Phát hiện Gian Lận Thẻ Tín Dụng Bằng Học Máy và Logic Mờ: Luận Văn Thạc Sĩ

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LUẬN VĂN

1.1. Đặt vấn đề

1.2. Động lực nghiên cứu của luận văn

1.3. Mục tiêu và phạm vi của luận văn

1.4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu

1.5. Bố cục của luận văn

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN

2.1. Các phương pháp xử lý cân bằng dữ liệu

2.1.1. SMOTE

2.1.2. SMOTE-ENN

2.2. Các phương pháp kết hợp các thuật toán

2.3. Các nghiên cứu liên quan

2.4. Hạn chế của các nghiên cứu trước

2.5. Kết chương

3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT

3.1. Phương pháp 1: Áp dụng các mô hình học máy

3.2. Phương pháp 2: Sử dụng logic mờ (fuzzy logic)

3.3. Kết chương

4. CHƯƠNG 4: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

4.1. Môi trường và công cụ thực nghiệm

4.2. Các phương pháp đánh giá độ chính xác của các thuật toán

4.3. Tiến hành thực nghiệm và đánh giá kết quả phương pháp 1 và giai đoạn 1

4.3.1. Tiền xử lý dữ liệu

4.3.2. Kết quả dự đoán của các mô hình học máy với việc không xử lý cân bằng dữ liệu

4.3.3. Kết quả dự đoán của các mô hình học máy với việc cân bằng dữ liệu sử dụng phương pháp SMOTE

4.3.4. Kết quả dự đoán của các mô hình học máy với việc cân bằng dữ liệu sử dụng phương pháp SMOTE-ENN

4.3.5. Kết quả dự đoán của các mô hình học máy với việc cân bằng dữ liệu sử dụng phương pháp Random Oversampling

4.3.6. Nhận xét đánh giá và kết luận

4.3.7. Xử lý tình trạng quá khớp dữ liệu ở mô hình cây quyết định

4.4. Tiến hành thực nghiệm và đánh giá kết quả phương pháp 1 và giai đoạn 2

4.5. Tiến hành thực nghiệm và đánh giá kết quả phương pháp 2: Sử dụng logic mờ (fuzzy logic) nhằm phát hiện các giao dịch có khả năng gian lận trong thẻ tín dụng

5. CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG ĐƠN GIẢN SỬ DỤNG STREAMLIT

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1. Các kết quả đạt được

5.2. Hướng phát triển tương lai

DANH MỤC CÔNG BỐ KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Phát Hiện Gian Lận Thẻ Tín Dụng 55 ký tự

Việc sử dụng thẻ tín dụng ngày càng phổ biến, mang lại sự tiện lợi cho các giao dịch tài chính. Tuy nhiên, điều này cũng làm gia tăng các hoạt động gian lận. Các doanh nghiệp cần xây dựng hệ thống nhận diện và cảnh báo gian lận, nhằm hạn chế thất thoát tài chính. Nghiên cứu này sử dụng tập dữ liệu giao dịch thẻ tín dụng từ tháng 9 năm 2013 tại Châu Âu, với 284,807 giao dịch, trong đó chỉ có 492 giao dịch là gian lận, thể hiện sự phân bố không cân bằng [5]. Các nghiên cứu trước đây [1-3] chưa đề cập đến việc xử lý mất cân bằng dữ liệu, trong khi nghiên cứu [4] có xử lý bằng SMOTE-ENN nhưng không đề cập đến vấn đề overfitting. Luận văn này tập trung giải quyết những hạn chế này, đồng thời đề xuất phương pháp tiếp cận mới bằng logic mờ.

1.1. Tầm quan trọng của phát hiện gian lận thẻ tín dụng

Trong bối cảnh giao dịch trực tuyến phát triển mạnh mẽ, gian lận thẻ tín dụng gây ra những thiệt hại lớn cho cả người dùng và tổ chức tài chính. Việc xây dựng các hệ thống phát hiện gian lận hiệu quả là vô cùng quan trọng để bảo vệ tài sản và uy tín. Các phương pháp truyền thống thường gặp nhiều hạn chế trong việc đối phó với các hình thức gian lận ngày càng tinh vi. Vì vậy, việc ứng dụng các kỹ thuật hiện đại như học máy và logic mờ là hướng đi đầy tiềm năng.

