“LSTM+时间序列异常检测”老树开新花!新玩法=发文密码,快来学呀!

目前,LSTM+时间序列异常检测这个方向,单纯用一个LSTM网络做异常检测,创新点已经非常有限了。如今我们更倾向于将LSTM作为强大的时序特征提取器,然后与其他前沿技术进行巧妙组合。

比如最近刚提出的Graph-Augmented LSTM方法,引入"图结构建模",完美解决了LSTM的固有局限,在图结构时序数据的稀疏异常检测任务中,实现了40%的性能提升!

除此之外,现在这方向的创新也逐渐从"方法驱动"向"场景驱动"转变,近期不少成果证明了这个趋势。如果大家感兴趣,可以直接看我整理好的11篇LSTM+时间序列异常检测前沿论文,相信能有不少收获。

全部论文+开源代码需要的同学看文末

Anomaly Detection for Time Series Using VAE-LSTM Hybrid Model

**方法:**论文提出无监督的 VAE-LSTM 混合模型用于时间序列异常检测,VAE 提取短窗口局部特征并生成低维嵌入,LSTM 基于这些嵌入建模长期相关性,通过重构误差判断异常,且在五个真实数据集上表现优于 VAE、LSTM-AD 和 ARMA 方法。

创新点:

  • 构建VAE-LSTM混合模型,用VAE提取时间序列短窗口局部特征并生成低维嵌入,LSTM基于嵌入建模长期相关性。

  • 以无监督方式训练,无需异常标签,通过窗口重构误差判断异常,可识别多时间尺度异常。

  • 在五个真实数据集上表现优于VAE、LSTM-AD、ARMA,能实现100%召回率和较高精确率。

Anomaly detection in multidimensional time series for water injection pump operations based on LSTMA-AE and mechanism constraints

**方法:**论文提出结合注意力机制的 LSTM 自编码器(LSTMA-AE)与机制约束的方法,用于注水泵多维时间序列异常检测,通过 LSTMA-AE 捕捉时序特征并初步判异,机制约束过滤正常波动,在多个数据集上表现优于传统方法。

创新点:

  • 在LSTM自编码器(LSTM-AE)中加入注意力机制形成LSTMA-AE,能动态调整注水泵多维时间序列各时间步信息的贡献,强化关键信息提取。

  • 引入基于注水泵运行物理逻辑的机制约束,过滤电参数短期骤升骤降等正常波动,降低异常检测误报率。

  • 用多维时间序列数据检测注水泵异常,充分利用不同维度数据关联,弥补传统单变量时序方法的不足。

F-SE-LSTM: A Time series Anomaly Detection Method with Frequency Domain Information

**方法:**论文提出F-SE-LSTM时间序列异常检测方法,用双滑动窗口与FFT构建频率矩阵,结合SENet提取同时间段频率特征、LSTM提取不同时间段频率特征,再通过DNN输出检测结果,在多个数据集上表现优于主流方法。

创新点:

  • 用双滑动窗口与FFT构建频率矩阵,包含频率和时序关联特征,能识别时域难区分的隐藏异常。

  • 结合SENet提取同时间段频率特征、LSTM提取不同时间段频率特征,强化多时段频率特征提取能力。

  • 在多个公开数据集上,F-SE-LSTM的检测指标优于主流方法,且训练速度快、模型参数少。

Time series anomaly detection hybrid model based on SARIMA and LSTM

**方法:**论文提出 SARIMA-LSTM 混合模型用于时间序列异常检测,先以 SARIMA 捕捉数据线性趋势与季节性,再将其拟合残差处理后输入带稀疏正则化多头注意力的堆叠 LSTM 做二次预测,依阈值判异常,在 KPI 数据集上表现优于单独的 SARIMA 和 LSTM。

创新点:

  • 结合SARIMA与LSTM构建混合模型,SARIMA捕捉时序线性趋势和季节性,LSTM学习其拟合残差的非线性特征。

  • 在LSTM中加入带稀疏正则化的多头注意力机制,用L1正则化实现权重稀疏化,聚焦关键特征并降低过拟合。

  • 用滑动窗口处理残差适配LSTM输入,结合阈值判异常,在KPI数据集上检测精度和F1分数优于单独模型。

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