Artificial immune systems

The human immune system has numerous properties that make it ripe for exploitation in the computational domain, such as robustness and fault tolerance, and many different algorithms, collectively termed Artificial Immune Systems (AIS), have been inspired by it. Two generations of AIS are currently in use, with the first generation relying on simplified immune models and the second generation utilising interdisciplinary collaboration to develop a deeper understanding of the immune system and hence produce more complex models. Both generations of algorithms have been successfully applied to a variety of problems, including anomaly detection, pattern recognition, optimisation and robotics. In this chapter an overview of AIS is presented, its evolution is discussed, and it is shown that the diversification of the field is linked to the diversity of the immune system itself, leading to a number of algorithms as opposed to one archetypal system. Two case studies are also presented to help provide insight into the mechanisms of AIS; these are the idiotypic network approach and the Dendritic Cell Algorithm

Motif detection inspired by immune memory

The search for patterns or motifs in data represents an area of key interest to many researchers. In this paper we present the Motif Tracking Algorithm, a novel immune inspired pattern identification tool that is able to identify variable length unknown motifs which repeat within time series data. The algorithm searches from a completely neutral perspective that is independent of the data being analysed and the underlying motifs. In this paper we test the flexibility of the motif tracking algorithm by applying it to the search for patterns in two industrial data sets. The algorithm is able to identify a population of motifs successfully in both cases, and the value of these motifs is discussed

Motif detection inspired by immune memory

The search for patterns or motifs in data represents an area of key interest to many researchers. In this paper we present the Motif Tracking Algorithm, a novel immune inspired pattern identification tool that is able to identify variable length unknown motifs which repeat within time series data. The algorithm searches from a neutral perspective that is independent of the data being analysed and the underlying motifs. In this paper we test the flexibility of the motif tracking algorithm by applying it to the search for patterns in two industrial data sets. The algorithm is able to identify a population of meaningful motifs in both cases, and the value of these motifs is discussed

Neues Konzept zur skalierbaren, explorativen Analyse großer Zeitreihendaten mit Anwendung auf umfangreiche Stromnetz-Messdaten

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und Anwendung eines neuen Konzepts zur skalierbaren explorativen Analyse großer Zeitreihendaten. Hierzu werden zahlreiche datenintensive Methoden aus dem Bereich des Data-Mining und der Zeitreihenanalyse hinsichtlich ihrer Skalierbarkeit mit wachsendem Datenvolumen untersucht und neue Verfahren und Datenrepräsentationen vorgestellt, die eine Exploration sehr großer Zeitreihendaten erlauben, die mit herkömmlichen Methoden nicht effizient auswertbar sind und unter dem Begriff Big Data eingeordnet werden können. Methoden zur Verwaltung und Visualisierung großer multivariater Zeitreihen werden mit Methoden zur Detektion seltener und häufiger Muster – sog. Discords und Motifs – kombiniert und zu einem leistungsfähigen Explorationssystem namens ViAT (von engl. Visual Analysis of Time series) zusammengefasst. Um auch Analysen von Zeitreihendaten durchführen zu können, deren Datenvolumen hunderte von Terabyte und mehr umfasst, wurde eine datenparallele verteilte Verarbeitung auf Basis von Apache Hadoop entwickelt. Sie erlaubt die Ableitung datenreduzierter Metadaten, welche statistische Eigenschaften und neuartige Strukturbeschreibungen der Zeitreihen enthalten. Auf dieser Basis sind neue inhaltsbasierte Anfragen und Auswertungen sowie Suchen nach bekannten und zuvor unbekannten Mustern in den Daten möglich. Das Design der entwickelten neuen Methoden und deren Integration zu einem Gesamtsystem namens FraScaTi (von engl. Framework for Scalable management and analysis of Time series data) wird vorgestellt. Das System wird evaluiert und im Anwendungsfeld der Stromnetzanalyse erprobt, welches von der Skalierbarkeit und den neuartigen Analysemöglichkeiten profitiert. Hierzu wird eine explorative Analyse hochfrequenter Stromnetz-Messdaten durchgeführt, deren Ergebnisse im Kontext des Anwendungsbereichs präsentiert und diskutiert werden

U.: Motif detection inspired by immune memory

Abstract. The search for patterns or motifs in data represents an area of key interest to many researchers. In this paper we present the Motif Tracking Algorithm, a novel immune inspired pattern identification tool that is able to identify variable length unknown motifs which repeat within time series data. The algorithm searches from a completely neutral perspective that is independent of the data being analysed and the underlying motifs. In this paper we test the flexibility of the motif tracking algorithm by applying it to the search for patterns in two industrial data sets. The algorithm is able to identify a population of motifs successfully in both cases, and the value of these motifs is discussed.