1.2. Giới thiệu về luận văn thạc sĩ Phát hiện gian lận bằng Học Máy

Luận văn này tập trung vào việc ứng dụng các thuật toán học máy và logic mờ để phát hiện gian lận thẻ tín dụng. Mục tiêu chính là xây dựng một mô hình có khả năng nhận diện các giao dịch gian lận một cách chính xác và hiệu quả, đồng thời giải quyết các vấn đề còn tồn tại trong các nghiên cứu trước đây, đặc biệt là vấn đề mất cân bằng dữ liệu và overfitting. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng thực tế vào các hệ thống phát hiện gian lận của các tổ chức tài chính.

II. Thách Thức Vấn Đề Trong Phát Hiện Gian Lận 57 ký tự

Trong thời đại số, gian lận thẻ tín dụng ngày càng tinh vi và khó lường. Các phương pháp truyền thống dựa trên luật lệ và quy tắc thường không đủ khả năng để đối phó với các hình thức gian lận mới. Một trong những thách thức lớn nhất là sự mất cân bằng dữ liệu, khi số lượng giao dịch gian lận thường rất nhỏ so với số lượng giao dịch hợp lệ. Điều này dẫn đến việc các mô hình học máy dễ bị thiên vị và cho kết quả không chính xác. Ngoài ra, vấn đề overfitting cũng là một rào cản lớn, khi mô hình học quá tốt trên dữ liệu huấn luyện nhưng lại hoạt động kém hiệu quả trên dữ liệu thực tế.

2.1. Vấn đề mất cân bằng dữ liệu trong gian lận thẻ tín dụng

Dữ liệu giao dịch thẻ tín dụng thường có sự mất cân bằng lớn giữa số lượng giao dịch hợp lệ và gian lận. Điều này gây khó khăn cho việc huấn luyện các mô hình học máy, vì chúng có xu hướng tập trung vào việc nhận diện các giao dịch hợp lệ (chiếm đa số) và bỏ qua các giao dịch gian lận (chiếm thiểu số). Cần có các kỹ thuật đặc biệt để xử lý tình trạng mất cân bằng này, chẳng hạn như SMOTE, SMOTE-ENN, hoặc Random Oversampling.

2.2. Rủi ro overfitting và cách giải quyết trong Học Máy

Khi huấn luyện các mô hình học máy trên dữ liệu gian lận thẻ tín dụng, cần đặc biệt chú ý đến nguy cơ overfitting. Mô hình có thể học quá tốt trên dữ liệu huấn luyện nhưng lại hoạt động kém hiệu quả trên dữ liệu mới. Để giảm thiểu overfitting, có thể sử dụng các kỹ thuật như điều chỉnh tham số, sử dụng dữ liệu validation, hoặc áp dụng các phương pháp regularization.

III. Ứng Dụng Học Máy và Logic Mờ Giải Pháp Tiềm Năng 60 ký tự

Luận văn này đề xuất sử dụng kết hợp học máy và logic mờ để giải quyết các thách thức trong phát hiện gian lận thẻ tín dụng. Học máy cung cấp các thuật toán mạnh mẽ để xây dựng mô hình dự đoán dựa trên dữ liệu lịch sử. Logic mờ cho phép xử lý các thông tin không chắc chắn và mơ hồ, giúp cải thiện khả năng nhận diện các giao dịch gian lận tinh vi. Việc kết hợp hai phương pháp này có thể tạo ra một hệ thống phát hiện gian lận hiệu quả và đáng tin cậy.

3.1. Thuật toán học máy phổ biến trong phát hiện gian lận

Một số thuật toán học máy phổ biến được sử dụng trong phát hiện gian lận thẻ tín dụng bao gồm: mạng nơ-ron, SVM, cây quyết định, và ensemble methods. Mỗi thuật toán có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn thuật toán phù hợp phụ thuộc vào đặc điểm của dữ liệu và yêu cầu của bài toán. Nghiên cứu này sẽ so sánh hiệu quả của các thuật toán khác nhau và đề xuất phương pháp kết hợp tối ưu.

3.2. Sử dụng logic mờ để cải thiện độ chính xác của mô hình

Logic mờ cho phép biểu diễn và xử lý các khái niệm không chắc chắn và mơ hồ, chẳng hạn như “giao dịch đáng ngờ” hoặc “khách hàng có rủi ro cao”. Bằng cách sử dụng logic mờ, có thể cải thiện khả năng nhận diện các giao dịch gian lận tinh vi mà các phương pháp truyền thống khó phát hiện. Nghiên cứu này sẽ trình bày cách áp dụng logic mờ để xây dựng một mô hình phát hiện gian lận hiệu quả.

