使用 TimesFM 模型检测多个时序中的异常值

本教程介绍了如何将 AI.DETECT_ANOMALIES 函数与 BigQuery ML 内置的 TimesFM 模型搭配使用，以检测时序数据中的异常情况。

本教程使用来自公开的 bigquery-public-data.san_francisco_bikeshare.bikeshare_trips 表中的数据。

目标

本教程将引导您使用 AI.DETECT_ANOMALIES 函数和内置的 TimesFM 模型来检测共享单车行程中的异常情况。第一部分介绍了如何检测单个时序的异常值并直观呈现结果。第二部分介绍了如何检测多个时序的异常值。

费用

本教程使用 Google Cloud的可计费组件，包括以下组件：

• BigQuery
• BigQuery ML

如需详细了解 BigQuery 费用，请参阅 BigQuery 价格页面。

如需详细了解 BigQuery ML 费用，请参阅 BigQuery ML 价格。

准备工作

1. In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.

   Roles required to select or create a project

   • Select a project: Selecting a project doesn't require a specific IAM role—you can select any project that you've been granted a role on.
   • Create a project: To create a project, you need the Project Creator role (roles/resourcemanager.projectCreator), which contains the resourcemanager.projects.create permission. Learn how to grant roles.
   Note: If you don't plan to keep the resources that you create in this procedure, create a project instead of selecting an existing project. After you finish these steps, you can delete the project, removing all resources associated with the project.

   Go to project selector

2. Verify that billing is enabled for your Google Cloud project.

3. 新项目会自动启用 BigQuery。如需在现有项目中启用 BigQuery，请执行以下操作：

   启用 BigQuery API。

   启用 API 所需的角色

   如需启用 API，您需要拥有 serviceusage.services.enable 权限。如果您创建了项目，则可能已经通过 Owner 角色 (roles/owner) 获得了此权限。否则，您可以通过 Service Usage Admin 角色 (roles/serviceusage.serviceUsageAdmin) 获得此权限。了解如何授予角色。

   启用 API

检测单个共享单车行程时序中的异常值

使用 AI.DETECT_ANOMALIES 函数检测时序数据中的异常值。

以下查询根据上个月的历史数据，检测 2017 年 8 月每小时的共享单车行程数是否存在异常。anomaly_prob_threshold 实参用于指示识别异常的阈值。

请按照以下步骤使用 TimesFM 模型检测异常值：

1. 在 Google Cloud 控制台中，前往 BigQuery 页面。

   转到 BigQuery

2. 在查询编辑器中，粘贴以下查询，然后点击运行。该查询需要 1-2 分钟才能完成：

   WITH
     bike_share_trips AS (
       SELECT
         TIMESTAMP_TRUNC(start_date, HOUR) AS trip_hour, COUNT(*) AS num_trips
       FROM `bigquery-public-data.san_francisco_bikeshare.bikeshare_trips`
       GROUP BY TIMESTAMP_TRUNC(start_date, HOUR)
     )
   SELECT *
   FROM
     AI.DETECT_ANOMALIES(
       (
         SELECT *
         FROM bike_share_trips
         WHERE trip_hour >= TIMESTAMP('2017-07-01') AND trip_hour < TIMESTAMP('2017-08-01')
       ),
       (
         SELECT *
         FROM bike_share_trips
         WHERE trip_hour >= TIMESTAMP('2017-08-01') AND trip_hour < TIMESTAMP('2017-09-01')
       ),
       anomaly_prob_threshold => 0.95,
       timestamp_col => 'trip_hour',
       data_col => 'num_trips');

   结果类似于以下内容：

   +-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | time_series_timestamp   | time_series_data | is_anomaly | lower_bound        | upper_bound         | anomaly_probability | ai_detect_anomalies_status|
   +-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | 2017-08-01 00:00:00 UTC | 13.0             | false      | -1.97939332204...  | 27.604928623830...  | 0.38048622012138... |                           |
   +-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | 2017-08-01 01:00:00 UTC | 6.0              | false      | -9.42939322810...  | 20.154928628380...  | 0.38048622012138... |                           |
   +-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | ...                     | ...              | ...        | ...                | ...                 | ...                 | ...                       |
   +-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   

