吉林大学学报(信息科学版) ›› 2024, Vol. 42 ›› Issue (3): 457-464.

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基于 HTM-Attention 的时序数据异常检测方法

张晨林1,2 , 张素莉2 , 陈冠宇1,2 , 王福德3 , 孙启涵   

  1. 1. 长春工业大学 计算机科学与工程学院, 长春 130012; 2. 长春工程学院 计算机技术与工程学院, 长春 130103; 3. 吉林海诚科技有限公司 技术部, 长春 130119; 4. 贵州大学 大数据与信息工程学院, 贵阳 550025
  • 收稿日期:2023-04-13 出版日期:2024-06-18 发布日期:2024-06-17
  • 通讯作者: 张素莉(1974— ), 女, 吉林四平人, 长春工程学院教授, 博士, 主要从事智能信息 处理研究, (Tel)86-18686657922(E-mail)ccitzsl@ 163. com E-mail:ccitzsl@ 163. com
  • 作者简介:张晨林(1996— ), 男, 山西长治人, 长春工业大学硕士研究生, 主要从事数据处理研究, (Tel)86-13303552403(E-mail) zhang1332403@ 163. com
  • 基金资助:
    吉林省科技厅基金资助项目(20200301045RQ); 吉林省发改委基金资助项目(2020C004)

Anomaly Detection of Time Series Data Based on HTM-Attention

ZHANG Chenlin 1,2 , ZHANG Suli 2 , CHEN Guanyu 1,2 , WANG Fude 3 , SUN Qihan 4   

  • Received:2023-04-13 Online:2024-06-18 Published:2024-06-17

摘要: 针对现有工业时间序列数据异常检测算法并未充分考虑时序数据在时间相关性方面的研究问题, 提出了 一种改进的 HTM( Hierarchical Temporal Memory)-Attention 算法。 该算法结合了 HTM 算法和 Attention 机制, 能学习数据之间的时间依赖关系, 并在单变量和多变量时序数据上得到验证。 同时, 通过引入 Attention 机制, 算法可以关注输入数据中的重要部分, 进一步提高了异常检测的效率和准确性。 实验结果表明, 该算法对不同类型的时间序列异常数据能进行有效地检测, 并且比其他常用的无监督异常检测算法具有更高的准确率和更低的运行时间。 该算法在工业时间序列数据异常检测的应用中具有较大的潜力。

关键词: 层级时序记忆, 注意力机制, 时序数据, 异常检测 

Abstract: Existing industrial time series data anomaly detection algorithms do not fully consider the temporal data on time dependence. An improved HTM(Hierarchical Temporal Memory)-Attention algorithm is proposed to address this problem. The algorithm combines the HTM algorithm with the attention mechanism to learn the temporal dependencies between data. It is validated on both univariate and multivariate time series data. By introducing the attention mechanism, the algorithm can focus on the important parts of the input data, further improving the efficiency and accuracy of anomaly detection. Experimental results show that the proposed algorithm can effectively detect various types of time series anomalies and has higher accuracy and lower running time than other commonly used unsupervised anomaly detection algorithms. This algorithm has great potential in the application of industrial time series data anomaly detection.

Key words: hierarchical temporal memory, attention mechanism, temporal data, anomaly detection

中图分类号: 

  • TP311