Hybrid PCA–SVM Approach to Credit Card Fraud Detection: Enhancing Payment System Oversight and Financial Stability (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
Credit card fraud remains a significant threat to financial institutions and the integrity of digital payment systems, posing challenges for both operational risk management and regulatory oversight. This paper presents a novel hybrid machine learning framework for credit card fraud detection that combines Principal Component Analysis (PCA) for feature extraction with a Support Vector Machine (SVM) based feature selection mechanism. The aim is to reduce dimensionality while retaining the most informative features, thereby improving detection performance on highly imbalanced transaction datasets. The approach is evaluated on a large credit card transactions dataset, where PCA is first used to transform the input variables into principal components capturing the majority of variance, and an SVM with recursive feature elimination is then employed to identify and retain the most relevant components. Experimental results demonstrate that the proposed PCA-SVM pipeline significantly outperforms baseline models lacking this hybrid feature engineering: for example, it achieves a higher fraud recall (detection rate) by several percentage points while maintaining high precision, leading to improved F1-scores and overall accuracy. These findings indicate that the hybrid method effectively mitigates class imbalance issues and eliminates redundant features, yielding a more compact and robust fraud detection model. By enhancing the identification of rare fraudulent transactions without excessive false alarms, our study contributes to central bank objectives in fraud risk management. The proposed framework can strengthen the resilience of digital payment infrastructures and support payment system oversight, ultimately helping to safeguard financial stability and public trust in electronic payment channels.رویکرد ترکیبی PCA-SVM برای تشخیص تقلب در کارت اعتباری: افزایش نظارت بر سیستم پرداخت و ثبات مالی
کلاهبرداری کارت اعتباری همچنان یک تهدید مهم برای مؤسسات مالی و یکپارچگی سیستم های پرداخت دیجیتال است و چالش هایی را برای مدیریت ریسک عملیاتی و نظارت نظارتی ایجاد می کند. این مقاله یک چارچوب یادگیری ماشین ترکیبی جدید برای تشخیص کلاهبرداری کارت اعتباری ارائه می دهد که تحلیل مؤلفه های اصلی (PCA) را برای استخراج ویژگی با یک مکانیسم انتخاب ویژگی مبتنی بر ماشین بردار پشتیبان (SVM) ترکیب می کند. هدف، کاهش ابعاد در عین حفظ آموزنده ترین ویژگی ها و در نتیجه بهبود عملکرد تشخیص در مجموعه داده های تراکنش بسیار نامتوازن است. این رویکرد بر روی یک مجموعه داده تراکنش های کارت اعتباری بزرگ ارزیابی می شود، که در آن ابتدا از PCA برای تبدیل متغیرهای ورودی به مؤلفه های اصلی که اکثریت واریانس را در بر می گیرند استفاده می شود و سپس یک SVM با حذف ویژگی بازگشتی برای شناسایی و حفظ مرتبط ترین مؤلفه ها به کار گرفته می شود. نتایج تجربی نشان می دهد که خط لوله PCA-SVM پیشنهادی به طور قابل توجهی از مدل های پایه فاقد این مهندسی ویژگی ترکیبی بهتر عمل می کند: به عنوان مثال، با حفظ دقت بالا، به میزان چند درصد به یادآوری کلاهبرداری (نرخ تشخیص) بالاتری دست می یابد که منجر به بهبود نمرات F1 و دقت کلی می شود. این یافته ها نشان می دهد که روش ترکیبی به طور مؤثر مشکلات عدم تعادل طبقاتی را کاهش داده و ویژگی های اضافی را حذف می کند و یک مدل تشخیص تقلب فشرده تر و قوی تر ارائه می دهد. مطالعه ما با افزایش شناسایی تراکنش های تقلب نادر بدون هشدارهای کاذب بیش از حد، به اهداف بانک مرکزی در مدیریت ریسک تقلب کمک می کند. چارچوب پیشنهادی می تواند انعطاف پذیری زیرساخت های پرداخت دیجیتال را تقویت کرده و از نظارت بر سیستم پرداخت پشتیبانی کند و در نهایت به حفظ ثبات مالی و اعتماد عمومی به کانال های پرداخت الکترونیکی کمک کند.





