机器学习已为财务欺诈检测打开了新的工具。使用带注释的交易样本，机器学习分类算法学会了检测欺诈。随着信用卡交易量的不断增长和欺诈百分比的增加，人们越来越有兴趣寻找适当的机器学习分类器进行检测。但是，欺诈数据集是多种多样的，并且表现出不一致的特征。结果，在给定数据集上有效的模型不能保证在另一个数据集上执行。此外，随着时间的推移，数据模式和特征的时间漂移​​的可能性很高。此外，欺诈数据具有巨大的不平衡。在这项工作中，我们将抽样方法评估为可行的预处理机制，以处理失衡并提出数据驱动的分类器选择策略，以高度不平衡欺诈检测数据集。基于我们的选择策略得出的模型超过了同行模型，同时在更现实的条件下工作，建立了策略的有效性。

信用卡在现代经济体中起着爆炸性的作用。它的受欢迎程度和普遍存在为欺诈行为创造了肥沃的理由，并在跨寄宿范围和瞬时确认的帮助下。尽管交易在增长，但欺诈百分比也在上升，以及一美元欺诈的真实成本。交易的数量，欺诈的独特性和欺诈者的创造力是检测欺诈行为的主要挑战。机器学习，人工智能和大数据的出现为打击欺诈的斗争打开了新的工具。鉴于过去的交易，机器学习算法具有“学习”无限复杂特征的能力，以实时识别欺诈，超过了最佳的人类研究者。但是，欺诈检测算法的发展由于欺诈数据的性质，缺乏基准和标准评估指标的严重不平衡性质而变得挑战和缓慢用于研究的机密交易数据。这项工作调查了典型的欺诈数据集的属性，其可用性，适用于研究用途，同时探索欺诈分布的广泛变化性质。此外，我们展示了人类注释错误与机器分类错误的复合。我们还进行了实验，以确定PCA混淆的影响（作为传播研究和机器学习的敏感交易数据的一种手段）对分类器的算法性能的影响，并表明PCA并未显着降低性能，但应注意使用谨慎适当的主要组件大小（尺寸），以避免过度拟合。

随着信用卡交易量的增长，欺诈百分比也在上升，包括机构打击和补偿受害者的间接费用。将机器学习用于金融部门可以更有效地保护欺诈和其他经济犯罪。经过适当训练的机器学习分类器有助于主动欺诈检测，改善利益相关者的信任和对非法交易的鲁棒性。但是，由于欺诈数据的极为不平衡的性质以及准确，完全完全确定欺诈行为的挑战，以创建金标准的地面真相，因此基于机器学习的欺诈检测算法的设计是具有挑战性和缓慢的。此外，没有基准或标准分类器评估指标来衡量和识别更好的性能分类器，从而使研究人员处于黑暗状态。在这项工作中，我们建立了一个理论基础，以模拟人类注释错误和现实世界欺诈检测数据集中典型的极端失衡。通过对假设分类器进行经验实验，并具有近似于流行的现实世界信用卡欺诈数据集的合成数据分布，我们模拟了人类注释错误和极端失衡，以观察流行的机器学习分类器评估矩阵的行为。我们证明，按照特定顺序，合并的F1分数和G均值是典型不平衡欺诈检测模型分类的最佳评估指标。

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。

Network intrusion detection systems (NIDSs) play an important role in computer network security. There are several detection mechanisms where anomaly-based automated detection outperforms others significantly. Amid the sophistication and growing number of attacks, dealing with large amounts of data is a recognized issue in the development of anomaly-based NIDS. However, do current models meet the needs of today's networks in terms of required accuracy and dependability? In this research, we propose a new hybrid model that combines machine learning and deep learning to increase detection rates while securing dependability. Our proposed method ensures efficient pre-processing by combining SMOTE for data balancing and XGBoost for feature selection. We compared our developed method to various machine learning and deep learning algorithms to find a more efficient algorithm to implement in the pipeline. Furthermore, we chose the most effective model for network intrusion based on a set of benchmarked performance analysis criteria. Our method produces excellent results when tested on two datasets, KDDCUP'99 and CIC-MalMem-2022, with an accuracy of 99.99% and 100% for KDDCUP'99 and CIC-MalMem-2022, respectively, and no overfitting or Type-1 and Type-2 issues.

