Change point detection (CPD) methods aim to detect abrupt changes in time-series data. Recent CPD methods have demonstrated their potential in identifying changes in underlying statistical distributions but often fail to capture complex changes in the correlation structure in time-series data. These methods also fail to generalize effectively, as even within the same time-series, different kinds of change points (CPs) may arise that are best characterized by different types of time-series perturbations. To address this issue, we propose TiVaCPD, a CPD methodology that uses a time-varying graphical lasso based method to identify changes in correlation patterns between features over time, and combines that with an aggregate Kernel Maximum Mean Discrepancy (MMD) test to identify subtle changes in the underlying statistical distributions of dynamically established time windows. We evaluate the performance of TiVaCPD in identifying and characterizing various types of CPs in time-series and show that our method outperforms current state-of-the-art CPD methods for all categories of CPs.

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。

Detecting abrupt changes in data distribution is one of the most significant tasks in streaming data analysis. Although many unsupervised Change-Point Detection (CPD) methods have been proposed recently to identify those changes, they still suffer from missing subtle changes, poor scalability, or/and sensitive to noise points. To meet these challenges, we are the first to generalise the CPD problem as a special case of the Change-Interval Detection (CID) problem. Then we propose a CID method, named iCID, based on a recent Isolation Distributional Kernel (IDK). iCID identifies the change interval if there is a high dissimilarity score between two non-homogeneous temporal adjacent intervals. The data-dependent property and finite feature map of IDK enabled iCID to efficiently identify various types of change points in data streams with the tolerance of noise points. Moreover, the proposed online and offline versions of iCID have the ability to optimise key parameter settings. The effectiveness and efficiency of iCID have been systematically verified on both synthetic and real-world datasets.

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。

Network-based analyses of dynamical systems have become increasingly popular in climate science. Here we address network construction from a statistical perspective and highlight the often ignored fact that the calculated correlation values are only empirical estimates. To measure spurious behaviour as deviation from a ground truth network, we simulate time-dependent isotropic random fields on the sphere and apply common network construction techniques. We find several ways in which the uncertainty stemming from the estimation procedure has major impact on network characteristics. When the data has locally coherent correlation structure, spurious link bundle teleconnections and spurious high-degree clusters have to be expected. Anisotropic estimation variance can also induce severe biases into empirical networks. We validate our findings with ERA5 reanalysis data. Moreover we explain why commonly applied resampling procedures are inappropriate for significance evaluation and propose a statistically more meaningful ensemble construction framework. By communicating which difficulties arise in estimation from scarce data and by presenting which design decisions increase robustness, we hope to contribute to more reliable climate network construction in the future.

在许多科学应用中出现了从一组共同样本中获得两种（或更多）类型的测量的数据集。此类数据的探索性分析中的一个常见问题是识别有密切相关的不同数据类型的特征组。 Bimodule是来自两种数据类型的特征集的一对（A，B），因此A和B中的特征之间的汇总相关很大。如果A与B中的特征显着相关的特征集合，则BIMODULE（A，B）是稳定的，反之亦然。在本文中，我们提出并研究了基于迭代测试的程序（BSP），以识别Bi-View数据中稳定的双模型。我们进行了一项彻底的模拟研究，以评估BSP的性能，并使用GTEX项目的最新数据提出了表达定量性状基因座（EQTL）分析问题的扩展应用。此外，我们将BSP应用于气候数据，以确定北美地区年温度变化影响降水的区域。

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.

