Data mining as a tool for environmental scientists

Over recent years a huge library of data mining algorithms has been developed to tackle a variety of problems in fields such as medical imaging and network traffic analysis. Many of these techniques are far more flexible than more classical modelling approaches and could be usefully applied to data-rich environmental problems. Certain techniques such as Artificial Neural Networks, Clustering, Case-Based Reasoning and more recently Bayesian Decision Networks have found application in environmental modelling while other methods, for example classification and association rule extraction, have not yet been taken up on any wide scale. We propose that these and other data mining techniques could be usefully applied to difficult problems in the field. This paper introduces several data mining concepts and briefly discusses their application to environmental modelling, where data may be sparse, incomplete, or heterogenous

A survey of outlier detection methodologies

Outlier detection has been used for centuries to detect and, where appropriate, remove anomalous observations from data. Outliers arise due to mechanical faults, changes in system behaviour, fraudulent behaviour, human error, instrument error or simply through natural deviations in populations. Their detection can identify system faults and fraud before they escalate with potentially catastrophic consequences. It can identify errors and remove their contaminating effect on the data set and as such to purify the data for processing. The original outlier detection methods were arbitrary but now, principled and systematic techniques are used, drawn from the full gamut of Computer Science and Statistics. In this paper, we introduce a survey of contemporary techniques for outlier detection. We identify their respective motivations and distinguish their advantages and disadvantages in a comparative review

Role based behavior analysis

Tese de mestrado, Segurança Informática, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2009Nos nossos dias, o sucesso de uma empresa depende da sua agilidade e capacidade de se adaptar a condições que se alteram rapidamente. Dois requisitos para esse sucesso são trabalhadores proactivos e uma infra-estrutura ágil de Tecnologias de Informacão/Sistemas de Informação (TI/SI) que os consiga suportar. No entanto, isto nem sempre sucede. Os requisitos dos utilizadores ao nível da rede podem nao ser completamente conhecidos, o que causa atrasos nas mudanças de local e reorganizações. Além disso, se não houver um conhecimento preciso dos requisitos, a infraestrutura de TI/SI poderá ser utilizada de forma ineficiente, com excessos em algumas áreas e deficiências noutras. Finalmente, incentivar a proactividade não implica acesso completo e sem restrições, uma vez que pode deixar os sistemas vulneráveis a ameaças externas e internas. O objectivo do trabalho descrito nesta tese é desenvolver um sistema que consiga caracterizar o comportamento dos utilizadores do ponto de vista da rede. Propomos uma arquitectura de sistema modular para extrair informação de fluxos de rede etiquetados. O processo é iniciado com a criação de perfis de utilizador a partir da sua informação de fluxos de rede. Depois, perfis com características semelhantes são agrupados automaticamente, originando perfis de grupo. Finalmente, os perfis individuais são comprados com os perfis de grupo, e os que diferem significativamente são marcados como anomalias para análise detalhada posterior. Considerando esta arquitectura, propomos um modelo para descrever o comportamento de rede dos utilizadores e dos grupos. Propomos ainda métodos de visualização que permitem inspeccionar rapidamente toda a informação contida no modelo. O sistema e modelo foram avaliados utilizando um conjunto de dados reais obtidos de um operador de telecomunicações. Os resultados confirmam que os grupos projectam com precisão comportamento semelhante. Além disso, as anomalias foram as esperadas, considerando a população subjacente. Com a informação que este sistema consegue extrair dos dados em bruto, as necessidades de rede dos utilizadores podem sem supridas mais eficazmente, os utilizadores suspeitos são assinalados para posterior análise, conferindo uma vantagem competitiva a qualquer empresa que use este sistema.In our days, the success of a corporation hinges on its agility and ability to adapt to fast changing conditions. Proactive workers and an agile IT/IS infrastructure that can support them is a requirement for this success. Unfortunately, this is not always the case. The user’s network requirements may not be fully understood, which slows down relocation and reorganization. Also, if there is no grasp on the real requirements, the IT/IS infrastructure may not be efficiently used, with waste in some areas and deficiencies in others. Finally, enabling proactivity does not mean full unrestricted access, since this may leave the systems vulnerable to outsider and insider threats. The purpose of the work described on this thesis is to develop a system that can characterize user network behavior. We propose a modular system architecture to extract information from tagged network flows. The system process begins by creating user profiles from their network flows’ information. Then, similar profiles are automatically grouped into clusters, creating role profiles. Finally, the individual profiles are compared against the roles, and the ones that differ significantly are flagged as anomalies for further inspection. Considering this architecture, we propose a model to describe user and role network behavior. We also propose visualization methods to quickly inspect all the information contained in the model. The system and model were evaluated using a real dataset from a large telecommunications operator. The results confirm that the roles accurately map similar behavior. The anomaly results were also expected, considering the underlying population. With the knowledge that the system can extract from the raw data, the users network needs can be better fulfilled, the anomalous users flagged for inspection, giving an edge in agility for any company that uses it