紧凑和节能的可穿戴传感器的发展导致生物信号的可用性增加。为了分析这些连续记录的，通常是多维的时间序列，能够进行有意义的无监督数据分割是一个吉祥的目标。实现这一目标的一种常见方法是将时间序列中的变更点确定为分割基础。但是，传统的更改点检测算法通常带有缺点，从而限制了其现实世界的适用性。值得注意的是，他们通常依靠完整的时间序列可用，因此不能用于实时应用程序。另一个常见的限制是，它们处理多维时间序列的分割（或无法）。因此，这项工作的主要贡献是提出一种新型的无监督分段算法，用于多维时间序列，名为潜在空间无监督的语义细分（LS-USS），该算法旨在轻松地与在线和批处理数据一起使用。在将LS-USS与其他最先进的更改点检测算法进行比较时，在各种现实世界数据集上，在离线和实时设置中，LS-USS在PAR或更好的性能上都可以系统地实现。

对自然和人制过程的研究通常会导致长时间有序值的长序列，也就是时间序列（TS）。这样的过程通常由多个状态组成，例如机器的操作模式，使观测过程中的状态变化会导致测量值形状的分布变化。时间序列分割（TSS）试图发现TS事后的这种变化，以推断数据生成过程的变化。通常将TSS视为无监督的学习问题，目的是识别某些统计属性可区分的细分。 TSS的当前算法要求用户设置依赖域的超参数，对TS值分布进行假设或可检测更改的类型，以限制其适用性。常见的超参数是段均匀性和变更点的数量的度量，对于每个数据集，这尤其难以调节。我们提出了TSS的一种新颖，高度准确，无参数和域的无义方法的方法。扣子分层将TS分为两个部分。更改点是通过训练每个可能的拆分点的二进制TS分类器来确定的，并选择最能识别从任何一个分区的子序列的一个拆分。 CLASP使用两种新颖的定制算法从数据中学习了其主要的两个模型参数。在我们使用115个数据集的基准测试的实验评估中，我们表明，扣子优于准确性，并且可以快速且可扩展。此外，我们使用几个现实世界的案例研究强调了扣子的特性。

本文介绍了一种用于检测变更点的算法，并鉴定了瞬态多元时间序列数据（MTSD）中相应的子序列。由于许多工业领域的可用性增加，对此类数据的分析变得越来越重要。用于基于训练条件的维护（CBM）模型的标签，排序或过滤高度瞬态测量数据很麻烦且容易出错。对于某些应用程序，可以通过简单阈值或基于平均值和变化的变化找到更改点来过滤测量值。但是，例如，组件组中组件的强大诊断，该组件在多个传感器值之间具有复杂的非线性相关性，简单的方法是不可行的。可以将CBM模型出现的有意义且相干的测量数据。因此，我们介绍了一种使用基于复发的神经网络（RNN）自动编码器（AE）的算法，该算法对传入数据进行了迭代训练。评分函数使用重建误差和潜在空间信息。保存了确定的子序列的模型，并用于识别重复子序列以及快速离线聚类。为了进行评估，我们提出了一种基于曲率的新相似性度量，以实现更直观的时间序列子序列聚类指标。与其他七种最先进的算法和八个数据集进行了比较，显示了我们算法对在线群集MTSD和与机电系统结合的群集MTSD的功能和性能的提高。

TimeSeries Partitioning是大多数机器学习驱动的传感器的IOT应用程序的重要步骤。本文介绍了一种采样效率，鲁棒，时序分割模型和算法。我们表明，通过基于最大平均差异（MMD）的分割目标来学习特定于分割目标的表示，我们的算法可以鲁布布地检测不同应用程序的时间序列事件。我们的损耗功能允许我们推断是否从相同的分布（空假设）中绘制了连续的样本序列，并确定拒绝零假设的对之间的变化点（即，来自不同的分布）。我们展示了其在基于环境传感的活动识别的实际IOT部署中的适用性。此外，虽然文献中存在许多关于变更点检测的作品，但我们的模型明显更简单，匹配或优于最先进的方法。我们可以平均地在9-93秒内完全培训我们的模型，而在不同应用程序上的数据的差异很小。

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.