3. 查询运行完毕后，点击可视化图表标签页。生成的图表如下所示：

   

   您可以识别 time_series_data 值超出 lower_bound 和 upper_bound 范围的异常情况。

检测多个共享单车行程时序中的异常值

以下查询根据上个月的历史数据，检测 2017 年 8 月每种订阅方类型每小时的共享单车行程数是否存在异常。

请按照以下步骤使用 TimesFM 模型检测异常值：

1. 在 Google Cloud 控制台中，前往 BigQuery 页面。

   转到 BigQuery

2. 在查询编辑器中，粘贴以下查询，然后点击运行：

   WITH
     bike_share_trips AS (
       SELECT
         TIMESTAMP_TRUNC(start_date, HOUR) AS trip_hour, COUNT(*) AS num_trips, subscriber_type
       FROM `bigquery-public-data.san_francisco_bikeshare.bikeshare_trips`
       GROUP BY TIMESTAMP_TRUNC(start_date, HOUR), subscriber_type
     )
   SELECT *
   FROM
     AI.DETECT_ANOMALIES(
       (
         SELECT *
         FROM bike_share_trips
         WHERE trip_hour >= TIMESTAMP('2017-07-01') AND trip_hour < TIMESTAMP('2017-08-01')
       ),
       (
         SELECT *
         FROM bike_share_trips
         WHERE trip_hour >= TIMESTAMP('2017-08-01') AND trip_hour < TIMESTAMP('2017-09-01')
       ),
       anomaly_prob_threshold => 0.95,
       timestamp_col => 'trip_hour',
       data_col => 'num_trips',
       id_cols => ['subscriber_type']);

   结果类似于以下内容：

   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | subscriber_type | time_series_timestamp   | time_series_data | is_anomaly | lower_bound        | upper_bound         | anomaly_probability | ai_detect_anomalies_status|
   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | Customer        | 2017-08-01 00:00:00 UTC | 13.0             | false      | -1.97939332204...  | 27.604928623830...  | 0.38048622012138... |                           |
   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | Customer        | 2017-08-01 01:00:00 UTC | 3.0              | false      | -5.12345678901...  | 10.123456789012...  | 0.12345678901234... |                           |
   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | ...             | ...                     | ...              | ...        | ...                | ...                 | ...                 | ...                       |
   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | Subscriber      | 2017-08-01 00:00:00 UTC | 13.0             | false      | -1.97939332204...  | 27.604928623830...  | 0.38048622012138... |                           |
   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | Subscriber      | 2017-08-01 01:00:00 UTC | 3.0              | false      | -5.12345678901...  | 10.123456789012...  | 0.12345678901234... |                           |
   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | ...             | ...                     | ...              | ...        | ...                | ...                 | ...                 | ...                       |
   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   

清理

为避免因本教程中使用的资源导致您的 Google Cloud 账号产生费用，请删除包含这些资源的项目，或者保留项目但删除各个资源。

删除项目

如需删除项目，请执行以下操作：

注意：删除项目会产生以下影响：

• 项目中的所有内容都会被删除。如果您将现有项目用于本文档中的任务，则删除该项目后，还将删除您已在该项目中完成的任何其他工作。
• 自定义项目 ID 丢失。创建此项目时，您可能创建了要在将来使用的自定义项目 ID。要保留使用该项目 ID 的网址（例如 appspot.com 网址），请删除项目内的所选资源，而不是删除整个项目。

如果您打算探索多个架构、教程或快速入门，则重复使用项目可以帮助您避免超出项目配额限制。

1. 在 Google Cloud 控制台中，前往管理资源页面。

   转到“管理资源”

2. 在项目列表中，选择要删除的项目，然后点击删除。
3. 在对话框中输入项目 ID，然后点击关闭以删除项目。

后续步骤

• 如需大致了解 BigQuery ML，请参阅 BigQuery 中的 AI 和机器学习简介。