JP7086803B2 - 異常検知装置、異常検知方法及びプログラム - Google Patents
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Description
1A センサ
2 センサデータ収集装置
3 異常検知装置
31 異常度評価部
32 モデルパラメータ学習部
31A,32A 基本ネットワーク部
31B,32B パラメータ取得部
31C,32C 制約処理部
31D,32D 異常度算出部
33 異常判定処理部
33A 異常度記録部
33B 平滑化処理部
33C 異常判定部
101 監視システム
311 予測部
Claims (8)
- 測定対象の物理量を実際に測定して得られたT(T≧2)個の実測値を含むm(m≧1)次元の時系列データから異常の有無を検知するように構成された異常検知装置であって、
前記m次元の時系列データの時間ステップ毎に、前記m次元の時系列データの時間ステップt(1≦t≦T)において取得され得る予測値の分布状態を表す連続確率分布の表現に必要な分布パラメータを取得するための処理を行うように構成された予測部と、
前記予測部により取得された前記分布パラメータを用い、前記m次元の時系列データの前記時間ステップtの実測値における異常の大きさを評価した評価値に相当する異常度を算出するための処理を行うように構成された異常度算出部と、
を有し、
前記予測部は、
多層のニューラルネットワークを用いて構成されているとともに、前記時間ステップtに隣接する複数の時間ステップに対応する過去の複数の実測値を入力データとして用いて処理を行うことにより出力データを取得するように構成された基本ネットワーク部と、
前記mの値が2以上である場合に、前記基本ネットワーク部により取得された前記出力データに含まれるベクトルを分割する処理を行うことにより、m次元の平均ベクトルと、m次の正方行列に相当するm次の中間行列と、を基本パラメータとして取得するように構成されたパラメータ取得部と、
前記mの値が2以上である場合に、前記パラメータ取得部により取得された前記基本パラメータを前記連続確率分布の定義域に収めるための処理を行うことにより、前記m次元の平均ベクトルと、前記m次の中間行列を多変量ガウス分布の定義域に収めるための処理により得られたm次の分散共分散行列と、を前記分布パラメータとして取得するように構成された制約処理部と、
を有することを特徴とする異常検知装置。 - 前記予測部は、前記mの値が2以上である場合に、前記m次元の時系列データのうちの少なくとも1次元の時系列データについて、前記分布パラメータを取得するための処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の異常検知装置。 - 前記異常度算出部は、前記異常度を算出するための処理として、前記連続確率分布の負の対数尤度を算出する処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の異常検知装置。 - 前記制約処理部は、前記m次の中間行列を前記多変量ガウス分布の定義域に収めるための処理として、前記m次の中間行列のグラム行列と、m次の単位行列をλ(λは正の実数)倍した行列と、を加算する処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の異常検知装置。 - 前記異常検知装置による異常検知対象の装置が正常に動作している状態における前記測定対象の物理量の測定結果として得られた複数の実測値を含む時系列データに相当する正常データを用い、前記基本ネットワーク部と同一のネットワーク構成を有する所定のニューラルネットワークのパラメータを繰り返し更新する処理に相当する学習処理を行うことにより、前記基本ネットワーク部のニューラルネットワークのパラメータを設定する際に用いられるモデルパラメータを取得するように構成されたモデルパラメータ学習部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載の異常検知装置。 - 前記モデルパラメータ学習部は、前記正常データを用いて前記所定のニューラルネットワークに含まれる少なくとも一部の結合強度の更新に用いられる勾配を算出する処理を前記学習処理において行うとともに、前記学習処理における所定の終了条件を満たした際の前記所定のニューラルネットワークの各結合強度を前記モデルパラメータとして保持する
ことを特徴とする請求項5に記載の異常検知装置。 - 測定対象の物理量を実際に測定して得られたT(T≧2)個の実測値を含むm(m≧1)次元の時系列データから異常の有無を検知するための異常検知方法であって、
予測部が、前記m次元の時系列データの時間ステップ毎に、前記m次元の時系列データの時間ステップt(1≦t≦T)において取得され得る予測値の分布状態を表す連続確率分布の表現に必要な分布パラメータを取得し、
異常度算出部が、前記予測部により取得された前記分布パラメータを用い、前記m次元の時系列データの前記時間ステップtの実測値における異常の大きさを評価した評価値に相当する異常度を算出し、
前記予測部が、
多層のニューラルネットワークを用いて構成されているとともに、前記時間ステップtに隣接する複数の時間ステップに対応する過去の複数の実測値を入力データとして用いて処理を行うことにより出力データを取得し、
前記mの値が2以上である場合に、取得された前記出力データを分割する処理を行うことにより、m次元の平均ベクトルと、m次の正方行列に相当するm次の中間行列と、を基本パラメータとして取得し、
前記mの値が2以上である場合に、取得された前記基本パラメータを前記連続確率分布の定義域に収めるための処理を行うことにより、前記m次元の平均ベクトルと、前記m次の中間行列を多変量ガウス分布の定義域に収めるための処理により得られたm次の分散共分散行列と、を前記分布パラメータとして取得する
ことを特徴とする異常検知方法。 - 測定対象の物理量を実際に測定して得られたT(T≧2)個の実測値を含むm(m≧1)次元の時系列データから異常の有無を検知するコンピュータにより実行されるプログラムであって、
前記m次元の時系列データの時間ステップ毎に、前記m次元の時系列データの時間ステップt(1≦t≦T)において取得され得る予測値の分布状態を表す連続確率分布の表現に必要な分布パラメータを取得する処理と、
前記分布パラメータを用い、前記m次元の時系列データの前記時間ステップtの実測値における異常の大きさを評価した評価値に相当する異常度を算出する処理と、
を実行させ、
前記分布パラメータを取得する処理は、
多層のニューラルネットワークを用いて構成されているとともに、前記時間ステップtに隣接する複数の時間ステップに対応する過去の複数の実測値を入力データとして用いて処理を行うことにより出力データを取得する処理と、
前記mの値が2以上である場合に、取得された前記出力データを分割する処理を行うことにより、m次元の平均ベクトルと、m次の正方行列に相当するm次の中間行列と、を基本パラメータとして取得する処理と、
前記mの値が2以上である場合に、取得された前記基本パラメータを前記連続確率分布の定義域に収めるための処理を行うことにより、前記m次元の平均ベクトルと、前記m次の中間行列を多変量ガウス分布の定義域に収めるための処理により得られたm次の分散共分散行列と、を前記分布パラメータとして取得する処理と、
を実行させるためのプログラム。
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