检测数据分布突然变化的变更点检测（CPD）被认为是时间序列分析中最重要的任务之一。尽管关于离线CPD的文献广泛，但无监督的在线CPD仍面临主要挑战，包括可扩展性，超参数调整和学习限制。为了减轻其中一些挑战，在本文中，我们提出了一种新颖的深度学习方法，用于从多维时间序列中无监督的在线CPD，名为Adaptive LSTM-AUTOENOCODER变更点检测（ALACPD）。 ALACPD利用了基于LSTM-AutoEncoder的神经网络来执行无监督的在线CPD。它连续地适应了传入的样本，而无需保留先前接收的输入，因此没有内存。我们对几个实际时间序列的CPD基准进行了广泛的评估。我们表明，在时间序列细分的质量方面，ALACPD平均在最先进的CPD算法中排名第一，并且就估计更改点的准确性而言，它与表现最好。 ALACPD的实现可在Github \ footNote {\ url {https://github.com/zahraatashgahi/alacpd}}上在线获得。

被动射频（RF）感测和对老年护理房屋的人类日常活动监测是一个新兴的话题。微多普勒雷达是一种吸引人的解决方案，考虑到它们的非侵入性，深渗透和高距离范围。尽管在真实情景中未标记或较差的活动的情况下，但是使用多普勒雷达数据的无监督活动识别尚未得到注意。本研究提出了使用多普勒流的人类活动监测的两个无监督特征提取方法。这些包括基于局部离散余弦变换（DCT）的特征提取方法和基于局部熵的特征提取方法。此外，对于多普勒雷达数据，首次采用了卷积变分性自动化器（CVAE）特征提取的新应用。将三种特征提取架构与先前使用的卷积AutoEncoder（CAE）和基于主成分分析（PCA）和2DPCA的线性特征提取进行比较。使用K-Means和K-METOIDS进行无监督的聚类。结果表明，与CAE，PCA和2DPCA相比，基于DCT的方法，基于熵的方法和CVAE特征的优越性，具有超过5 \％-20 \％的平均精度。关于计算时间，两个提出的方法明显比现有的CVAE快得多。此外，对于高维数据可视化，考虑了三种歧管学习技术。比较方法，以对原始数据的投影以及编码的CVAE特征进行比较。当应用于编码的CVAE特征时，所有三种方法都显示出改善的可视化能力。

在智能交通系统中，交通拥堵异常检测至关重要。运输机构的目标有两个方面：监视感兴趣领域的一般交通状况，并在异常拥堵状态下定位道路细分市场。建模拥塞模式可以实现这些目标，以实现全市道路的目标，相当于学习多元时间序列（MTS）的分布。但是，现有作品要么不可伸缩，要么无法同时捕获MTS中的空间信息。为此，我们提出了一个由数据驱动的生成方法组成的原则性和全面的框架，该方法可以执行可拖动的密度估计来检测流量异常。我们的方法在特征空间中的第一群段段，然后使用条件归一化流以在无监督的设置下在群集级别识别异常的时间快照。然后，我们通过在异常群集上使用内核密度估计器来识别段级别的异常。关于合成数据集的广泛实验表明，我们的方法在召回和F1得分方面显着优于几种最新的拥塞异常检测和诊断方法。我们还使用生成模型来采样标记的数据，该数据可以在有监督的环境中训练分类器，从而减轻缺乏在稀疏设置中进行异常检测的标记数据。

特征提取方法有助于降低维度并捕获相关信息。在时间序列预测（TSF）中，功能可以用作辅助信息，以实现更好的准确性。传统上，TSF中使用的功能是手工制作的，需要域知识和重要的数据工程工作。在这项研究中，我们首先介绍了静态和动态功能的概念，然后使我们能够开发自主功能，以检索不需要域知识的静态特征（FRAN）的自动回归网络（FRAN）。该方法基于CNN分类器，该分类器经过训练，可以为每个系列创建一个集体和独特的类表示，要么是从该系列的部分中或（如果可以使用的类标签），从一组同一类中。它允许以相似的行为区分序列，但要从不同的类别中进行区分，并使从分类器提取的特征具有最大歧视性。我们探讨了我们功能的解释性，并评估预测元学习环境中该方法的预测能力。我们的结果表明，在大多数情况下，我们的功能会提高准确性。一旦训练，我们的方法就会创建比统计方法快的阶数级级。