由于医疗保健是关键方面，健康保险已成为最大程度地减少医疗费用的重要计划。此后，由于保险的增加，医疗保健行业的欺诈活动大幅增加，欺诈行业已成为医疗费用上升的重要贡献者，尽管可以使用欺诈检测技术来减轻其影响。为了检测欺诈，使用机器学习技术。美国联邦政府的医疗补助和医疗保险服务中心（CMS）在本研究中使用“医疗保险D部分”保险索赔来开发欺诈检测系统。在类不平衡且高维的Medicare数据集中使用机器学习算法是一项艰巨的任务。为了紧凑此类挑战，目前的工作旨在在数据采样之后执行功能提取，然后应用各种分类算法，以获得更好的性能。特征提取是一种降低降低方法，该方法将属性转换为实际属性的线性或非线性组合，生成较小，更多样化的属性集，从而降低了尺寸。数据采样通常用于通过扩大少数族裔类的频率或降低多数类的频率以获得两种类别的出现数量大约相等的频率来解决类不平衡。通过标准性能指标评估所提出的方法。因此，为了有效地检测欺诈，本研究将自动编码器作为特征提取技术，合成少数族裔过采样技术（SMOTE）作为数据采样技术，以及各种基于决策树的分类器作为分类算法。实验结果表明，自动编码器的结合，然后在LightGBM分类器上获得SMOTE，取得了最佳的结果。

如今，随着数字银行业务已成为常态，信用卡的使用已变得很普遍。随着这一增加，信用卡中的欺诈也对银行和客户都有一个巨大的问题和损失。正常的欺诈检测系统无法检测欺诈，因为欺诈者使用新技术出现欺诈。这创造了使用基于机器学习的软件来检测欺诈的需求。当前，可用的机器学习软件仅着眼于检测欺诈的准确性，但不关注检测的成本或时间因素。这项研究重点是银行信用卡欺诈检测系统的机器学习可伸缩性。我们已经比较了新提出的技术可用的现有机器学习算法和方法。目的是证明，使用较少的位训练机器学习算法将导致更可扩展的系统，这将减少时间，并且实施成本也较低。

数据通常以表格格式存储。几个研究领域（例如，生物医学，断层/欺诈检测），容易出现不平衡的表格数据。由于阶级失衡，对此类数据的监督机器学习通常很困难，从而进一步增加了挑战。合成数据生成，即过采样是一种用于提高分类器性能的常见补救措施。最先进的线性插值方法，例如洛拉斯和普罗拉斯，可用于从少数族裔类的凸空间中生成合成样本，以在这种情况下提高分类器的性能。生成的对抗网络（GAN）是合成样本生成的常见深度学习方法。尽管GAN被广泛用于合成图像生成，但在不平衡分类的情况下，它们在表格数据上的范围没有充分探索。在本文中，我们表明，与线性插值方法相比，现有的深层生成模型的性能较差，该方法从少数族裔类的凸空间中生成合成样本，对于小规模的表格数据集中的分类问题不平衡。我们提出了一个深厚的生成模型，将凸出空间学习和深层生成模型的思想结合在一起。 Convgen了解了少数族类样品的凸组合的系数，因此合成数据与多数类的不同。我们证明，与现有的深层生成模型相比，我们提出的模型Convgen在与现有的线性插值方法相当的同时，改善了此类小数据集的不平衡分类。此外，我们讨论了如何将模型用于一般的综合表格数据生成，甚至超出了数据不平衡的范围，从而提高了凸空间学习的整体适用性。

