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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38886
Tipo: Dissertação
Título: Detecção automática de Aanomalias baseada em Difusão Geométrica Markoviana
Autor(es): Ramos, Erikson Carlos
Orientador: Souza, Leandro Carlos de
Coorientador: Motta, Gustavo Matos Bezerra
Membro da Banca: Siebra, Clauirton de Albuquerque
Membro da Banca: Figueiredo, Bruno Cesar Barreto de
Membro da Banca: Moreira, Leandro Aparecido Simal
Resumo: A detecção automática de anomalias é essencial em domínios como saúde, finanças e cibersegurança, nos quais pequenos desvios podem indicar fraude, falha ou risco iminente. Este estudo apresenta um método não supervisionado denominado Detecção Automática de Anomalias baseada em Difusão Geométrica Markoviana (DA-DGM), aplicável a conjuntos de dados unidimensionais e multidimensionais. A técnica usa difusão geométrica para identificar relações não lineares entre instâncias; em dados multidimensionais, o parâmetro de escala é ajustado por entropia de Shannon mediante busca global seguida de refinamento local, garantindo adaptabilidade ao contexto dos dados. A principal contribuição consiste em integrar a sensibilidade da Difusão Geométrica Markoviana ao ajuste automático do parâmetro de escala baseado em entropia de Shannon, visando eliminar a dependência de ajuste manual de hiperparâmetros e fornecer uma métrica de anomalia de interpretação direta baseada na probabilidade de autotransição. Em avaliações com dados sintéticos e reais, o DA-DGM iguala ou supera métodos clássicos como KNN (k-Nearest Neighbors) e LOF (Local Outlier Factor ), além de apresentar desempenho competitivo frente ao IForest (Isolation Forest) em termos de área sob a curva ROC (AUC-ROC), com destaque para cenários de geometria complexa e baixa prevalência de anomalias. Esses resultados evidenciam o potencial do DA-DGM em aplicações críticas e reforçam a utilidade de abordagens difusivas na mineração de dados.
Abstract: Automatic anomaly detection is essential in domains such as healthcare, finance, and cybersecurity, where small deviations may indicate fraud, failure, or imminent risk. This study introduces an unsupervised method called Anomaly Detection based on Marko- vian Geometric Diffusion (DA-DGM), applicable to one-dimensional and multi-dimensional datasets. The technique employs geometric diffusion to identify nonlinear relationships among instances; in multi-dimensional data, the scale parameter is tuned via Shannon entropy using a global search followed by local refinement, ensuring adaptability to the data context. The main contribution lies in integrating the sensitivity of Markovian geometric diffusion with automatic scale-parameter tuning based on Shannon entropy, thereby eliminating reliance on manual hyperparameter adjustment and providing a di- rectly interpretable anomaly metric grounded in self-transition probability. In evaluations on synthetic and real datasets, DA-DGM matches or surpasses classical methods such as KNN (k-Nearest Neighbors) and LOF (Local Outlier Factor), and achieves competitive performance against IForest (Isolation Forest) in terms of area under the ROC curve (AUC-ROC), with particular advantages in scenarios of complex geometry and low ano- maly prevalence. These results highlight DA-DGM’s potential for critical applications and reinforce the usefulness of diffusion-based approaches in data mining.
Palavras-chave: Informática
Difusão Geométrica Markoviana
Detecção automática Anomalias
Automatic anomaly detection
Markovian geometric diffusion
Unsupervised learning
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Informática
Programa: Programa de Pós-Graduação em Informática
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38886
Data do documento: 29-Ago-2025
Aparece nas coleções:Centro de Informática (CI) - Programa de Pós-Graduação em Informática

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