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。

我们描述了作为黑暗机器倡议和LES Houches 2019年物理学研讨会进行的数据挑战的结果。挑战的目标是使用无监督机器学习算法检测LHC新物理学的信号。首先，我们提出了如何实现异常分数以在LHC搜索中定义独立于模型的信号区域。我们定义并描述了一个大型基准数据集，由> 10亿美元的Muton-Proton碰撞，其中包含> 10亿美元的模拟LHC事件组成。然后，我们在数据挑战的背景下审查了各种异常检测和密度估计算法，我们在一组现实分析环境中测量了它们的性能。我们绘制了一些有用的结论，可以帮助开发无监督的新物理搜索在LHC的第三次运行期间，并为我们的基准数据集提供用于HTTPS://www.phenomldata.org的未来研究。重现分析的代码在https://github.com/bostdiek/darkmachines-unsupervisedChallenge提供。

Anomaly detection on time series data is increasingly common across various industrial domains that monitor metrics in order to prevent potential accidents and economic losses. However, a scarcity of labeled data and ambiguous definitions of anomalies can complicate these efforts. Recent unsupervised machine learning methods have made remarkable progress in tackling this problem using either single-timestamp predictions or time series reconstructions. While traditionally considered separately, these methods are not mutually exclusive and can offer complementary perspectives on anomaly detection. This paper first highlights the successes and limitations of prediction-based and reconstruction-based methods with visualized time series signals and anomaly scores. We then propose AER (Auto-encoder with Regression), a joint model that combines a vanilla auto-encoder and an LSTM regressor to incorporate the successes and address the limitations of each method. Our model can produce bi-directional predictions while simultaneously reconstructing the original time series by optimizing a joint objective function. Furthermore, we propose several ways of combining the prediction and reconstruction errors through a series of ablation studies. Finally, we compare the performance of the AER architecture against two prediction-based methods and three reconstruction-based methods on 12 well-known univariate time series datasets from NASA, Yahoo, Numenta, and UCR. The results show that AER has the highest averaged F1 score across all datasets (a 23.5% improvement compared to ARIMA) while retaining a runtime similar to its vanilla auto-encoder and regressor components. Our model is available in Orion, an open-source benchmarking tool for time series anomaly detection.

流媒体数据中对异常的实时检测正在受到越来越多的关注，因为它使我们能够提高警报，预测故障并检测到整个行业的入侵或威胁。然而，很少有人注意比较流媒体数据（即在线算法）的异常检测器的有效性和效率。在本文中，我们介绍了来自不同算法家族（即基于距离，密度，树木或投影）的主要在线检测器的定性合成概述，并突出了其构建，更新和测试检测模型的主要思想。然后，我们对在线检测算法的定量实验评估以及其离线对应物进行了彻底的分析。检测器的行为与不同数据集（即元功能）的特征相关，从而提供了对其性能的元级分析。我们的研究介绍了文献中几个缺失的见解，例如（a）检测器对随机分类器的可靠性以及什么数据集特性使它们随机执行； （b）在线探测器在何种程度上近似离线同行的性能； （c）哪种绘制检测器的策略和更新原始图最适合检测仅在数据集的功能子空间中可见的异常； （d）属于不同算法家族的探测器的有效性与效率之间的权衡是什么； （e）数据集的哪些特定特征产生在线算法以胜过所有其他特征。

时间序列无处不在，因此本质上很难分析，最终以标记或群集。随着物联网（IoT）及其智能设备的兴起，数据将大量收集。收集到的数据丰富的信息，因为人们可以实时检测事故（例如汽车），或者在给定的时间段内评估伤害/疾病（例如，健康设备）。由于其混乱的性质和大量数据点，时间剧本很难手动标记。此外，数据中的新类可能会随着时间的流逝而出现（与手写数字相反），这将需要重新标记数据。在本文中，我们提出了SUSL4TS，这是一种用于半无调学习的深层生成高斯混合模型，以对时间序列数据进行分类。通过我们的方法，我们可以减轻手动标记步骤，因为我们可以检测到稀疏标记的类（半监督）并识别隐藏在数据中的新兴类（无监督）。我们通过来自不同领域的既定时间序列分类数据集证明了方法的功效。

