我们讨论VMware如何解决以下挑战来利用数据，以便操作基于ML的异常检测系统，以检测我们的软件定义数据中心（SDDC）企业部署中的性能问题：（i）由于较重依赖，标签稀缺和标签偏差不可提供的人类注释器，和（ii）数据漂移，由于不断变化的工作量模式，软件堆栈和基础硬件。我们的异常检测系统已在生产中部署多年，并已成功检测到许多主要的性能问题。我们证明通过解决这些数据挑战，我们不仅提高了我们的性能异常检测模型的准确性30％，而且还可以确保模型性能永远不会降低时间。
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随着机器学习（ML）模型和系统在不同行业的高赌注环境中的增加，保证了部署后的模型的性能变得至关重要。生产中的监测模型是确保其持续性能和可靠性的关键方面。我们展示了Amazon Sagemaker Model Monitor，这是一个完全托管的服务，不断监控亚马逊Sagemaker上托管的机器学习模型的质量。我们的系统实时地自动检测模型中的数据，概念，偏置和特征归因漂移，并提供警报，以便模型所有者可以采取纠正措施，从而保持高质量模型。我们描述了从客户，系统设计和架构获得的关键要求以及用于检测不同类型漂移的方法。此外，我们提供量化评估，然后使用案例，见解和从超过1.5年的生产部署中汲取的经验教训。
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日志是确保许多软件系统的可靠性和连续性，尤其是大规模分布式系统的命令。他们忠实地录制运行时信息，以便于系统故障排除和行为理解。由于现代软件系统的大规模和复杂性，日志量已达到前所未有的水平。因此，对于基于逻究的异常检测，常规的手动检查方法甚至传统的基于机器学习的方法变得不切实际，这是一种不切实际的是，作为基于深度学习的解决方案的快速发展的催化剂。然而，目前在诉诸神经网络的代表性日志的异常探测器之间缺乏严格的比较。此外，重新实现过程需要不琐碎的努力，并且可以轻易引入偏差。为了更好地了解不同异常探测器的特性，在本文中，我们提供了六种最先进的方法使用的五种流行神经网络的全面审查和评估。特别是，4种所选方法是无监督的，并且剩下的两个是监督的。这些方法是用两个公开的日志数据集进行评估，其中包含近1600万日志消息和总共有04万个异常实例。我们相信我们的工作可以作为这一领域的基础，为未来的学术研究和工业应用做出贡献。
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近年来，随着传感器和智能设备的广泛传播，物联网（IoT）系统的数据生成速度已大大增加。在物联网系统中，必须经常处理，转换和分析大量数据，以实现各种物联网服务和功能。机器学习（ML）方法已显示出其物联网数据分析的能力。但是，将ML模型应用于物联网数据分析任务仍然面临许多困难和挑战，特别是有效的模型选择，设计/调整和更新，这给经验丰富的数据科学家带来了巨大的需求。此外，物联网数据的动态性质可能引入概念漂移问题，从而导致模型性能降解。为了减少人类的努力，自动化机器学习（AUTOML）已成为一个流行的领域，旨在自动选择，构建，调整和更新机器学习模型，以在指定任务上实现最佳性能。在本文中，我们对Automl区域中模型选择，调整和更新过程中的现有方法进行了审查，以识别和总结将ML算法应用于IoT数据分析的每个步骤的最佳解决方案。为了证明我们的发现并帮助工业用户和研究人员更好地实施汽车方法，在这项工作中提出了将汽车应用于IoT异常检测问题的案例研究。最后，我们讨论并分类了该领域的挑战和研究方向。
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组织依靠机器学习工程师（MLE）来操作ML，即部署和维护生产中的ML管道。操作ML或MLOP的过程包括（i）数据收集和标记的连续循环，（ii）实验以改善ML性能，（iii）在多阶段部署过程中评估，以及（iv）监视（iv）性能下降。当一起考虑这些责任似乎令人震惊 - 任何人如何进行MLOP，没有解决的挑战，对工具制造商有什么影响？我们对在包括聊天机器人，自动驾驶汽车和金融在内的许多应用程序中工作的18个MLE进行了半结构化的民族志访谈。我们的访谈暴露了三个变量，这些变量控制了生产ML部署的成功：速度，验证和版本。我们总结了成功实验，部署和维持生产绩效的共同实践。最后，我们讨论了受访者的痛点和反图案，对工具设计产生了影响。
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对于由硬件和软件组件组成的复杂分布式系统而言，异常检测是一个重要的问题。对此类系统的异常检测的要求和挑战的透彻理解对于系统的安全性至关重要，尤其是对于现实世界的部署。尽管有许多解决问题的研究领域和应用领域，但很少有人试图对这种系统进行深入研究。大多数异常检测技术是针对某些应用域的专门开发的，而其他检测技术则更为通用。在这项调查中，我们探讨了基于图的算法在复杂分布式异质系统中识别和减轻不同类型异常的重要潜力。我们的主要重点是在分布在复杂分布式系统上的异质计算设备上应用时，可深入了解图。这项研究分析，比较和对比该领域的最新研究文章。首先，我们描述了现实世界分布式系统的特征及其在复杂网络中的异常检测的特定挑战，例如数据和评估，异常的性质以及现实世界的要求。稍后，我们讨论了为什么可以在此类系统中利用图形以及使用图的好处。然后，我们将恰当地深入研究最先进的方法，并突出它们的优势和劣势。最后，我们评估和比较这些方法，并指出可能改进的领域。
