Distributed and Efficient One-Class Outliers Detection Classifier in Wireless Sensors Networks
- 1. University of Sfax
- 2. University of Technology of Troyes
Description
In the data mining literature, many outlier detection models can be found. However, these models are not suitable for the energy constrained WSNs because they assumed the whole data is available in a central location for further analysis. In this paper, we propose Distributed and Efficient One-class Outliers Detection Classifier (DEOODC) based on Mahalanobis Kernel used for outlier detection in wireless sensor networks (WSNs). For this case, the task amounts to create a useful model based on KPCA to recognize data as normal or outliers. Recently, Kernel Principal component analysis (KPCA) has used for nonlinear case which can extract higher order statistics. Kernel PCA (KPCA) mapping the data onto another feature space and using nonlinear function. On account of the attractive capability, KPCA-based methods have been extensively investigated, and have showed excellent performance. Within this setting, we propose Kernel Principal Component Analysis based Mahalanobis kernel as a new outlier detection method using Mahalanobis distance to implicitly calculate the mapping of the data points in the feature space so that we can separate outlier points from normal pattern of data distribution. The use of KPCA based Mahalanobis kernel on real word data obtained from Intel Berkeley are reported showing that the proposed method performs better in finding outliers in wireless sensor networks when compared to the One-Class SVM detection approach. All computation are done in the original space, thus saving computing time using Mahalanobis Kernel.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
في أدبيات استخراج البيانات، يمكن العثور على العديد من نماذج الكشف عن الحالات المتطرفة. ومع ذلك، فإن هذه النماذج ليست مناسبة لـ WSNs المقيدة للطاقة لأنها تفترض أن البيانات بأكملها متاحة في موقع مركزي لمزيد من التحليل. في هذه الورقة، نقترح مصنفًا موزعًا وفعالًا للكشف عن القيم المتطرفة من فئة واحدة (DEOODC) بناءً على نواة Mahalanobis المستخدمة للكشف عن القيم المتطرفة في شبكات الاستشعار اللاسلكية (WSNs). بالنسبة لهذه الحالة، فإن المهمة ترقى إلى إنشاء نموذج مفيد يعتمد على وكالة الأنباء الكويتية للتعرف على البيانات على أنها طبيعية أو متطرفة. في الآونة الأخيرة، استخدم تحليل المكون الرئيسي لشركة النواة (KPCA) للحالة غير الخطية التي يمكن أن تستخرج إحصائيات ترتيب أعلى. تقوم Kernel PCA (KPCA) بتعيين البيانات على مساحة ميزة أخرى وباستخدام وظيفة غير خطية. نظرًا للقدرة الجذابة، تم التحقيق على نطاق واسع في الأساليب القائمة على KPCA، وأظهرت أداءً ممتازًا. ضمن هذا الإعداد، نقترح نواة Mahalanobis القائمة على تحليل المكونات الرئيسية لـ Kernel كطريقة جديدة للكشف عن القيم المتطرفة باستخدام مسافة Mahalanobis لحساب رسم خرائط نقاط البيانات ضمنيًا في مساحة الميزة حتى نتمكن من فصل النقاط المتطرفة عن النمط العادي لتوزيع البيانات. تم الإبلاغ عن استخدام نواة Mahalanobis القائمة على KPCA على بيانات الكلمات الحقيقية التي تم الحصول عليها من Intel Berkeley والتي توضح أن الطريقة المقترحة تؤدي أداءً أفضل في العثور على القيم المتطرفة في شبكات الاستشعار اللاسلكية عند مقارنتها بنهج الكشف عن SVM من فئة واحدة. تتم جميع العمليات الحسابية في المساحة الأصلية، وبالتالي توفير وقت الحوسبة باستخدام نواة Mahalanobis.Translated Description (French)
Dans la littérature sur l'exploration de données, de nombreux modèles de détection de valeurs aberrantes peuvent être trouvés. Cependant, ces modèles ne conviennent pas aux WSN contraints en énergie car ils supposent que l'ensemble des données est disponible dans un emplacement central pour une analyse plus approfondie. Dans cet article, nous proposons Distributed and Efficient One-class Outliers Detection Classifier (DEOODC) basé sur le noyau de Mahalanobis utilisé pour la détection des valeurs aberrantes dans les réseaux de capteurs sans fil (WSN). Dans ce cas, la tâche revient à créer un modèle utile basé sur KPCA pour reconnaître les données comme normales ou aberrantes. Récemment, l'analyse en composantes principales du noyau (KPCA) a été utilisée pour les cas non linéaires qui peuvent extraire des statistiques d'ordre supérieur. Kernel PCA (KPCA) mappant les données sur un autre espace de caractéristiques et utilisant une fonction non linéaire. En raison de leur