闭环大脑刺激是指捕获诸如脑电图（EEG）之类的神经生理学措施，迅速识别感兴趣的神经事件，并产生听觉，磁性或电刺激，从而精确地与大脑过程相互作用。这是一种基本神经科学的新方法，也许是临床应用，例如恢复降解记忆功能；但是，现有工具很昂贵，繁琐，并且具有有限的实验灵活性。在本文中，我们提出了Portiloop，这是一种基于深度学习的，便携式和低成本的闭环刺激系统，能够靶向特定的脑振荡。我们首先记录可以从市售组件构建的开放式软件实现。我们还提供了快速，轻巧的神经网络模型和探索算法，该算法自动优化了所需的脑振荡的模型超参数。最后，我们在实时睡眠主轴检测的具有挑战性的测试案例中验证了该技术，结果可与大规模在线数据注释主轴数据集（MODA；组共识）上的离线专家绩效相当。社区可以提供软件和计划，作为开放科学计划，旨在鼓励进一步开发并推动闭环神经科学研究。

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。

尽管深度强化学习（RL）最近取得了许多成功，但其方法仍然效率低下，这使得在数据方面解决了昂贵的许多问题。我们的目标是通过利用未标记的数据中的丰富监督信号来进行学习状态表示，以解决这一问题。本文介绍了三种不同的表示算法，可以访问传统RL算法使用的数据源的不同子集使用：（i）GRICA受到独立组件分析（ICA）的启发，并训练深层神经网络以输出统计独立的独立特征。输入。 Grica通过最大程度地减少每个功能与其他功能之间的相互信息来做到这一点。此外，格里卡仅需要未分类的环境状态。 （ii）潜在表示预测（LARP）还需要更多的上下文：除了要求状态作为输入外，它还需要先前的状态和连接它们的动作。该方法通过预测当前状态和行动的环境的下一个状态来学习状态表示。预测器与图形搜索算法一起使用。 （iii）重新培训通过训练深层神经网络来学习国家表示，以学习奖励功能的平滑版本。该表示形式用于预处理输入到深度RL，而奖励预测指标用于奖励成型。此方法仅需要环境中的状态奖励对学习表示表示。我们发现，每种方法都有其优势和缺点，并从我们的实验中得出结论，包括无监督的代表性学习在RL解决问题的管道中可以加快学习的速度。

这是一门专门针对STEM学生开发的介绍性机器学习课程。我们的目标是为有兴趣的读者提供基础知识，以在自己的项目中使用机器学习，并将自己熟悉术语作为进一步阅读相关文献的基础。在这些讲义中，我们讨论受监督，无监督和强化学习。注释从没有神经网络的机器学习方法的说明开始，例如原理分析，T-SNE，聚类以及线性回归和线性分类器。我们继续介绍基本和先进的神经网络结构，例如密集的进料和常规神经网络，经常性的神经网络，受限的玻尔兹曼机器，（变性）自动编码器，生成的对抗性网络。讨论了潜在空间表示的解释性问题，并使用梦和对抗性攻击的例子。最后一部分致力于加强学习，我们在其中介绍了价值功能和政策学习的基本概念。

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。

基于电动机图像（MI）的脑电脑界面（BCIS）允许通过解码神经生理现象来控制几种应用，这些现象通常通过使用非侵入性技术被脑电图（EEG）记录。尽管在基于MI的BCI的进展方面很大，但脑电图有特定于受试者和各种变化随时间。这些问题指出了提高分类绩效的重大挑战，特别是在独立的方式。为了克服这些挑战，我们提出了Min2Net，这是一个新的端到端多任务学习来解决这项任务。我们将深度度量学习集成到多任务AutoEncoder中，以从脑电图中学习紧凑且识别的潜在表示，并同时执行分类。这种方法降低了预处理的复杂性，导致EEG分类的显着性能改善。实验结果以本语独立的方式表明，MIN2Net优于最先进的技术，在SMR-BCI和OpenBMI数据集中分别实现了6.72％的F1分数提高，以及2.23％。我们证明MIN2NET在潜在代表中提高了歧视信息。本研究表明使用此模型的可能性和实用性为新用户开发基于MI的BCI应用，而无需校准。