BP算法在信用风险分析中的应用

１BP算法在信用风险分析中的应用李行风1张博群2徐建东11.暨南大学数学系，广东，广州，5106322.华南理工大学交通学院，广东，广州，510640摘要：按照企业的财务状况、经营状况以及过往的信用记录分为“信用好”和“信用差”两个小组。对于每一家贷款企业，主要考虑能反映该企业的还款能力、盈利能力、经营效率和资本结构等7个财务比率做为分析变量。关键词：BP算法；信用风险评价模型；信用风险分析ApplicationonBPAlgorithminCreditRiskAnalysisLiXingfeng1ZhangBoqun2XuJiandong21).DepartmentofMathematics,JinanUniversity,Guangzhou,Guangdong,510632,China2).CollegeofTrafficandCommunications,SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou,Guangdong,510640,ChinaAbstract：Theresearchestablishesacredit-riskevaluationmodelbasedonback-propagationalgorithm.Themodelhasbeenappliedtoevaluatethecreditsof80applicantsinacommercialbankofourcountryin2001.The80dataareseparatedintotwogroups:a“goodcredit”groupanda“badcredit”groupaccordingtotheirfinance,managementandpreviouscreditrecords.Toeachapplicant,itmainlyisconsideredsevenfinancialratesthatcanreflectitsdebtpayingability,profitability,qualityofmanagementandcapitalstructure.TheBPnetworkistrained100times,390timesand800timesrespectively.Thesimulationsshowthat,whenthenetworkistrained800times,itenterssteadystateandtheperformancefunctionreachesoptimalvalue.Andtheclassificationaccuracyrateis98.75%.Inaddition,thepaperalsopresentsalearningalgorithmandstepsoftheBPnetwork.Keywords：BPalgorithm；Creditriskevaluationmodel；Creditriskanalysis1.引言信用风险分析是指信用评级机构根据科学的指标体系，采用严谨的分析方法，运用简明的文字符号，对被评级单位履行经济责任的能力及其可信任程度进行客观公正的评价，并确定其信用等级的一种经济活动。对贷款企业进行信用评级，建立相应的信用风险评价模型，并运用此模型预测某种事态或性质发生的可能性，以便及早发现信用危机信号，使贷款企业能够在危机出现的萌芽阶段，采取有效措施，改善经营方式，防范危机发生；使银行可依据这种信号及时转移资产，管理应收账款及作出信贷风险决策。建立贷款企业的准确审核模型，提高银行的贷前审核质量，对提高信贷资产的安全性并减少不良资产的产生有极其重要的现实意义。得到国家自然科学基金（705682）和广东省自然科学基金（31906）资助２2信用风险评价模型本文所采用的数据样本，是从我国某国有商业银行2001年选取80家贷款企业，按照其财务状况、经营状况以及过往的信用记录分为“信用好”和“信用差”两个小组，其中“信用好”的小组是由那些能够按时偿还贷款的企业组成；“信用差”的小组是由那些不能按时偿还贷款的企业组成。我们从每个小组中选取40个样本，训练集是由每个小组中的25个样本构成，因此训练集含有50个样本，余下的30个样本构成测试集。我们将考虑能反映贷款企业的还款能力、盈利能力、经营效率、经营周转率和资本结构等的7个财务比率：我们定义两类错误：第一类错误是将“信用差”的贷款企业误判为“信用好”的贷款企业；第二类错误是将“信用好”的贷款企业误判为“信用差”的贷款企业。为了确定网络结构，我们在MATLAB神经网络工具箱中输入贷款企业的7个指标变量值和相应的目标值，可得如下BP网络结构：输入层含有7个结点，隐层含有4个结点，输出层含有1个结点（见图1）。1x2xt（期望输出）3x4xye5x6x7x图1BP网络结构根据图1的网络结构，可得到基于BP算法的信用风险评价模型如下：bbxwgvgyjjiijij4171(1)模型(1)可用向量表示为：21BBXWVggyT其中TxxxX),,,(721是输入向量，Y是输出向量，47)(ijwW（7,,2,1i，4,3,2,1j）是输入层和隐层之间的连接权，T4321v,v,v,vV是隐层和输出层之间的连接权，TbbbbB),,,()1(4)1(3)1(2)1(11和)(2bB分别是隐层和输出层的偏置权向量，隐层结点的传递函数及网络输出函数)(hg均采用logistic函数，即：)exp(11)(hhg３3仿真结果分析我们设定误差指标值为01.0e，取学习率2，将80个样本分为训练样本（50个）和测试样本（30个），然后对BP网络分别训练100次、390次和800次。