由于欺诈模式随着时间的流逝而变化，并且欺诈示例的可用性有限，以学习这种复杂的模式，因此欺诈检测是一项具有挑战性的任务。因此，借助智能版本的机器学习（ML）工具的欺诈检测对于确保安全至关重要。欺诈检测是主要的ML分类任务；但是，相应的ML工具的最佳性能取决于最佳的超参数值的使用。此外，在不平衡类中的分类非常具有挑战性，因为它在少数群体中导致绩效差，大多数ML分类技术都忽略了。因此，我们研究了四种最先进的ML技术，即逻辑回归，决策树，随机森林和极端梯度提升，它们适用于处理不平衡类别以最大程度地提高精度并同时降低假阳性。首先，这些分类器经过两个原始基准测试不平衡检测数据集的培训，即网站网站URL和欺诈性信用卡交易。然后，通过实现采样框架，即RandomundSampler，Smote和Smoteenn，为每个原始数据集生产了三个合成平衡的数据集。使用RandomzedSearchCV方法揭示了所有16个实验的最佳超参数。使用两个基准性能指标比较了欺诈检测中16种方法的有效性，即接收器操作特性（AUC ROC）和精度和召回曲线下的面积（AUC PR）（AUC PR）。对于网络钓鱼网站URL和信用卡欺诈事务数据集，结果表明，对原始数据的极端梯度提升显示了不平衡数据集中值得信赖的性能，并以AUC ROC和AUC PR来超越其他三种方法。

从不平衡数据中学习是一项具有挑战性的任务。在进行不平衡数据训练时，标准分类算法的性能往往差。需要通过修改数据分布或重新设计基础分类算法以实现理想的性能来采用一些特殊的策略。现实世界数据集中不平衡的流行率导致为班级不平衡问题创造了多种策略。但是，并非所有策略在不同的失衡情况下都有用或提供良好的性能。处理不平衡的数据有许多方法，但是尚未进行此类技术的功效或这些技术之间的实验比较。在这项研究中，我们对26种流行抽样技术进行了全面分析，以了解它们在处理不平衡数据方面的有效性。在50个数据集上进行了严格的实验，具有不同程度的不平衡，以彻底研究这些技术的性能。已经提出了对技术的优势和局限性的详细讨论，以及如何克服此类局限性。我们确定了影响采样策略的一些关键因素，并提供有关如何为特定应用选择合适的采样技术的建议。

Learning classifiers using skewed or imbalanced datasets can occasionally lead to classification issues; this is a serious issue. In some cases, one class contains the majority of examples while the other, which is frequently the more important class, is nevertheless represented by a smaller proportion of examples. Using this kind of data could make many carefully designed machine-learning systems ineffective. High training fidelity was a term used to describe biases vs. all other instances of the class. The best approach to all possible remedies to this issue is typically to gain from the minority class. The article examines the most widely used methods for addressing the problem of learning with a class imbalance, including data-level, algorithm-level, hybrid, cost-sensitive learning, and deep learning, etc. including their advantages and limitations. The efficiency and performance of the classifier are assessed using a myriad of evaluation metrics.

天然气管道中的泄漏检测是石油和天然气行业的一个重要且持续的问题。这尤其重要，因为管道是运输天然气的最常见方法。这项研究旨在研究数据驱动的智能模型使用基本操作参数检测天然气管道的小泄漏的能力，然后使用现有的性能指标比较智能模型。该项目应用观察者设计技术，使用回归分类层次模型来检测天然气管道中的泄漏，其中智能模型充当回归器，并且修改后的逻辑回归模型充当分类器。该项目使用四个星期的管道数据流研究了五个智能模型（梯度提升，决策树，随机森林，支持向量机和人工神经网络）。结果表明，虽然支持向量机和人工神经网络比其他网络更好，但由于其内部复杂性和所使用的数据量，它们并未提供最佳的泄漏检测结果。随机森林和决策树模型是最敏感的，因为它们可以在大约2小时内检测到标称流量的0.1％的泄漏。所有智能模型在测试阶段中具有高可靠性，错误警报率为零。将所有智能模型泄漏检测的平均时间与文献中的实时短暂模型进行了比较。结果表明，智能模型在泄漏检测问题中的表现相对较好。该结果表明，可以与实时瞬态模型一起使用智能模型，以显着改善泄漏检测结果。

