Levenchuk L. Decision support system for operational risk analysis

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0823U101336

Applicant for

Specialization

  • 124 - Системний аналіз

Specialized Academic Board

ДФ 26.002.56; ID 3196

National Technscal University of Ukraine "Kiev Polytechnic Institute".

Essay

The thesis addresses the issue of the relevance of the study of operational risk and the development of a decision support system for its analysis. It is established that the correct assessment of forecasts is an extremely important task, since incorrect decisions in assessing forecasts can lead to serious material losses. The methods of dealing with uncertainty are studied and the issue of developing effective data processing strategies for modeling, forecasting and risk assessment in non-stationary and nonlinear processes is addressed. The existing mathematical models for the formal description of operational financial risks are reviewed. A probabilistic-statistical model of operational risk in the form of a dynamic Bayesian network (BN) is developed and an example of its application to the assessment of operational risk in insurance is presented. A combined model is developed: linear + nonlinear regression for operational risk, which is based on statistical data. Theoretical provisions related to the analysis of statistical/experimental data are used to build models in the form of BN and regression in order to assess the structure and parameters of such a model. The formation (calculation) of a probabilistic inference was performed using Bayes theorem. The structure and constituent elements of an intelligent DSS for operational risk analysis were developed. The method for modeling operational risks based on a combined model (probabilistic filters + regression + dynamic Bayesian network) was created. The improved systemic multi-step methodology for building models of financial processes and financial risks of arbitrary origin is proposed. A detailed review of the theoretical foundations and methods of adaptation of Bayesian networks to data in the context of analyzing probability distributions for discrete random variables and dynamic systems is provided. The example of application of the methodology is given, which demonstrates its effectiveness in the analysis of risks of actuarial processes. The application of the proposed methodology for modeling financial processes using generalized linear models and Bayesian parameter estimation guarantees high quality risk assessment with minimal errors. The method of risk modeling based on a systematic approach to building operational risk models and its application in building a decision support system is formulated. The operational risk model based on a generalized linear regression (Bayesian) model is created. An intelligent DSS for operational risk analysis has been built (its functions extended).

Research papers

Левенчук Л. Б., Бідюк П. І. Байєсівський аналіз даних у моделюванні і прогнозуванні нелінійних нестаціонарних процесів. Наукові вісті КПІ. 2020. №. 3. С. 14-23. DOI: https://doi.org/10.20535/kpi-sn.2020.3.209877

Левенчук Л. Б., Гуськова В. Г., Бідюк П. І. Ймовірнісне моделювання операційних ризиків, Наукові вісті КПІ. 2021. № 3. С. 26-37. DOI: https://doi.org/10.20535/kpisn.2021.3.251681

Kuznietsova N. V., Trofymchuk O. M., Bidyuk P. I., Terentiev O. M., Levenchuk L. B., Bayesian modeling of risks of various origin, Наукові вісті КПІ. 2021. № 4. С. 7-18. DOI: https://doi.org/10.20535/kpisn.2021.4.251684

Kuznietsova N. V., Huskova V. H., Bidyuk P. I., Matsuki Y., Levenchuk L. B. Modelling risk factors interaction and risk estimation with copulas. Радіоелектроніка. Інформатика. Управління. 2022, №. 2. P. 44-52. DOI: https://doi.org/10.15588/1607-3274-2022-2-5

Kasyanov P., Levenchuk L. Formalization and Development of Autonomous Artificial Intelligence Systems. System Analysis and Artificial Intelligence. Studies in Computational Intelligence 2023. / Ed. Zgurovsky, M., Pankratova, N. Cham : Springer, 2023. Vol. 1107. P. 153-164. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-031-37450-0_9

Levenchuk L. The Bayesian approach to analysis of financial operational risk. ScienceRise. 2022, №. 2. P. 11–20. http://doi.org/10.21303/2313-8416.2022.002377

Левенчук Л.Б., Бідюк П. І. Ймовірнісне моделювання нелінійних нестаціонарних процесів. П’ятнадцята Міжнародна науково-технічна конференція «Проблеми інформатизації». тези доп. 15-ї міжнар. наук.-техн. конф. 2020, (м. Київ. 11-12 квіт. 2020). Київ : НАУ, 2020. С. 18-19. URL: http://kist.ntu.edu.ua/konferencii/24_konf_2020.pdf

Bidyuk P. I., Kuznietsova N.V., Levenchuk L.B., Guskova V.G. Forecasting non-stationary processes using bayesian data analysis techniques, П’ятнадцята Міжнародна науково-технічна конференція «Проблеми інформатизації». тези доп. 15-ї міжнар. наук.-техн. конф. 2020, (м. Київ. 11-12 квіт. 2020). Київ : НАУ, 2020. С. 26-27. URL: http://kist.ntu.edu.ua/konferencii/24_konf_2020.pdf

Левенчук Л.Б., Бідюк П.І. Байєсівський аналіз даних у моделюванні і прогнозуванні нелінійних нестаціонарних процесів. Радіоелектроніка і молодь у XXI столітті: матеріали XXIV Міжнародного молодіжного форуму (м.Харків, 7 – 9 квіт. 2020 р.). Харків: ХНУРЕ, 2020. Т. 5. С. 185-186. URL: https://openarchive.nure.ua/items/899b63bd-4ad7-4a53-9492-87aca40c9efb

Левенчук Л.Б., Бідюк П.І. Ймовірнісне моделювання нелінійних нестаціонарних процесів. Сучасні напрями розвитку інформаційно-комунікаційних технологій та засобів управління: тези доп. 10-ї міжнар. наук.-техн. конф. (м. Баку, м. Харків, м. Жиліна, 9-10 квіт. 2020 р.). Харків : ФОП Петров В. В., 2020. Т. 2: секції 3, 4.С. 16. URL: https://repository.kpi.kharkov.ua/items/d2e7b2bf-4e2c-4a65-bb04-ab6eda9ab4e5

Bidyuk P., Polozhaenko S., Kuznietsova N., Levenchuk L.. Probabilistic Data Analysis in Non-Stationary Processes Forecasting. 2020 IEEE 2nd International Conference on System Analysis & Intelligent Computing (SAIC), Proceedings of the 2-th. Conference (Kyiv, Oct. 5–9 2020). Kyiv : National Technical University of Ukraine “KPI”. P. 1-6. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9239200/metrics#metrics

Левенчук Л. Б. Моделі операційних ризиків, Радіоелектроніка і молодь у XXI столітті: матеріали XXV Міжнародного молодіжного форуму (м. Харків, 20-22 квіт. 2021 р.). Харків: ХНУРЕ, 2021. Т. 5. С. 201-202. URL: https://openarchive.nure.ua/items/808f7531-14fe-46e6-a8bf-84f410ce8bdf

Бідюк П. І., Левенчук Л. Б. Методика побудови скорингових карт із використанням множини методів аналізу даних. Прикладні системи та технології в інформаційному суспільстві. : матеріали VI міжнар. наук.-практ. конф. (м. Київ, 30 верес. 2022). Київ : Київський нац. ун-т імені Тараса Шевченка, 2022. С.23-26. URL: https://aistis.knu.ua/wp-content/uploads/2022/10/AISTIS-2022.pdf

Files

Similar theses