數(shù)據(jù)驅(qū)動下消費者購買互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品意向預(yù)測方法

程成+趙華+陶偉

摘要摘要：隨著我國居民收入的不斷提高及理財意識的不斷增強(qiáng)，消費者對互聯(lián)網(wǎng)理財需求越來越多，但目前關(guān)于消費者購買互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品影響因素以及購買意向預(yù)測的研究還很少。為了準(zhǔn)確挖掘消費者購買理財產(chǎn)品的影響因素，并在此基礎(chǔ)上對購買意向進(jìn)行預(yù)測，首先依托消費者購買理財產(chǎn)品數(shù)據(jù)，運用主成分分析法挖掘其中潛在的、有價值的消費者信息；然后使用PCA對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行降維，將主成分模擬到BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中建立購買互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品預(yù)測模型；最后對預(yù)測進(jìn)行實證分析。分析結(jié)果顯示構(gòu)造的PCA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型訓(xùn)練樣本結(jié)果準(zhǔn)確率達(dá)83.61%，測試樣本準(zhǔn)確率達(dá)80.12%，具有較好的泛化能力和預(yù)測精度，可用于對消費者購買理財產(chǎn)品進(jìn)行分析和預(yù)測。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)驅(qū)動；PCA；BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；互聯(lián)網(wǎng)理財

DOIDOI：10.11907/rjdk.162523

中圖分類號：TP319文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）001010804

協(xié)會2013年度科學(xué)技術(shù)研究指導(dǎo)性計劃項目（MTKJ2013-366）； 中國科學(xué)院網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)科學(xué)與技術(shù)重點實驗室開放課題 （CASNDST201405）；山東科技大學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊項目 （2015TDJH102）

作者簡介作者簡介：程成（1993-），女，山東臨沂人，山東科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生，研究方向為機(jī)器學(xué)習(xí)；趙華（1980-），女，山東泗水人，博士，山東科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院副教授、碩士生導(dǎo)師，研究方向為智能信息處理；陶偉（1992-），男，山東臨沂人，山東科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生，研究方向為智能信息處理。0引言

隨著GDP的增長，國民財富呈現(xiàn)遞增趨勢[1]。居民收入的增長促進(jìn)了居民儲蓄存款的增加，為互聯(lián)網(wǎng)理財提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。據(jù)中國銀行業(yè)理財市場年度報告， 2015年，銀行業(yè)理財市場累計兌付客戶收益8 651.0億元，比2014年增長1 529.7億元，增幅21.48%。銀行業(yè)金融機(jī)構(gòu)實現(xiàn)理財業(yè)務(wù)收益約1 169.9億元，理財產(chǎn)品為客戶帶來了豐厚的回報[2]。

互聯(lián)網(wǎng)理財是一種新穎的理財產(chǎn)品，相較于傳統(tǒng)的金融理財，互聯(lián)網(wǎng)理財具有理財成本低、流動性強(qiáng)、投資門檻[5]崔振輝，李林川，趙承利，等.基于ARIMA的電力視頻流量分析和預(yù)目前，互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品種類繁多，如何在紛繁的理財產(chǎn)品中選擇和購買一個適合自身的理財產(chǎn)品是消費者面臨的主要問題。對于企業(yè)，在數(shù)據(jù)驅(qū)動背景下，利用客戶數(shù)據(jù)可以預(yù)測消費者購買互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品意向，增強(qiáng)各企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品競爭力，并可根據(jù)數(shù)據(jù)對企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化。

客戶行為預(yù)測研究很多，大多數(shù)使用決策樹進(jìn)行預(yù)測[5]，但對影響消費者購買理財產(chǎn)品因素未進(jìn)行解釋和說明。本文通過對已有理財產(chǎn)品購買相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，采用主成分分析法挖掘其中的影響因素，構(gòu)造了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理財產(chǎn)品購買預(yù)測模型。

1互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品預(yù)測模型與架構(gòu)

對消費者購買理財產(chǎn)品需求進(jìn)行預(yù)測和分析，需要去尋找潛在的有用信息，因而需要充分挖掘數(shù)據(jù)，發(fā)掘影響消費者購買互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品的各種因素以及影響因素之間的關(guān)系。本文基于主成分分析法（Principal Component Analysis， PCA）和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Artificial Neural Network， ANN）理論，構(gòu)建了互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品購買意向預(yù)測模型。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論是從信息處理的角度對生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的抽象和描述，其中BP（Back Propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較高的容錯能力和自學(xué)習(xí)能力，可高效并行處理數(shù)據(jù)。因此，本文采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測，模型架構(gòu)如圖1所示。

預(yù)測流程：①收集樣本數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；②對影響消費者購買互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品的多種因素進(jìn)行分析，并使用主成分分析法從中選取主要因素；③運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理，以家庭為單位建立一個預(yù)測理財產(chǎn)品模型；④通過挖掘和調(diào)查一定數(shù)量的樣本數(shù)據(jù)，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從而找到合適的參數(shù)；⑤將訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型用于理財產(chǎn)品預(yù)測，得到預(yù)測結(jié)果，對消費者是否購買提供參考意見。