连接设备的快速增长导致了新型网络安全威胁的扩散，称为零日攻击。传统的基于行为的ID依靠DNN来检测这些攻击。用于训练DNN的数据集的质量在检测性能中起着至关重要的作用，而代表性不足的样品导致性能不佳。在本文中，我们开发和评估DBN在连接设备网络中检测网络攻击方面的性能。CICIDS2017数据集用于训练和评估我们提出的DBN方法的性能。应用和评估了几种类平衡技术。最后，我们将方法与常规的MLP模型和现有的最新方法进行比较。我们提出的DBN方法显示出竞争性和有希望的结果，并且在培训数据集中攻击不足的攻击中的检测方面有显着改善。

异构表格数据是最常用的数据形式，对于众多关键和计算要求的应用程序至关重要。在同质数据集上，深度神经网络反复显示出卓越的性能，因此被广泛采用。但是，它们适应了推理或数据生成任务的表格数据仍然具有挑战性。为了促进该领域的进一步进展，这项工作概述了表格数据的最新深度学习方法。我们将这些方法分为三组：数据转换，专业体系结构和正则化模型。对于每个小组，我们的工作提供了主要方法的全面概述。此外，我们讨论了生成表格数据的深度学习方法，并且还提供了有关解释对表格数据的深层模型的策略的概述。因此，我们的第一个贡献是解决上述领域中的主要研究流和现有方法，同时强调相关的挑战和开放研究问题。我们的第二个贡献是在传统的机器学习方法中提供经验比较，并在五个流行的现实世界中的十种深度学习方法中，具有不同规模和不同的学习目标的经验比较。我们已将作为竞争性基准公开提供的结果表明，基于梯度增强的树合奏的算法仍然大多在监督学习任务上超过了深度学习模型，这表明对表格数据的竞争性深度学习模型的研究进度停滞不前。据我们所知，这是对表格数据深度学习方法的第一个深入概述。因此，这项工作可以成为有价值的起点，以指导对使用表格数据深入学习感兴趣的研究人员和从业人员。

Dataset scaling, also known as normalization, is an essential preprocessing step in a machine learning pipeline. It is aimed at adjusting attributes scales in a way that they all vary within the same range. This transformation is known to improve the performance of classification models, but there are several scaling techniques to choose from, and this choice is not generally done carefully. In this paper, we execute a broad experiment comparing the impact of 5 scaling techniques on the performances of 20 classification algorithms among monolithic and ensemble models, applying them to 82 publicly available datasets with varying imbalance ratios. Results show that the choice of scaling technique matters for classification performance, and the performance difference between the best and the worst scaling technique is relevant and statistically significant in most cases. They also indicate that choosing an inadequate technique can be more detrimental to classification performance than not scaling the data at all. We also show how the performance variation of an ensemble model, considering different scaling techniques, tends to be dictated by that of its base model. Finally, we discuss the relationship between a model's sensitivity to the choice of scaling technique and its performance and provide insights into its applicability on different model deployment scenarios. Full results and source code for the experiments in this paper are available in a GitHub repository.\footnote{https://github.com/amorimlb/scaling\_matters}