概念漂移过程挖掘（PM）是一种挑战，因为古典方法假设进程处于稳态，即事件共享相同的进程版本。我们对这些领域的交叉点进行了系统的文献综述，从而审查了过程采矿中的概念漂移，并提出了用于漂移检测和在线流程挖掘的现有技术的分类，以实现不断发展的环境。现有的作品描绘了（i）PM仍然主要关注离线分析，并且（ii）由于缺乏公共评估协议，数据集和指标，过程中的概念漂移技术的评估是麻烦的。

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。

变更点检测算法的目的是定位过程的时间演变的突然变化。在本文中，我们介绍了潜在神经随机微分方程的应用，以解决变化点检测问题。我们演示了模型在一系列合成和现实世界数据集和基准测试方面的检测功能和性能。大多数研究的方案都表明，所提出的算法的表现优于最先进的算法。我们还讨论了这种方法的优势和局限性，并指示了进一步改进的方向。

We propose a framework for analyzing and comparing distributions, which we use to construct statistical tests to determine if two samples are drawn from different distributions. Our test statistic is the largest difference in expectations over functions in the unit ball of a reproducing kernel Hilbert space (RKHS), and is called the maximum mean discrepancy (MMD). We present two distributionfree tests based on large deviation bounds for the MMD, and a third test based on the asymptotic distribution of this statistic. The MMD can be computed in quadratic time, although efficient linear time approximations are available. Our statistic is an instance of an integral probability metric, and various classical metrics on distributions are obtained when alternative function classes are used in place of an RKHS. We apply our two-sample tests to a variety of problems, including attribute matching for databases using the Hungarian marriage method, where they perform strongly. Excellent performance is also obtained when comparing distributions over graphs, for which these are the first such tests.

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。

在2015年和2019年之间，地平线的成员2020年资助的创新培训网络名为“Amva4newphysics”，研究了高能量物理问题的先进多变量分析方法和统计学习工具的定制和应用，并开发了完全新的。其中许多方法已成功地用于提高Cern大型Hadron撞机的地图集和CMS实验所执行的数据分析的敏感性;其他几个人，仍然在测试阶段，承诺进一步提高基本物理参数测量的精确度以及新现象的搜索范围。在本文中，在研究和开发的那些中，最相关的新工具以及对其性能的评估。

We develop an online kernel Cumulative Sum (CUSUM) procedure, which consists of a parallel set of kernel statistics with different window sizes to account for the unknown change-point location. Compared with many existing sliding window-based kernel change-point detection procedures, which correspond to the Shewhart chart-type procedure, the proposed procedure is more sensitive to small changes. We further present a recursive computation of detection statistics, which is crucial for online procedures to achieve a constant computational and memory complexity, such that we do not need to calculate and remember the entire Gram matrix, which can be a computational bottleneck otherwise. We obtain precise analytic approximations of the two fundamental performance metrics, the Average Run Length (ARL) and Expected Detection Delay (EDD). Furthermore, we establish the optimal window size on the order of $\log ({\rm ARL})$ such that there is nearly no power loss compared with an oracle procedure, which is analogous to the classic result for window-limited Generalized Likelihood Ratio (GLR) procedure. We present extensive numerical experiments to validate our theoretical results and the competitive performance of the proposed method.

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。

Granger因果关系（GC）检验是一种著名的统计假设检验，用于研究一个时期的过去是否影响了另一个时间的未来。它有助于回答一个问题序列是否有助于预测。 Granger因果关系检测的标准传统方法通常假设线性动力学，但是这种简化在许多现实世界应用中不存在，例如，神经科学或基因组学本质上是非线性的。在这种情况下，施加线性模型，例如向量自回旋（VAR）模型可能会导致对真正的Granger因果相互作用的不一致估计。机器学习（ML）可以学习数据集中的隐藏模式（DL）在学习复杂系统的非线性动力学方面表现出巨大的希望。 Tank等人的最新工作建议通过使用神经网络结合对可学习的权重的稀疏性惩罚来克服VAR模型中线性简化的问题。在这项工作中，我们基于Tank等人引入的想法。我们提出了几类新的模型，这些模型可以处理潜在的非线性。首先，我们介绍了学识渊博的内核var（lekvar）模型 - var模型的扩展，这些模型也学习了通过神经网络参数的内核。其次，我们表明可以通过脱钩的惩罚直接将滞后和单个时间序列的重要性分解。这种去耦提供了更好的缩放，并使我们可以将滞后选择嵌入RNN中。最后，我们提出了一种支持迷你批次的新培训算法，并且它与常用的自适应优化器（例如Adam）兼容。癫痫患者的电脑电图（EEG）数据研究了在19个EEG通道之前，期间和之后的GC演变。