设k表示网络训练次数，此处k分别取390，800（下同）。当网络训练k次时，设样本输出值为)(ky，原目标值为t，用max)(ke表示样本输出值与原目标值之间的最大误差绝对值，即tkyke)(max)(max(2)再将k次训练的最大总误差)(kE定义为：})(,)(max{},)(,)(max{max)(testbadtrainbadtestgoodtraingoodkekekekekE(3)其中traingoodke)(表示对训练样本训练k次时，“信用好”的小组其输出值与原目标值的最大误差绝对值；testgoodke)(表示对测试样本训练k次时，“信用好”的小组其输出值与原目标值的最大误差绝对值；trainbadke)(表示对训练样本训练k次时，“信用差”的小组其输出值与原目标值的最大误差绝对值；testbadke)(表示对测试样本训练k次时，“信用差”的小组其输出值与原目标值的最大误差绝对值。将以上两训练方式的样本输出值与原目标值的最大误差绝对值max)k(e列于表1中。训练集测试集信用好的小组信用差的小组信用好的小组信用差的小组训练次数100390800100390800100390800100390800}{maxke0.00450.01930.00070.05870.00060.00010.00450.01930.00070.05860.00060.0001表1三种训练方式的最大误差值两训练方式的误差曲线和学习率分别见图2和图3。4图2均方误差及学习率（训练390次）图3均方误差及学习率（训练800次）利用最大总误差值来衡量BP算法网络的分类能力。表2列出了BP算法网络三种训练方式的分类结果、总误判率、正确率及最大总误差值。4结论本文建立了基于BP算法的神经网络信用风险评价模型，用来对我国某国有商业银行2001年80家贷款企业进行信用评级。按照他们的财务状况、经营状况以及过往的信用记录分为“信用好”和“信用差”两个小组，每个小组含有40个数据样本，训练集是由每个小组中的25个样本组成，测试集由余下的30个样本组成。参考文献1.K.Y.TamandM.Kiang.Predictingbankfailures:Aneuralnetworkapproach.[J].ManagementScience，1992,38(7)：927-947.2.H.L.Jensen.Usingneuralnetworksforcreditscoring.[J].ManagerialFinance,1992,18(6),15-26.3.P.CoatsandL.Fant.Recoganizingfinancialdistresspatternsusinganeuralnetworktool.[J].FinancialManagement,1993,3:142-155.4.E.I.Altman.Corporatedistressdiagnosis:comparisonsusinglineardiscriminantanalysisandneuralnetwoeks(theItalianexperience).[J].BankingandFinance,1994,18:505-529.5.R.R.Hashemi,L.A.LeBlanc,C.T.RucksandA.Rajaratnam.Ahybridintelligentsystemforpredictingbankholdingstructrure.[J].EuropeanJournalofOperationalResearch,1998,109:390-402.6.DavidWest.Neuralnetworkcreditscoringmodels.[J].Computers&OperationsResearch,2000,27:1131-1152.7.ReshmiMalhotraandD.K.Malhotra.Differentiatingbetweengoodcreditsandbadcreditsusingneuro-fuzzysystems.[J].Computing,artificialintelligenceandinformationtechnology,2002,136,190-211.8.王春峰，万海晖，张维.基于神经网络技术的商业银行信用风险评估.[J].系统工程理论与实践,1999,1(1):68-72.9.郝丽萍，胡欣悦，李丽.商业银行信贷风险分析的人工神经网络模型研究.[J].系统工程理论与实践，2001,21(5):62-69.10.杨保安，季海.基于人工神经网络的商业银行贷款风险预警研究.[J].系统工程理论与实践，2001,21(5):70-74.511.庞素琳,王燕鸣，黎荣舟.基于BP算法的信用风险评价模型研究.[J].数学的实践与认识，2003，33(8)：48-55.