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现代云计算系统包含数百到数千个计算和存储服务器。这种规模与不断增长的系统复杂性相结合，对可靠云计算的失败和资源管理导致关键挑战。自主失败检测是了解系统级可靠性保证的紧急，云现象和自我管理云资源的重要技术。要检测到失败，我们需要监控云执行并收集运行时性能数据。这些数据通常是未标记的，因此在生产云中并不总是可用的现有故障历史。在本文中，我们提出了一种\ emph {自我不断发展的异常检测}（SEAD）框架，用于云可靠性保证。我们的框架通过递归探索新验证的异常记录并在线持续更新异常探测器。作为我们框架的鲜明优势，云系统管理员只需要检查少量检测到的异常，并且它们的决定可以利用以更新探测器。因此，探测器在升级系统硬件，软件堆栈的更新和用户工作负载的更改之后演变。此外，我们设计了两种类型的探测器，一个用于一般异常检测，另一类用于特异性异常检测。在自我不断发展的技术的帮助下，我们的探测器可以平均达到88.94 \％的灵敏度和94.60 \％，这使得它们适合现实世界部署。
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如今，由于最近在人工智能（AI）和机器学习（ML）中的近期突破，因此，智能系统和服务越来越受欢迎。然而，机器学习不仅满足软件工程，不仅具有有希望的潜力，而且还具有一些固有的挑战。尽管最近的一些研究努力，但我们仍然没有明确了解开发基于ML的申请和当前行业实践的挑战。此外，目前尚不清楚软件工程研究人员应将其努力集中起来，以更好地支持ML应用程序开发人员。在本文中，我们报告了一个旨在了解ML应用程序开发的挑战和最佳实践的调查。我们合成从80名从业者（以不同的技能，经验和应用领域）获得的结果为17个调查结果;概述ML应用程序开发的挑战和最佳实践。参与基于ML的软件系统发展的从业者可以利用总结最佳实践来提高其系统的质量。我们希望报告的挑战将通知研究界有关需要调查的主题，以改善工程过程和基于ML的申请的质量。
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机器学习（ML）系统的开发和部署可以用现代工具轻松执行，但该过程通常是匆忙和意思是结束的。缺乏勤奋会导致技术债务，范围蠕变和未对准的目标，模型滥用和失败，以及昂贵的后果。另一方面，工程系统遵循明确定义的流程和测试标准，以简化高质量，可靠的结果的开发。极端是航天器系统，其中关键任务措施和鲁棒性在开发过程中根深蒂固。借鉴航天器工程和ML的经验（通过域名通过产品的研究），我们开发了一种经过验证的机器学习开发和部署的系统工程方法。我们的“机器学习技术准备水平”（MLTRL）框架定义了一个原则的过程，以确保强大，可靠和负责的系统，同时为ML工作流程流线型，包括来自传统软件工程的关键区别。 MLTRL甚至更多，MLTRL为跨团队和组织的人们定义了一个人工智能和机器学习技术的人员。在这里，我们描述了通过生产化和部署在医学诊断，消费者计算机视觉，卫星图像和粒子物理学等领域，以通过生产和部署在基本研究中开发ML方法的几个现实世界使用情况的框架和阐明。
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成像，散射和光谱是理解和发现新功能材料的基础。自动化和实验技术的当代创新导致这些测量更快，分辨率更高，从而产生了大量的分析数据。这些创新在用户设施和同步射击光源时特别明显。机器学习（ML）方法经常开发用于实时地处理和解释大型数据集。然而，仍然存在概念障碍，进入设施一般用户社区，通常缺乏ML的专业知识，以及部署ML模型的技术障碍。在此，我们展示了各种原型ML模型，用于在国家同步光源II（NSLS-II）的多个波束线上在飞行分析。我们谨慎地描述这些示例，专注于将模型集成到现有的实验工作流程中，使得读者可以容易地将它们自己的ML技术与具有普通基础设施的NSLS-II或设施的实验中的实验。此处介绍的框架展示了几乎没有努力，多样化的ML型号通过集成到实验编程和数据管理的现有Blueske套件中与反馈回路一起运行。
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基于机器学习（ML）的系统的制作需要在其生命周期中进行统计控制。仔细量化业务需求和识别影响业务需求的关键因素降低了项目故障的风险。业务需求的量化导致随机变量的定义，表示通过统计实验需要分析的系统关键性能指标。此外，可提供的培训和实验结果产生影响系统的设计。开发系统后，测试并不断监控，以确保其符合其业务需求。这是通过持续应用统计实验来分析和控制关键绩效指标来完成的。本书教授制作和开发基于ML的系统的艺术。它倡导“首先”方法，强调从项目生命周期开始定义统计实验的需要。它还详细讨论了如何在整个生命周期中对基于ML的系统进行统计控制。
