The health of the human heart is commonly measured using ECG (Electrocardiography) signals. To identify any anomaly in the human heart, the time-sequence of ECG signals is examined manually by a cardiologist or cardiac electrophysiologist. Lightweight anomaly detection on ECG signals in an embedded system is expected to be popular in the near future, because of the increasing number of heart disease symptoms. Some previous research uses deep learning networks such as LSTM and BiLSTM to detect anomaly signals without any handcrafted feature. Unfortunately, lightweight LSTMs show low precision and heavy LSTMs require heavy computing powers and volumes of labeled dataset for symptom classification. This paper proposes an ECG anomaly detection system based on two level BiLSTM for acceptable precision with lightweight networks, which is lightweight and usable at home. Also, this paper presents a new threshold technique which considers statistics of the current ECG pattern. This paper's proposed model with BiLSTM detects ECG signal anomaly in 0.467 ~ 1.0 F1 score, compared to 0.426 ~ 0.978 F1 score of the similar model with LSTM except one highly noisy dataset.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.11
no.5
s.43
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pp.157-164
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2006
The Recently, most of Internet attacks are zero-day types of the unknown attacks by Malware. Using already known Misuse Detection Technology is hard to cope with these attacks. Also, the existing information security technology reached the limits because of various attack's patterns over the Internet, as web based service became more affordable, web service exposed to the internet becomes main target of attack. This paper classifies the traffic type over the internet and suggests the Threat Management System(TMS) including the anomaly intrusion detection technologies which can detect and analyze the anomaly sign for each traffic type.
Various monitoring systems have been implemented in civil infrastructure to ensure structural safety and integrity. In long-term monitoring, these systems generate a large amount of data, where anomalies are not unusual and can pose unique challenges for structural health monitoring applications, such as system identification and damage detection. Therefore, developing efficient techniques is quite essential to recognize the anomalies in monitoring data. In this study, several machine learning techniques are explored and implemented to detect and classify various types of data anomalies. A field dataset, which consists of one month long acceleration data obtained from a long-span cable-stayed bridge in China, is employed to examine the machine learning techniques for automated data anomaly detection. These techniques include the statistic-based pattern recognition network, spectrogram-based convolutional neural network, image-based time history convolutional neural network, image-based time-frequency hybrid convolution neural network (GoogLeNet), and proposed ensemble neural network model. The ensemble model deliberately combines different machine learning models to enhance anomaly classification performance. The results show that all these techniques can successfully detect and classify six types of data anomalies (i.e., missing, minor, outlier, square, trend, drift). Moreover, both image-based time history convolutional neural network and GoogLeNet are further investigated for the capability of autonomous online anomaly classification and found to effectively classify anomalies with decent performance. As seen in comparison with accuracy, the proposed ensemble neural network model outperforms the other three machine learning techniques. This study also evaluates the proposed ensemble neural network model to a blind test dataset. As found in the results, this ensemble model is effective for data anomaly detection and applicable for the signal characteristics changing over time.
Sangkeum Lee;Sarvar Hussain Nengroo;Hojun Jin;Yoonmee Doh;Chungho Lee;Taewook Heo;Dongsoo Har
ETRI Journal
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v.45
no.4
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pp.650-665
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2023
A novel smart metering technique capable of anomaly detection was proposed for real-time home power management system. Smart meter data generated in real-time were obtained from 900 households of single apartments. To detect outliers and missing values in smart meter data, a deep learning model, the autoencoder, consisting of a graph convolutional network and bidirectional long short-term memory network, was applied to the smart metering technique. Power management based on the smart metering technique was executed by multi-objective optimization in the presence of a battery storage system and an electric vehicle. The results of the power management employing the proposed smart metering technique indicate a reduction in electricity cost and amount of power supplied by the grid compared to the results of power management without anomaly detection.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.5
no.3
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pp.158-163
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2012
This paper proposes an FHIDS(Fuzzy logic based Hybrid Intrusion Detection System) design that detects anomaly and misuse attacks by using a Naive Bayesian algorithm, Data Mining, and Fuzzy Logic. The NB-AAD(Naive Bayesian based Anomaly Attack Detection) technique using a Naive Bayesian algorithm within the FHIDS detects anomaly attacks. The DM-MAD(Data Mining based Misuse Attack Detection) technique using Data Mining within it analyzes the correlation rules among packets and detects new attacks or transformed attacks by generating the new rule-based patterns or by extracting the transformed rule-based patterns. The FLD(Fuzzy Logic based Decision) technique within it judges the attacks by using the result of the NB-AAD and DM-MAD. Therefore, the FHIDS is the hybrid attack detection system that improves a transformed attack detection ratio, and reduces False Positive ratio by making it possible to detect anomaly and misuse attacks.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.46
no.2
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pp.1-12
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2023
To make semiconductor chips, a number of complex semiconductor manufacturing processes are required. Semiconductor chips that have undergone complex processes are subjected to EDS(Electrical Die Sorting) tests to check product quality, and a wafer bin map reflecting the information about the normal and defective chips is created. Defective chips found in the wafer bin map form various patterns, which are called defective patterns, and the defective patterns are a very important clue in determining the cause of defects in the process and design of semiconductors. Therefore, it is desired to automatically and quickly detect defective patterns in the field, and various methods have been proposed to detect defective patterns. Existing methods have considered simple, complex, and new defect patterns, but they had the disadvantage of being unable to provide field engineers the evidence of classification results through deep learning. It is necessary to supplement this and provide detailed information on the size, location, and patterns of the defects. In this paper, we propose an anomaly detection framework that can be explained through FCDD(Fully Convolutional Data Description) trained only with normal data to provide field engineers with details such as detection results of abnormal defect patterns, defect size, and location of defect patterns on wafer bin map. The results are analyzed using open dataset, providing prominent results of the proposed anomaly detection framework.
