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Enregistrement W4388115866 · doi:10.36001/phmconf.2023.v15i1.3509

Promoting Explainability in Data-Driven Models for Anomaly Detection: A Step Toward Diagnosis

2023· article· en· W4388115866 sur OpenAlexaffabout
Quentin Dollon, Paul Labbé, François Léonard

Notice bibliographique

RevueAnnual Conference of the PHM Society · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueAnomaly Detection Techniques and Applications
Établissements canadiensHydro-Québec
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésInterpretabilityAnomaly detectionComputer scienceFalse positive paradoxAnomaly (physics)Transparency (behavior)Data miningArtificial intelligenceMachine learningData scienceComputer security

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Anomaly detection has become a critical task in industry. Data-driven models are often used for anomaly detection due to their ability to learn patterns from data and identify behaviors that deviate from the learned patterns. Furthermore, they are simple to implement as they do not rely on complex physical models to make predictions. However, one major limitation of these models is their lack of explainability, which hinders the diagnosis of detected anomalies. Explainability provides transparency and interpretability, allowing stakeholders to understand the reasons for the detected deviation. In the absence of explainability, it is challenging to determine why a particular instance was classified as abnormal. Without an understanding of the underlying reason for the anomaly, it becomes difficult to prescribe a reliable diagnostic. This can result in missed opportunities for preventing or mitigating damage caused by the anomaly. Explainability can also help in detecting false positives and false negatives, especially, to distinguish between abnormal behaviors and sensor failures. Hydro-Quebec is the principal actor in electricity management in Quebec, Canada. The overwhelming majority of the production comes from hydroelectric generating units. Power grid sustainability then strongly depends on the efficient health supervision of these assets. In this study, we introduce a data-driven semi-supervised algorithm for anomaly detection, with emphasis on statistical explainability. This feature needs to be distinguished from the traditional explainable models, that build upon physics to interpret observations. Here, the purpose is to track the sources of deviations through statistics. This model does not belong to diagnosis tools, because its sole output is not sufficient to find the root causes of a problem. However, it makes a bridge toward such tools by providing clues about origin of failures. The algorithm performs in two-stages. First a model is trained to learn the normal behavior of the generating unit for a given set of operating conditions. This part involves clustering for data reduction and kriging for regression. Second, it compares the multidimensional prediction with the actual realization. It quantifies the deviation of the asset to its expected behavior and provides an explainable indicator for anomaly detection. After introducing the background foundations of the method, some examples are given that demonstrate the advantage of interpretability for support to operation and diagnosis. It will be shown how such an algorithm can be deployed in an operational environment and how it should be combined with other tools to improve assets health management.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,005
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,023
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,006
Score d'incertitude au seuil0,027

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0050,023
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,003
Science ouverte0,0020,003
Intégrité de la recherche0,0020,004
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,098
Tête enseignante GPT0,311
Écart entre enseignants0,213 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations2
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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