Можно ли использовать автоэнкодер для поиска аномалий при дисбалансе классов?

Да, автоэнкодеры часто применяются для обнаружения аномалий, особенно при сильном дисбалансе классов. Идея в том, что автоэнкодер обучается восстанавливать нормальные (часто встречающиеся) данные, а аномалии, которые отличаются от обучающего распределения, будут восстанавливаться хуже, что проявится в большем значении ошибки восстановления.

Преимущества:

• Не требует большого количества примеров аномалий для обучения.
• Хорошо работает, когда аномалии редки и отличаются от нормальных данных.

Ограничения:

• Если аномалии похожи на нормальные данные, автоэнкодер может их восстанавливать хорошо, что затруднит обнаружение.
• Требует тщательной настройки архитектуры и порога ошибки.

Пример:

from keras.models import Model
from keras.layers import Input, Dense

input_dim = X_train.shape[1]
input_layer = Input(shape=(input_dim,))
encoded = Dense(32, activation='relu')(input_layer)
encoded = Dense(16, activation='relu')(encoded)
decoded = Dense(32, activation='relu')(encoded)
decoded = Dense(input_dim, activation='sigmoid')(decoded)

autoencoder = Model(inputs=input_layer, outputs=decoded)
autoencoder.compile(optimizer='adam', loss='mse')

autoencoder.fit(X_train, X_train, epochs=50, batch_size=32)

# Вычисляем ошибку восстановления
reconstructions = autoencoder.predict(X_test)
mse = ((X_test - reconstructions) ** 2).mean(axis=1)

# Аномалии — объекты с mse выше порога
threshold = np.percentile(mse, 95)
anomalies = mse > threshold

Таким образом, автоэнкодер — эффективный инструмент для поиска аномалий при дисбалансе классов.