圖1消費者購買互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品預(yù)測模型及架構(gòu)2基于PCA的理財產(chǎn)品影響因素分析消費者對理財產(chǎn)品的需求和購買行為是多元化的，影響消費者購買互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品的因素也是多樣化的，這和消費者的消費意識、經(jīng)濟(jì)條件都有一定關(guān)系。從收集信息的角度出發(fā)，考慮因素越多越可以避免重要信息的丟失。在挖掘影響消費者購買互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品的種種因素數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)部分因素之間存在交叉和影響，這使得在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息空間維數(shù)較大且輸入變量較多，導(dǎo)致神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，且網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練負(fù)擔(dān)過重、時間過長。然而，如果輸入信息空間維數(shù)較小且變量過少，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練將容易陷入局部極小點，也可能導(dǎo)致預(yù)測精度無法達(dá)到要求。只有從眾多影響因素中找出一組合適的輸入數(shù)據(jù)才能有效解釋影響消費者購買理財產(chǎn)品的因素關(guān)系，對消費意向做出準(zhǔn)確預(yù)測。為此，首先從所有的影響因素中抽取主要的影響因素，繼而基于這些主要因素建立購買意向預(yù)測模型。所以，本文采用主成分分析法對影響購買意向的主要成分進(jìn)行選取，剔除影響力弱的指標(biāo)。分析步驟如下：

（1）樣本數(shù)據(jù)獲取及預(yù)處理。本文從互聯(lián)網(wǎng)理財平臺獲取了150條消費者購買理財產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)。

抽取初始影響因素。本文通過兩種方式獲取初始影響因素：一是樣本數(shù)據(jù)中記錄的消費者相關(guān)屬性；二是通過專家訪談和查閱文獻(xiàn)。最終獲取以下12個初始因素：年齡（X1）、性別（X2）、婚姻狀況（X3）、學(xué)歷（X4）、職業(yè)（X5）、家庭存款（X6）、月收入（X7）、居住條件（X8）、有無汽車（X9）、出生地（X10）、居住地（X11）、理財信息獲取渠道（X12）。

影響因素量化。上述影響因素有些是數(shù)值型屬性，但很多是非數(shù)值型屬性，比如性別、婚姻等。為了方便后續(xù)處理，首先給每個非數(shù)值型屬性制定一個對應(yīng)的數(shù)值型。比如男對應(yīng)0，女對應(yīng)1，已婚對應(yīng)1，未婚對應(yīng)0等等。

（2）建立樣本集矩陣（Fij）150×12，其中150表示獲取的樣本數(shù)據(jù)個數(shù)，而12表示最初的影響因素。

（3）求得每一影響因素的均值，假設(shè)每一個影響因素記為Xi=（xi1，xi2，...，xi150），則均值Xi=∑150j=1xij150，i=1，2，...，12。

（4）計算每兩個影響因素之間的協(xié)方差cov（Xi，Xj）=∑150k=1（xik-Xi）（xjk-Xj）149，建立協(xié)方差矩陣C150×150=（cij，cij=cov（Xi，Xj））。

（5）計算協(xié)方差矩陣的特征向量和特征值，根據(jù)特征值的排序選擇出主成分因素。

經(jīng)過上述篩選過程，選擇了其中7個因素作為消費者購買理財產(chǎn)品的影響因素，見表1。

3基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理財產(chǎn)品預(yù)測3.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是對生物神經(jīng)系統(tǒng)的信息處理機(jī)制進(jìn)行抽象、簡化與模擬。大量神經(jīng)元在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中并行互聯(lián)，從而連接構(gòu)成人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)是要獲得誤差函數(shù)的最小值，以調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值[7]。學(xué)習(xí)過程要一直進(jìn)行，直到網(wǎng)絡(luò)輸出的誤差降低到所設(shè)定的誤差精度或是運行到設(shè)定的學(xué)習(xí)次數(shù)為止。

表1影響消費者購買理財產(chǎn)品因素影響因素指標(biāo)內(nèi)容年齡18～25歲25～35歲35～45歲45～55歲55歲以上婚姻狀況未婚已婚學(xué)歷大專及以下本科碩士博士家庭存款1萬元以下1～5萬元5～10萬元10～50萬元50萬元以上職業(yè)類型[6]名類專業(yè)、技術(shù)人員國家機(jī)關(guān)、黨群組織、企事業(yè)單位負(fù)責(zé)人辦事人員和有關(guān)人員商業(yè)工作人員服務(wù)型企業(yè)工作人員農(nóng)林牧漁勞動者生產(chǎn)工人、運輸工人和有關(guān)人員不便分類的其他勞動者居住條件出租房單位公房私人住宅（20m2/人）私人住宅（<20m2/人）有無汽車無車有車圖2所示的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型I-J-1網(wǎng)絡(luò)，為含有兩層隱含層的BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。第1層隱層為I中任一神經(jīng)元用i表示，第2隱層為J中任一神經(jīng)元用j表示，輸出層為P，其中神經(jīng)元用p表示。wmi表示為輸入層與第1隱層的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，wij表示為第1隱層與第2隱層的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，wjp表示為第2隱層與輸出層的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值。θi表示為第1隱層節(jié)點的閾值；θj表示為第2隱層節(jié)點的閾值；θp表示為輸出層節(jié)點的閾值。

