Pythonによる異常検知

前表紙
株式会社 オーム社, 2021/02/25 - 272 ページ

機械学習による異常検知の基本と応用がわかる!

本書では、機械学習による異常検知のしくみを、誤差関数に着目して解説します。読者が新しい異常検知システムを自ら構築できるようになることを最終目標とし、機械学習アルゴリズムの基本から解説していきます。

機械学習について誤差関数を中心に理解を深めることによって「外れ値とはなにか」「閾値はどのように設定すればよいか」といった異常検知における基本が自然と理解できます。そういった基礎から入りつつ、時系列データを分析する際の手法と注意点(第3章)や、深層学習を用いた応用例(第4章)といった内容まで踏み込み、最終的には自ら異常検知システムを構築できるよう導きます。

機械学習の各アルゴリズムの説明や例題などには、Pythonのコードが付いています。

自分でプログラムを実行しながら学べる入門書です。


<本書の特徴>

・誤差関数を中心に機械学習の原理を理解することで、異常検知の基本が自然と理解できます。

・基本だけでなく、時系列データに対する異常検知の考えかた(第3章)や、深層学習による応用(第4章)を学ぶことができます。

・Pythonのコード付きなので、手を動かしながら学習することができます。


このような方におすすめ

◎ 異常検知に取り組むエンジニア

○ 製造業の工場管理者

○ 機械学習を学ぶ大学院生


主要目次

第0章 機械学習と異常検知

第1章 機械学習と統計解析の基本モデル

第2章 非時系列データにおける異常検知

第3章 時系列データにおける異常検知

第4章 深層学習による異常検知

 

目次

26 異常検知モデルの検証
125
2 ROC曲線
130
第3章時系列データにおける異常検知
139
31 時系列データの性質
140
2 時系列データ解析の前提条件
142
32 自己回帰型モデルによる時系列データの解析
146
2 AR自己回帰モデルの原理
148
3 MA移動平均モデルの原理
156

3 バイアス平均とバリアンス分散
13
4 誤差関数と異常検知
15
12 機械学習と統計解析の比較
16
2 相違性
18
13 教師あり学習分類と回帰
22
2 分類とはなにか
24
3 統計モデルと代表的なアルゴリズム
25
4 機械学習モデルと代表的なアルゴリズム
28
14 教師なし学習特徴抽出クラスタリング次元削減
60
2 1重行列による次元削減主成分分析
62
3 多重行列による次元削減
68
4 統計分布による次元削減tSNE
72
5 競合学習による次元削減
79
6 モンテカルロ粒子フィルタによるベイジャン型次元削減
87
第2章非時系列データにおける異常検知
91
21 異常検知とデータ構造
92
2 3種類のデータ構造と異常検知の手法
93
22 正規分布に基づく異常検知
95
2 多次元正規分布に基づく異常検知
102
3 多変数マハラノビスタグチ法に基づく異常検知
107
23 非正規分布に基づく異常検知
110
24 高度な特徴抽出による異常検知
115
2 Expectationmaximization algorithmEM法
117
4 AutoEncoderAEと制約付きボルツマンマシンRBM
119
25 関数近似に基づく値異常検知
121
4 ARMA自己回帰移動平均モデルの原理
160
5 ARIMA自己回帰和分移動平均モデルの原理
163
6 SARIMA季節性自己回帰和分移動平均モデルの原理
167
33 状態空間モデルによる時系列データの解析
170
2 状態空間モデル学習の前提条件
171
4 より複雑な状況における状態空間モデル
178
34 機械学習による時系列データの解析
187
2 多変数の時系列データに対する機械学習
191
35 時系列データにおける異常検知
196
1 自己回帰モデルによる時系列データの異常検知
197
2 機械学習による時系列データの異常検知
204
第4章深層学習による異常検知
219
41 深層学習フレームワークReNomを用いた異常検知
220
2 seq2seqを用いた心電図データに対する異常検知
226
3 生成モデルanoGANを用いた画像データに対する異常検知
229
4 LSTMを用いた心電図データに対する異常検知
235
42 深層学習による異常検知の応用事例
243
2 故障評価
246
43 異常解析分野の現状と課題
254
2 学習結果の可読性と可視化
255
参考文献
256
索引
260
奥付
263
著作権

多く使われている語句

著者について (2021)

曽我部東馬(そがべ とうま)

理学博士(物理学専攻)。マックス・プランク研究所(独)博士研究員、ケンブリッジ大学(英)研究員を経て、2009 年帰国、株式会社グリッドの設立に携わり、取締役最高技術責任者を務める。2011 年より東京大学先端科学技術研究センター特任助教、特任准教授を歴任、2016 年3 月電気通信大学准教授、株式会社グリッド取締役(兼務)、東京大学先端科学技術研究センター客員研究員(兼務)、現在に至る。

「深層学習-深層強化学習-回帰予測-最適化」機能横断型機械学習フレームワーク∞ReNomの産みの親として知られ、現在、人工知能を用いた、量子物理デバイスの最適化設計、量子コンピュータの最適化制御、そして、スマートグリッドをはじめとする社会インフラ全般における最適化研究に精力的に取り組んでいる。

曽我部完(そがべ まさる)

株式会社グリッド代表取締役社長。AI ビジネス推進コンソーシアム会長。2009 年株式会社グリッドを創業。エネルギー、交通、物流、都市開発などの社会インフラの変革を通じて社会課題の解決に取り組み、人工知能の更なるブレークスルーを生み出す事を目指し、最前線で活動している。

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