Concept drift describes unforeseeable changes in the underlying distribution of streaming data over time. Concept drift research involves the development of methodologies and techniques for drift detection, understanding and adaptation. Data analysis has revealed that machine learning in a concept drift environment will result in poor learning results if the drift is not addressed. To help researchers identify which research topics are significant and how to apply related techniques in data analysis tasks, it is necessary that a high quality, instructive review of current research developments and trends in the concept drift field is conducted. In addition, due to the rapid development of concept drift in recent years, the methodologies of learning under concept drift have become noticeably systematic, unveiling a framework which has not been mentioned in literature. This paper reviews over 130 high quality publications in concept drift related research areas, analyzes up-to-date developments in methodologies and techniques, and establishes a framework of learning under concept drift including three main components: concept drift detection, concept drift understanding, and concept drift adaptation. This paper lists and discusses 10 popular synthetic datasets and 14 publicly available benchmark datasets used for evaluating the performance of learning algorithms aiming at handling concept drift. Also, concept drift related research directions are covered and discussed. By providing state-of-the-art knowledge, this survey will directly support researchers in their understanding of research developments in the field of learning under concept drift.

Concept drift primarily refers to an online supervised learning scenario when the relation between the input data and the target variable changes over time. Assuming a general knowledge of supervised learning in this paper we characterize adaptive learning process, categorize existing strategies for handling concept drift, overview the most representative, distinct and popular techniques and algorithms, discuss evaluation methodology of adaptive algorithms, and present a set of illustrative applications. The survey covers the different facets of concept drift in an integrated way to reflect on the existing scattered state-of-the-art. Thus, it aims at providing a comprehensive introduction to the concept drift adaptation for researchers, industry analysts and practitioners.

随着网络基础设施提高，个人贷款的需求增长，对等十年来，对等体（P2P）贷款平台已迅速增长。在没有传统金融机构的帮助下，这些平台允许用户创建对等贷款关系。评估借款人的信贷至关重要，以减少P2P平台的违约率和良性开发。构建个人信用评分机学习模型可以有效预测用户是否会在P2P平台上偿还贷款。并处理数据异常值和样本不平衡问题可能会影响机器学习模型的最终效果。已经有一些关于平衡采样方法的研究，但是对机器学习模型有效性的异常检测方法及其与平衡采样方法的影响尚未得到充分研究。在本文中，研究了使用不同异常检测方法对常用机器学习模型的不同异常检测方法和平衡采样方法的影响。 44,487贷款俱乐部样品的实验表明，适当的异常检测可以提高机器学习模型的有效性，平衡采样方法仅对几种机器学习模型（如MLP）有良好的影响。

冠状质量弹出（CME）是最地理化的空间天气现象，与大型地磁风暴有关，有可能引起电信，卫星网络中断，电网损失和故障的干扰。因此，考虑到这些风暴对人类活动的潜在影响，对CME的地理效果的准确预测至关重要。这项工作着重于在接近太阳CME的白光冠状动脉数据集中训练的不同机器学习方法，以估计这种新爆发的弹出是否有可能诱导地磁活动。我们使用逻辑回归，k-nearest邻居，支持向量机，向前的人工神经网络以及整体模型开发了二进制分类模型。目前，我们限制了我们的预测专门使用太阳能发作参数，以确保延长警告时间。我们讨论了这项任务的主要挑战，即我们数据集中的地理填充和无效事件的数量以及它们的众多相似之处以及可用变量数量有限的极端失衡。我们表明，即使在这种情况下，这些模型也可以达到足够的命中率。

与经典的机器学习方法相比，量子机学习（QML）尚未广泛证明其优势。到目前为止，只有在特定情况下，某些量子启发的技术已经实现了少量的增量优势，而在中期未来的混合量子计算中，一些实验案例有望实现（不考虑与使用量子的优化相关的成就 - 周期算法）。当前的量子计算机嘈杂，几乎没有量子的测试，因此很难证明QML方法的当前和潜在量子优势。这项研究表明，在数据预处理步骤中，我们可以通过使用线性判别分析（LDA）来实现量子分类器的更好的经典编码和性能。结果，变异量子算法（VQA）通过LDA技术和优于基线基线经典分类器显示出平衡精度的性能。