capacité attrayante, les méthodes basées sur la KPCA ont été largement étudiées et ont montré d'excellentes performances. Dans ce contexte, nous proposons le noyau Mahalanobis basé sur l'analyse en composantes principales du noyau comme nouvelle méthode de détection des valeurs aberrantes utilisant la distance de Mahalanobis pour calculer implicitement la cartographie des points de données dans l'espace caractéristique afin que nous puissions séparer les points aberrants du modèle normal de distribution des données. L'utilisation du noyau Mahalanobis basé sur KPCA sur des données de mots réels obtenues auprès d'Intel Berkeley montre que la méthode proposée est plus efficace pour trouver des valeurs aberrantes dans les réseaux de capteurs sans fil par rapport à l'approche de détection SVM à une classe. Tous les calculs sont effectués dans l'espace d'origine, économisant ainsi du temps de calcul à l'aide du noyau Mahalanobis.Translated Description (Spanish)
En la literatura de minería de datos, se pueden encontrar muchos modelos de detección de valores atípicos. Sin embargo, estos modelos no son adecuados para las WSN con restricciones de energía porque asumieron que todos los datos están disponibles en una ubicación central para su posterior análisis. En este documento, proponemos un clasificador de detección de valores atípicos distribuido y eficiente de una clase (DEOODC) basado en el núcleo de Mahalanobis utilizado para la detección de valores atípicos en redes de sensores inalámbricos (WSN). Para este caso, la tarea equivale a crear un modelo útil basado en KPCA para reconocer los datos como normales o atípicos. Recientemente, el análisis de componentes de Kernel Principal (KPCA) se ha utilizado para casos no lineales que pueden extraer estadísticas de orden superior. Kernel PCA (KPCA) mapea los datos en otro espacio de características y utiliza una función no lineal. Debido a la capacidad atractiva, los métodos basados en KPCA se han investigado exhaustivamente y han demostrado un excelente rendimiento. Dentro de este entorno, proponemos el núcleo Mahalanobis basado en el análisis de componentes principales del núcleo como un nuevo método de detección de valores atípicos que utiliza la distancia de Mahalanobis para calcular implícitamente el mapeo de los puntos de datos en el espacio de características para que podamos separar los puntos atípicos del patrón normal de distribución de datos. Se informa que el uso del kernel Mahalanobis basado en KPCA en datos de palabras reales obtenidos de Intel Berkeley muestra que el método propuesto funciona mejor para encontrar valores atípicos en redes de sensores inalámbricos en comparación con el enfoque de detección de SVM de clase única. Todos los cálculos se realizan en el espacio original, ahorrando así tiempo de cálculo utilizando Mahalanobis Kernel.Files
document.pdf
Files
(207.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d1c2ba8d68e30aa0eb92e62403086d3d
|
207.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مصنف موزع وفعال للكشف عن القيم المتطرفة من فئة واحدة في شبكات أجهزة الاستشعار اللاسلكية
- Translated title (French)
- Classificateur de détection des valeurs aberrantes distribué et efficace d'une classe dans les réseaux de capteurs sans fil
- Translated title (Spanish)
- Clasificador de detección de valores atípicos de clase única distribuido y eficiente en redes de sensores inalámbricos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2256025398
- DOI
- 10.1007/978-3-319-22572-2_19
References
- https://openalex.org/W1970088130
- https://openalex.org/W1986982173
- https://openalex.org/W1994505190
- https://openalex.org/W2004292694
- https://openalex.org/W2068193536
- https://openalex.org/W2082084502
- https://openalex.org/W2085942561
- https://openalex.org/W2089526514
- https://openalex.org/W2099695316
- https://openalex.org/W2103914106
- https://openalex.org/W2117089038
- https://openalex.org/W2122035570
- https://openalex.org/W2123033018
- https://openalex.org/W2127543052
- https://openalex.org/W2132870739
- https://openalex.org/W2140095548
- https://openalex.org/W2140987300
- https://openalex.org/W2142231140
- https://openalex.org/W2143407377
- https://openalex.org/W2156209126
- https://openalex.org/W2156909104
- https://openalex.org/W4238805501