, features)

model = Sequential()
model.add(LSTM(32, activation='relu', input_shape=(time_steps, features), return_sequences=True))
model.add(LSTM(16, activation='relu', return_sequences=False))
model.add(RepeatVector(time_steps)) # to convert 2D output into expected by decoder 3D
model.add(LSTM(16, activation='relu', return_sequences=True))
model.add(LSTM(32, activation='relu', return_sequences=True))
model.add(TimeDistributed(Dense(features)))

adam = optimizers.Adam(0.0001)
model.compile(loss='mse', optimizer=adam)

model_history = model.fit(train_keys_reshaped, train_keys_reshaped,
                          epochs=700,
                          validation_split=0.1)

predicted_probs = model.predict(test_keys_reshaped)

Answer 1

正如你所说，它是一个自动编码器。您的自动编码器会尝试重建您的输入。如您所见，输出值与输入值非常接近，没有大的误差。所以自动编码器训练有素。

现在，如果您想检测数据中的异常值，您可以计算重构误差（可能是输入和输出之间的均方误差）并设置阈值。

如果重建误差优于阈值，它将成为异常值，因为自动编码器未接受重建异常值数据的训练。

这个模式更好地代表了这个想法：

希望对您有所帮助 ;)

了解 LSTM 自动编码器的输出并使用它来检测序列中的异常值

Understand the output of LSTM autoencoder and use it to detect outliers in a sequence

machine-learning

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lstm

keras

anomaly-detection