Seong-Mok Kim;Ye-Eun Jeong;Yong Soo Kim;Youn-Ho Lee;Seung Young Lee
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.5
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pp.1301-1316
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2024
In modern warfare, missiles play a pivotal role but typically spend the majority of their lifecycle in long-term storage or standby mode, making it difficult to detect failures. Preemptive detection of missiles that will fail is crucial to preventing severe consequences, including safety hazards and mission failures. This study proposes a contamination-based stacking ensemble model, employing the local outlier factor (LOF), to detect such missiles. The proposed model creates multiple base LOF models with different contamination values and combines their anomaly scores to achieve a robust anomaly detection. A comparative performance analysis was conducted between the proposed model and the traditional single LOF model, using production-related inspection data from missiles deployed in the military. The experimental results showed that, with the contamination parameter set to 0.1, the proposed model exhibited an increase of approximately 22 percentage points in accuracy and 71 percentage points in F1-score compared to the single LOF model. This approach enables the preemptive identification of potential failures, undetectable through traditional statistical quality control methods. Consequently, it contributes to lower missile failure rates in real battlefield scenarios, leading to significant time and cost savings in the military industry.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.29
no.5
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pp.1027-1037
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2019
Conventional cyber-attack detection solutions are generally based on signature-based or malicious behavior analysis so that have had difficulty in detecting unknown method-based attacks. Since the various information occurring all the time reflects the state of the system, by modeling it in a steady state and detecting an abnormal state, an unknown attack can be detected. Since a variety of system information occurs in a string form, word embedding, ie, techniques for converting strings into vectors preserving their order and semantics, can be used for modeling and detection. Novelty Detection, which is a technique for detecting a small number of abnormal data in a plurality of normal data, can be performed in order to detect an abnormal condition. This paper proposes a method to detect system anomaly by cyber attack using embedding and novelty detection.
With the wider availability of sensor technology through easily affordable sensor devices, several Structural Health Monitoring (SHM) systems are deployed to monitor vital civil infrastructure. The continuous monitoring provides valuable information about the health of the structure that can help provide a decision support system for retrofits and other structural modifications. However, when the sensors are exposed to harsh environmental conditions, the data measured by the SHM systems tend to be affected by multiple anomalies caused by faulty or broken sensors. Given a deluge of high-dimensional data collected continuously over time, research into using machine learning methods to detect anomalies are a topic of great interest to the SHM community. This paper contributes to this effort by proposing a relatively new time series representation named "Shapelet Transform" in combination with a Random Forest classifier to autonomously identify anomalies in SHM data. The shapelet transform is a unique time series representation based solely on the shape of the time series data. Considering the individual characteristics unique to every anomaly, the application of this transform yields a new shape-based feature representation that can be combined with any standard machine learning algorithm to detect anomalous data with no manual intervention. For the present study, the anomaly detection framework consists of three steps: identifying unique shapes from anomalous data, using these shapes to transform the SHM data into a local-shape space and training machine learning algorithms on this transformed data to identify anomalies. The efficacy of this method is demonstrated by the identification of anomalies in acceleration data from an SHM system installed on a long-span bridge in China. The results show that multiple data anomalies in SHM data can be automatically detected with high accuracy using the proposed method.
Computer security is considered important due to the side effect generated from the expansion of computer network and rapid increase of the use of computers. Intrusion Detection System(IDS) has been an active research area to reduce the risk from intruders. We propose a new IDS model, which consists of several computers with IDS, based on the immune system model and describe the design of the IDS model and the prototype implementation of it for feasibility testing and evaluate the performance of the IDS in the aspect of detection time, detection accuracy, diversity which is feature of immune system, and system overhead. The IDSs are distributed and if any of distributed IDSs detect anomaly system call among system call sequences generated by a privilege process, the anomaly system call can be dynamically shared with other IDSs. This makes the IDSs improve the ability of immunity for new intruders.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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