IV. Đánh Giá Hiệu Suất và Kết Quả Thực Nghiệm 51 ký tự

Nghiên cứu này tiến hành thực nghiệm trên tập dữ liệu giao dịch thẻ tín dụng thực tế để đánh giá hiệu suất của mô hình phát hiện gian lận được đề xuất. Các chỉ số đánh giá như độ chính xác, độ recall, độ F1, và AUC được sử dụng để so sánh hiệu quả của mô hình với các phương pháp khác. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng mô hình kết hợp học máy và logic mờ đạt được hiệu suất cao và vượt trội so với các phương pháp truyền thống.

4.1. Các phương pháp đánh giá độ chính xác của thuật toán

Để đánh giá độ chính xác của các thuật toán phát hiện gian lận, cần sử dụng các chỉ số phù hợp, chẳng hạn như độ chính xác (accuracy), độ recall (recall), độ F1 (F1-score), và diện tích dưới đường cong ROC (AUC). Mỗi chỉ số đo lường một khía cạnh khác nhau của hiệu suất mô hình, và việc sử dụng kết hợp các chỉ số này giúp đánh giá toàn diện khả năng của mô hình.

4.2. Phân tích kết quả thực nghiệm và so sánh với các phương pháp

Phân tích kết quả thực nghiệm cho thấy rằng mô hình kết hợp học máy và logic mờ có khả năng phát hiện gian lận tốt hơn so với các phương pháp truyền thống. Mô hình đạt được độ chính xác cao và độ recall tốt, đồng thời có khả năng xử lý dữ liệu không cân bằng một cách hiệu quả. Kết quả này chứng minh tính khả thi và tiềm năng của việc ứng dụng học máy và logic mờ trong phát hiện gian lận thẻ tín dụng.

V. Xây dựng ứng dụng đơn giản phát hiện gian lận 51 ký tự

Một ứng dụng đơn giản được xây dựng sử dụng Streamlit, cho phép người dùng nhập thông tin giao dịch và nhận kết quả dự đoán về khả năng gian lận. Ứng dụng này minh họa cách mô hình phát hiện gian lận có thể được triển khai trong thực tế để hỗ trợ các chuyên gia trong việc kiểm tra và xác minh các giao dịch đáng ngờ.

5.1. Giao diện người dùng trực quan và dễ sử dụng

Ứng dụng được thiết kế với giao diện người dùng trực quan và dễ sử dụng, cho phép người dùng dễ dàng nhập thông tin giao dịch và xem kết quả dự đoán. Ứng dụng cung cấp các thông tin bổ sung về mức độ tin cậy của dự đoán, giúp người dùng đưa ra quyết định chính xác hơn.

5.2. Tích hợp mô hình học máy vào ứng dụng Streamlit

Ứng dụng được tích hợp với mô hình học máy đã được huấn luyện, cho phép thực hiện dự đoán gian lận thời gian thực. Mô hình được cập nhật liên tục với dữ liệu mới để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong quá trình phát hiện gian lận.

VI. Kết luận Hướng Phát Triển Luận Văn 50 ký tự

Luận văn đã trình bày một phương pháp hiệu quả để phát hiện gian lận thẻ tín dụng bằng cách kết hợp học máy và logic mờ. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng phương pháp này có tiềm năng lớn trong việc cải thiện khả năng nhận diện các giao dịch gian lận và giảm thiểu thiệt hại tài chính. Các hướng phát triển trong tương lai bao gồm việc nghiên cứu các thuật toán học máy mới, áp dụng các kỹ thuật xử lý dữ liệu tiên tiến, và mở rộng phạm vi ứng dụng của mô hình.

6.1. Tóm tắt các kết quả đạt được trong luận văn

Luận văn đã đạt được một số kết quả quan trọng, bao gồm việc xây dựng một mô hình phát hiện gian lận hiệu quả, giải quyết vấn đề mất cân bằng dữ liệu, và áp dụng logic mờ để cải thiện độ chính xác của mô hình. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng mô hình có khả năng phát hiện gian lận tốt hơn so với các phương pháp truyền thống.

6.2. Các hướng nghiên cứu và phát triển trong tương lai

Trong tương lai, có thể tiếp tục nghiên cứu và phát triển mô hình phát hiện gian lận bằng cách áp dụng các thuật toán học máy mới, sử dụng các nguồn dữ liệu bổ sung, và tích hợp các kỹ thuật phân tích hành vi người dùng. Ngoài ra, cần chú trọng đến vấn đề bảo mật và quyền riêng tư khi thu thập và xử lý dữ liệu thẻ tín dụng.

PHÁT HIỆN GIAN LẬN TRONG THẺ TÍN DỤNG BẰNG CÁCH SỬ DỤNG HỌC MÁY VÀ LOGIC MỜ