محدثه صفاکیش

محدثه صفاکیش

عنوان پایان‌نامه

کشف تقلب در سیستم بانکی: رهیافت شبکه بیزی با در نظر گرفتن ترتیب گره ها



    رشته تحصیلی
    آمار
    مقطع تحصیلی
    دکتری تخصصی PhD
    ساعت دفاع

    چکیده

    در این رساله مسئله شناسایی تراکنش‌های کارت بانکی مشکوک به تقلب با توزیع نامتعادل رده‌ها به‌شیوه‌ی رده‌بندی مورد بررسی قرار داده شده است. براورد احتمال مشکوک به تقلبی بودن کارت بانکی بر مبنای مدل شبکه بیزی صورت گرفته است. به دلیل ویژگی‌های نظری و همچنین تفسیرپذیری از مدل‌های رده‌بندی شبکه‌ی بیزی استفاده شده است. به‌منظور یادگیری ساختاری شبکه از الگوریتم کاوش \\\\lr{K۲} استفاده شده است. با توجه به این‌که ترتیب بین متغیر یکی از مؤلفه‌های سازنده این الگریتم است. الگوریتم \\\\lr{INOK۲} تعمیم‌یافته برای یادگیری ترتیب بهینه متغیرها پیش‌نهاد و با استفاده از آن به یادگیری ساختار شبکه بیزی پرداخته شده است. همچنین به‌منظور کاهش تأثیر توزیع چوله‌ی رده، بر مبنای چارچوب حساس به هزینه فرایادگیری با تعدیل خروجی حاصل از رده‌بند شبکه‌ی بیزی قاعده‌ی تصمیم حساس به هزینه توسعه یافته است. یکی از چالش‌های پیش‌رو در این رهیافت براورد ماتریس هزینه می‌باشد. به‌منظور پاسخگویی به این مشکل الگوریتم جستجوی شبکه‌ای ماتریس هزینه‌ی بهینه‌ی متناسب با معیارهای مالی و آماری ارزیابی مدل در گام بعدی پیش‌نهاد شده است. به‌عنوان بخش کاربردی نیز کاربست الگوریتم‌های پیش‌نهادی روی مجموعه داده‌های واقعی استخراج شده از سامانه‌های بانکی مربوط به تراکنش‌های کارت بانکی پیاده‌سازی شدند. در این فصل نخست مجموعه‌ای از شبکه‌های بیزی شامل بیز ساده، بیز ساده درخت افزوده و برخی از توسعه‌های آن، \\\\lr{BNC} برازش داده شده سپس با استفاده از چارچوب حساس به هزینه به نسخه‌‌های هزینه‌افزوده‌ی متناظر، \\\\lr{CABNC} تبدیل شدند. گفتنی است که به‌منظور مطالعه‌ی شبکه‌ی تعاملات بین تراکنش‌های کارت بانکی به محاسبه معیارهای مرکزیت شبکه پرداخته و از آن‌ها به‌عنوان متغیرهای توصیف‌کننده داده‌ها استفاده شده است. به این ترتیب روابط درون شبکه‌ی اجتماعی تراکنش‌ها به‌صورت یک شبکه بیزی مدل‌بندی شدند سپس تعیین برچسب رده‌ی تراکنش‌ها با در نظر گرفتن هزینه‌های بدرده‌بندی مشاهده‌ها صورت گرفته است. یافته‌ها نشان دادند بهره‌مندی از شبکه بیزی هزینه افزوده سبب بهبود معیارهای ارزیابی مدل می‌شوند.   

    Abstract

    In this thesis, the problem of identifying suspected fraudulent bank card transactions with an imbalanced distribution of categories is investigated using a classification method. Bayesian network classification models have been utilized to estimate the likelihood of a fraudulent card due to their theoretical features and interpretability. To learn the network structure, the K۲ exploration algorithm has been employed. The generalized INOK۲ algorithm is proposed to learn the optimal order of variables and use it to learn the structure of the Bayesian network. Additionally, to mitigate the impact of the classifier's skew distribution, a cost sensitive decision rule is developed using the cost sensitive meta learning framework, which adjusts the output of the ordinary Bayesian network classifier. One of the challenges in this approach is the estimation of the cost matrix. To circumvent the challenge of cost matrix estimation, an optimal cost matrix search algorithm corresponding to the financial and statistical criteria of the model evaluation has been proposed in the next step. As an application, the proposed algorithms were implemented on credit card transactions extracted from banking systems. In this chapter, a set of Bayesian networks, including Naïve Bayes, Tree Augmented Naïve Bayes, and some of its extensions, BNC, were first fitted and then transformed into the corresponding cost augmented versions, CABNC, using a Meta learning cost-sensitive framework. It is worth mentioning that to study the network of interactions between card transactions, network centrality measures were calculated and used as variables describing the data. In this way, the relationships within the social network of transactions were modeled as a Bayesian network, and then the transaction class labels were determined by considering the costs of classifying observations. The findings showed that using the cost-augmented Bayesian network improves the model evaluation criteria.