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自監督學習在時序異常檢測的實戰評述
時序異常檢測挑戰與瓶頸 隨著微服務架構與雲端運維的普及,工程師必須面對大量來自系統日誌、指標(metrics)與事件(events)的時序資料。這些資料中隱含的異常模式往往預示著系統故障、安全風險或性能退化,因而成為可靠性工程(Reliability Engineering)不可或缺的一環。然而,傳統基於統計或重建誤差的無監督方法,例如基於滑動平均、孤立森林(Isolation Forest)或自編碼器(Autoencoder)的偵測,經常因過度擬合於已知的正常樣本,導致對新型或複雜異常的泛化能力不足。根據arXiv:2501.15196v2報告,這類方法在動態變化的環境中易出現偵測失誤,誤報率(False Positive Rate)與漏報率(False Negative Rate)雙雙提高,進而干擾運維自動化與告警精準度。 自監督學習核心技術原理 在無需大量標注異常樣本的前提下,自監督學習(Self-Supervised Learning)利用預設「前置任務」(Pretext Task)或對比學習(Contrastive Learning)架構,從原始時序數據自動萃取具判別力的特徵。本次綜述根據主要特性將方法分為三類: 1. 預測式任務(Predictive Tasks):透過時間序列的多步預測或插值任務,逼迫模型深入理解時序變化的內在結構。例如CPC(Contrastive Predictive Coding)借助對比式目標,在Latent Space中強化時間依賴關係(van den Oord et al., 2018)。 2. 重建自監督(Reconstruction-Based):在傳統自編碼器之上添加隨機遮罩(Masking)或異質噪聲,讓模型學會修復受損序列,如掩蓋式Transformer(Mask Transformer)在修復過程中對異常模式高度敏感(Devlin et al., 2019)。…