根據(jù)以上分析，得到消費者購買理財產(chǎn)品意向的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖的預(yù)測模型如圖2所示。

在正向傳播過程中，輸入樣本數(shù)據(jù)要經(jīng)過逐層的隱層結(jié)點計算，最終在輸出層得到輸出結(jié)果。輸出結(jié)果和期望設(shè)定值進(jìn)行比較后得到誤差，誤差再經(jīng)輸出層通過網(wǎng)絡(luò)的連接反向傳播，修改連接權(quán)值和閾值，以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的誤差不斷減小。

3.2基于BP算法的消費者購買理財產(chǎn)品意向預(yù)測方法

本模型算法包括兩個階段：

（1）對影響消費者購買理財產(chǎn)品的影響因素采用主成分分析法，剔除影響力弱的指標(biāo)。

（2）在對影響消費者購買理財產(chǎn)品的諸因素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

具體步驟如下：①利用專家訪談和文獻(xiàn)調(diào)查法，構(gòu)建影響消費者購買理財產(chǎn)品的因素集合，并收集樣本數(shù)據(jù)；②利用主成分分析法對影響因素進(jìn)行選擇，剔除影響力弱的指標(biāo)。構(gòu)建影響消費者購買理財產(chǎn)品的因素體系，從而得出用作神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入的維度；③對所有影響消費者購買理財產(chǎn)品因素的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，選擇訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)和測試樣本數(shù)據(jù)；④對訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)按BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練；⑤判斷網(wǎng)絡(luò)輸出的誤差，降低到所設(shè)定的誤差精度或是運行到設(shè)定的學(xué)習(xí)次數(shù)。如果是，則學(xué)習(xí)過程終止，若否，返回步驟④，繼續(xù)學(xué)習(xí)；⑥將測試樣本數(shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，使用訓(xùn)練結(jié)果對該模型效果進(jìn)行評價，如果模型效果顯著，則可用作影響消費者購買理財產(chǎn)品預(yù)測；⑦將影響消費者購買理財產(chǎn)品因素的測試樣本數(shù)據(jù)，按指標(biāo)輸入到效果顯著的訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中。結(jié)合模型輸出結(jié)果，進(jìn)行影響消費者購買理財產(chǎn)品因素的進(jìn)一步分析。

4實例分析

1988年Cybenko就指出，當(dāng)各節(jié)點采用Sigmoid型函數(shù)時，一個隱含層就足以實現(xiàn)任意的判決分類問題，兩個隱含層則足以表示輸入圖形的任意輸出函數(shù)[9]。所以對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將在隱含層中采用Sigmoid型函數(shù)和線性函數(shù)。以互聯(lián)網(wǎng)理財網(wǎng)站中客戶基本信息數(shù)據(jù)為例進(jìn)行分析，選取150組有效信息，將各組影響因素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個非線性系統(tǒng)，權(quán)值的初始值設(shè)置可被認(rèn)為是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中最重要的一部分[10]。每個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)都需要選取合適的初始權(quán)值和閾值，一般情況下權(quán)值和閾值的初始值隨機(jī)在（-1，1）之間選取。本文構(gòu)建3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸入層為7個神經(jīng)元，隱含層為10個神經(jīng)元，輸出層為1個神經(jīng)元，學(xué)習(xí)率設(shè)定為0.5，動量因子為0.9，目標(biāo)誤差為0.01，迭代次數(shù)設(shè)定為300。采用100組數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，50組作為測試數(shù)據(jù)。圖3為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測結(jié)果，預(yù)測情況如表2所示。考慮到初始權(quán)值選取對預(yù)測結(jié)果的影響，表2中的結(jié)果為訓(xùn)練10次得到的平均值。測試結(jié)果中訓(xùn)練樣本結(jié)果平均準(zhǔn)確率達(dá)到83.61%，測試樣本平均準(zhǔn)確率達(dá)80.12%。由此可知本神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有較好的泛化能力和預(yù)測精度，可用于對消費者購買理財產(chǎn)品意向進(jìn)行分析和預(yù)測。

結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)理財是一個新興領(lǐng)域，它將傳統(tǒng)理財行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，企業(yè)可以通過挖掘和調(diào)查互聯(lián)網(wǎng)理財產(chǎn)品客戶數(shù)據(jù)，對消費者客觀因素進(jìn)行分析，通過預(yù)測得到消費者理財產(chǎn)品購買意向。本文使用PCA和BP相結(jié)合的方法進(jìn)行了預(yù)測和分析，經(jīng)實例驗證該方法可行，是互聯(lián)網(wǎng)理財預(yù)測新穎而又簡便的方法。但該系統(tǒng)還存在一些難題：由于調(diào)查數(shù)據(jù)較少，不足以形成對消費者情況的完全準(zhǔn)確預(yù)測，這需要進(jìn)行更深層次的探索。

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