数学模型是动态控制系统设计中的基本构件。随着控制系统变得越来越复杂和网络，基于第一原理的方法达到了限制。数据驱动的方法提供了替代方案。但是，在没有结构知识的情况下，这些方法很容易在训练数据中找到虚假的相关性，这可能会妨碍所获得的模型的概括能力。当系统暴露于未知情况时，这可以显着降低控制和预测性能。先前的因果鉴定可以防止这种陷阱。在本文中，我们提出了一种识别控制系统因果结构的方法。我们根据可控性概念设计实验，该概念提供了一种系统的方法来计算输入轨迹，该输入轨迹将系统引导到其状态空间中的特定区域。然后，我们分析从因果推理中利用强大技术的结果数据，并将其扩展到控制系统。此外，我们得出了保证发现系统真正因果结构的条件。在机器人臂上的实验表明，来自现实世界数据和增强的概括能力的可靠因果鉴定。

给定传感器读数随着时间的推移从电网上，我们如何在发生异常时准确地检测？实现这一目标的关键部分是使用电网传感器网络在电网上实时地在实时检测到自然故障或恶意的任何不寻常的事件。行业中现有的坏数据探测器缺乏鲁布布利地检测广泛类型的异常，特别是由于新兴网络攻击而造成的复杂性，因为它们一次在网格的单个测量快照上运行。新的ML方法更广泛适用，但通常不会考虑拓扑变化对传感器测量的影响，因此无法适应历史数据中的定期拓扑调整。因此，我们向DynWatch，基于域知识和拓扑知识算法用于使用动态网格上的传感器进行异常检测。我们的方法准确，优于实验中的现有方法20％以上（F-Measure）;快速，在60K +分支机用中的每次传感器上平均运行小于1.7ms，使用笔记本电脑，并在图表的大小上线性缩放。

本文介绍了一种新型的因果结构，即多尺度非平稳的定向无环图（MN-DAG），该图将DAG概括为时频域。我们的贡献是双重的。首先，通过利用光谱和因果关系的结果，我们揭露了一种新型的概率生成模型，该模型允许根据用户指定的先验对因果图的时间依赖性和多尺度属性进行采样。其次，我们通过随机变异推理（SVI）（称为多阶层非稳态的因果结构学习者（MN-Castle））设计了一种用于估计Mn-DAGS的贝叶斯方法。除了直接观察外，MN-Castle还通过不同时间分辨率的时间序列的总功率谱分解来利用信息。在我们的实验中，我们首先使用所提出的模型根据潜在的MN-DAG生成合成数据，这表明数据生成的数据再现了不同域中时间序列的众所周知的特征。然后，我们将学习方法的MN媒体与基线模型进行比较，该模型在使用不同的多尺度和非平稳设置生成的合成数据上进行了比较，从而证实了MN-Castle的良好性能。最后，我们展示了一些从MN-Castle的应用中得出的一些见解，以研究COVID-19期间7个全球股票市场的因果结构。

找到与治疗效果差异相关的特征对于揭示基本因果机制至关重要。现有方法通过测量特征属性如何影响{\ iT条件平均治疗效果}（CATE）的程度来寻求此类特征。但是，这些方法可能会忽略重要特征，因为CATE是平均治疗效果的度量，无法检测到平均值以外的其他分布参数（例如方差）的差异。为了解决现有方法的这种弱点，我们提出了一个特征选择框架，以发现{\ IT分布处理效果修饰符}。我们首先制定特征重要性度量，该指标量化特征属性如何影响潜在结果分布之间的差异。然后，我们得出其计算高效的估计器，并开发了一个功能选择算法，该算法可以将I型错误率控制为所需级别。实验结果表明，我们的框架成功地发现了重要特征，并优于现有的基于均值的方法。