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监视自动实时流处理系统的行为已成为现实世界应用中最相关的问题之一。这种系统的复杂性已在很大程度上依赖于高维输入数据和数据饥饿的机器学习（ML）算法。我们提出了一个灵活的系统，功能监视（FM），该系统在此类数据集中检测数据漂移，并具有较小且恒定的内存足迹和流应用程序中的小计算成本。该方法基于多变量统计测试，并且是由设计驱动的数据（从数据中估算了完整的参考分布）。它监视系统使用的所有功能，同时每当发生警报时提供可解释的功能排名（以帮助根本原因分析）。系统的计算和记忆轻度是由于使用指数移动直方图而导致的。在我们的实验研究中，我们用其参数分析了系统的行为，更重要的是显示了它检测到与单个特征无直接相关的问题的示例。这说明了FM如何消除添加自定义信号以检测特定类型问题的需求，并且监视功能可用空间通常足够。
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机器学习（ML）代表了当前和未来信息系统的关键技术，许多域已经利用了ML的功能。但是，网络安全中ML的部署仍处于早期阶段，揭示了研究和实践之间的显着差异。这种差异在当前的最新目的中具有其根本原因，该原因不允许识别ML在网络安全中的作用。除非广泛的受众理解其利弊，否则ML的全部潜力将永远不会释放。本文是对ML在整个网络安全领域中的作用的首次尝试 - 对任何对此主题感兴趣的潜在读者。我们强调了ML在人类驱动的检测方法方面的优势，以及ML在网络安全方面可以解决的其他任务。此外，我们阐明了影响网络安全部署实际ML部署的各种固有问题。最后，我们介绍了各种利益相关者如何为网络安全中ML的未来发展做出贡献，这对于该领域的进一步进步至关重要。我们的贡献补充了两项实际案例研究，这些案例研究描述了ML作为对网络威胁的辩护的工业应用。
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异常值是一个事件或观察，其被定义为不同于距群体的不规则距离的异常活动，入侵或可疑数据点。然而，异常事件的定义是主观的，取决于应用程序和域（能量，健康，无线网络等）。重要的是要尽可能仔细地检测异常事件，以避免基础设施故障，因为异常事件可能导致对基础设施的严重损坏。例如，诸如微电网的网络物理系统的攻击可以发起电压或频率不稳定性，从而损坏涉及非常昂贵的修复的智能逆变器。微电网中的不寻常活动可以是机械故障，行为在系统中发生变化，人体或仪器错误或恶意攻击。因此，由于其可变性，异常值检测（OD）是一个不断增长的研究领域。在本章中，我们讨论了使用AI技术的OD方法的进展。为此，通过多个类别引入每个OD模型的基本概念。广泛的OD方法分为六大类：基于统计，基于距离，基于密度的，基于群集的，基于学习的和合奏方法。对于每个类别，我们讨论最近最先进的方法，他们的应用领域和表演。之后，关于对未来研究方向的建议提供了关于各种技术的优缺点和挑战的简要讨论。该调查旨在指导读者更好地了解OD方法的最新进展，以便保证AI。
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Time series anomaly detection has applications in a wide range of research fields and applications, including manufacturing and healthcare. The presence of anomalies can indicate novel or unexpected events, such as production faults, system defects, or heart fluttering, and is therefore of particular interest. The large size and complex patterns of time series have led researchers to develop specialised deep learning models for detecting anomalous patterns. This survey focuses on providing structured and comprehensive state-of-the-art time series anomaly detection models through the use of deep learning. It providing a taxonomy based on the factors that divide anomaly detection models into different categories. Aside from describing the basic anomaly detection technique for each category, the advantages and limitations are also discussed. Furthermore, this study includes examples of deep anomaly detection in time series across various application domains in recent years. It finally summarises open issues in research and challenges faced while adopting deep anomaly detection models.
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At eBay, there are thousands of product health metrics for different domain teams to monitor. We built a two-phase alerting system to notify users with actionable alerts based on anomaly detection and alert retrieval. In the first phase, we developed an efficient anomaly detection algorithm, called Moving Metric Detector (MMD), to identify potential alerts among metrics with distribution agnostic criteria. In the second alert retrieval phase, we built additional logic with feedbacks to select valid actionable alerts with point-wise ranking model and business rules. Compared with other trend and seasonality decomposition methods, our decomposer is faster and better to detect anomalies in unsupervised cases. Our two-phase approach dramatically improves alert precision and avoids alert spamming in eBay production.
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随着阿里巴巴的业务在各种行业中扩大世界各地，对大数据云计算平台的服务质量和可靠性施加了更高的标准，这构成了阿里巴巴云的基础设施。然而，由于系统架构复杂，这些平台中的根本原因分析是非微不足道的。在本文中，我们提出了一个根本原因分析框架，称为Cloudrca，它利用包括关键绩效指标（KPI），日志以及拓扑的异构多源数据，并通过最先进的异常提取重要特征检测和日志分析技术。然后在知识通知的分层贝叶斯网络（KHBN）模型中使用工程化特征，以推断出高精度和效率的根本原因。消融研究和综合实验比较表明，与现有框架，Cloudrca 1相比，Cloudrca 1）始终如一地优于不同云系统的F1分数的现有方法; 2）由于KHBN的层次结构，可以处理新颖的根本原因; 3）相对于算法配置更强大地执行; 4）在数据和特征尺寸中更有利地缩放。实验还表明，可以采用跨平台转移学习机制来进一步提高10％以上的准确性。 Cloudrca已被整合到阿里巴巴云的诊断系统中，并在三个典型的云计算平台中使用，包括MaxCompute，实时计算和Hologres。它节省了站点可靠性工程师（SRES）在过去的十二个月内解决故障的时间超过20美元，并且显着提高了服务可靠性。
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在能源系统的数字化中，传感器和智能电表越来越多地用于监视生产，运行和需求。基于智能电表数据的异常检测对于在早期阶段识别潜在的风险和异常事件至关重要，这可以作为及时启动适当动作和改善管理的参考。但是，来自能源系统的智能电表数据通常缺乏标签，并且包含噪声和各种模式，而没有明显的周期性。同时，在不同的能量场景中对异常的模糊定义和高度复杂的时间相关性对异常检测构成了巨大的挑战。许多传统的无监督异常检测算法（例如基于群集或基于距离的模型）对噪声不强大，也不完全利用时间序列中的时间依赖性以及在多个变量（传感器）中的其他依赖关系。本文提出了一种基于带有注意机制的变异复发自动编码器的无监督异常检测方法。凭借来自智能电表的“肮脏”数据，我们的方法预示了缺失的值和全球异常，以在训练中缩小其贡献。本文与基于VAE的基线方法和其他四种无监督的学习方法进行了定量比较，证明了其有效性和优势。本文通过一项实际案例研究进一步验证了所提出的方法，该研究方法是检测工业加热厂的供水温度异常。
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现代高性能计算（HPC）系统的复杂性日益增加，需要引入自动化和数据驱动的方法，以支持系统管理员为增加系统可用性的努力。异常检测是改善可用性不可或缺的一部分，因为它减轻了系统管理员的负担，并减少了异常和解决方案之间的时间。但是，对当前的最新检测方法进行了监督和半监督，因此它们需要具有异常的人体标签数据集 - 在生产HPC系统中收集通常是不切实际的。基于聚类的无监督异常检测方法，旨在减轻准确的异常数据的需求，到目前为止的性能差。在这项工作中，我们通过提出RUAD来克服这些局限性，RUAD是一种新型的无监督异常检测模型。 Ruad比当前的半监督和无监督的SOA方法取得了更好的结果。这是通过考虑数据中的时间依赖性以及在模型体系结构中包括长短期限内存单元的实现。提出的方法是根据tier-0系统（带有980个节点的Cineca的Marconi100的完整历史）评估的。 RUAD在半监督训练中达到曲线（AUC）下的区域（AUC）为0.763，在无监督的训练中达到了0.767的AUC，这改进了SOA方法，在半监督训练中达到0.747的AUC，无需训练的AUC和0.734的AUC在无处不在的AUC中提高了AUC。训练。它还大大优于基于聚类的当前SOA无监督的异常检测方法，其AUC为0.548。
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This paper presents an introduction to the state-of-the-art in anomaly and change-point detection. On the one hand, the main concepts needed to understand the vast scientific literature on those subjects are introduced. On the other, a selection of important surveys and books, as well as two selected active research topics in the field, are presented.
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