Modeling economic security of Russian regions using correlation, PCA and clustering methods

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In the face of growing economic challenges, assessing the resilience of Russian regions is becoming increasingly important. The aim of this study is to model the level of economic security based on a formalized analysis of key socio-economic indicators. Methods used include correlation analysis, normalization, principal component analysis (PCA), and KMeans clustering. As a result, a typology of eight regions by resilience level was developed, revealing correlations among poverty, unemployment, income, and investment. The study has a practical focus and can support analytical tools for strategic planning and regional risk assessment. Aim. The main goal of the study is to develop a formalized model for assessing the level of economic security of Russian regions. This involves the structural analysis of interconnected socio-economic indicators reflecting regional development and the subsequent classification of territories according to their stability and vulnerability levels. Methods. The methodology combines several analytical techniques for multidimensional data processing. Pearson correlation analysis is used to explore interdependencies among variables, followed by normalization procedures and principal component analysis (PCA) to reduce data dimensionality while preserving key information. Finally, KMeans clustering is applied to classify regions into homogeneous groups based on structural similarities. Results. Based on official statistical data for 2022, a classification of eight regions of the Russian Federation was carried out according to the level of economic stability, and stable interdependencies between socio-economic indicators were identified. The study included the selection and justification of indicators that reflect the state of regional resilience, the construction of a correlation matrix to explore relationships between variables, dimensionality reduction using principal component analysis (PCA), and clustering of the Russian regions using the KMeans algorithm to form a typology based on economic security levels. The results were interpreted with regard to the structure of the data, enabling conclusions about the resilience and development profiles of the analyzed regions. Conclusions. The results of the study are of high practical significance and can be applied in the development of differentiated regional socio-economic policies, as well as in strategic planning and decision-making under macroeconomic uncertainty. The constructed clustering model accounts for structural differences across regions, while the identified relationships between indicators contribute to building more accurate forecasts of regional resilience. The methodological approach used in this research can be scaled to larger groups of regions and adapted for different time frames to monitor changes in economic sustainability over time.

About the authors

I. A. Kiseleva

Plekhanov Russian University of Economics; Synergy University

Email: Kia1962@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-8862-2610
SPIN-code: 4980-7263

Doctor of Economic Sciences, Professor, Professor of the Department of Mathematical Methods in Economics; Professor of the Department of Applied Mathematics

Russian Federation, Stremyannyy lane, 36, Moscow, Russia, 115054; building 1, Meshchanskaya street, 9/14, Moscow, Russia, 129090

A. M. Tramova

Plekhanov Russian University of Economics; Synergy University

Email: Tramova.am@rea.ru
ORCID iD: 0000-0002-4089-6580
SPIN-code: 8583-3592

Doctor of Economic Sciences, Associate Professor, Professor of the Department of Informatics

Russian Federation, Stremyannyy lane, 36, Moscow, Russia, 115054; building 1, Meshchanskaya street, 9/14, Moscow, Russia, 129090

R. R. Nikolaenko

Synergy University

Author for correspondence.
Email: Romeoaverin@gmail.com
SPIN-code: 7889-8920

Graduate Student

Russian Federation, building 1, Meshchanskaya street, 9/14, Moscow, Russia, 129090

References

  1. Topol G.G. Implementation of artificial intelligence technologies in the economic security of the Belgorod region. In: Spatial Development of Territories: Proceedings of the 7th International Scientific and Practical Conference, Belgorod, November 28, 2024 (Pp. 118-122). Belgorod: Belgorod State National Research University. EDN: CDIXRC. (In Russian)
  2. Mambetova F.A., Fakov A.M. Ensuring regional economic security under globalization: issues and prospects. Economic Problems and Legal Practice. 2019. Vol. 15. No. 5. Pp. 60-62. EDN: VQEECG. (In Russian)
  3. Lobanov A.V. Methodological aspects of assessing the economic security of a region. Regional Economy and Management: Electronic Scientific Journal. 2023. No. 3(75). Article ID: 18. EDN: MPNQYK. (In Russian)
  4. Novopashina A.A., Vinokurov D.A. Artificial intelligence system in the context of ensuring regional economic security. In: Topical Issues of Regional Socio-Economic Development: Abstracts of the VI Republican Scientific and Practical Conference, Alchevsk, May 23, 2024. Pp. 338-340. Alchevsk: Donbasskiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet. EDN: IFYMKQ. (In Russian)
  5. Kuznetsov V.P., Letyagina E.N., Perova V.I. Artificial intelligence in the analysis of human capital as a basis for economic security of the regions of the Russian Federation. The Economy under Guard. No. 3(26). Pp. 37-47. doi: 10.36511/2588-0071-2023-3-37-47. EDN: MLSTZM. (In Russian)
  6. Pisarev I.V. Theoretical and methodological foundations for studying the impact of digital transformation of the economy and artificial intelligence technologies on the economic security of the region. In Prospekt Svobodny - 2022: Proceedings of the XVIII International Conference of Students, Postgraduates and Young Scientists, Krasnoyarsk, April 25-30, 2022. Pp. 2883-2887. Krasnoyarsk: Sibirskiy federal'nyy universitet [Electronic resource]. EDN: IWCXPB. (In Russian)
  7. Bakumenko M.A., Titarenko D.V. Image aspects of economic and information security of an organization and a region. In Strategic Management of the Development of Information Security in Socio-Economic Systems Based on Smart Technologies: Monograph. Pp. 341-385. Simferopol: Krymskiy federal'nyy universitet im. V. I. Vernadskogo, EDN: DTLYJJ. (In Russian)
  8. Sukhodoev D.V. Specifics of the use of intellectual capital in public institutions of the EAEU countries to enhance economic security. In current issues in the development of the EAEU under modern global changes: Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference, Irkutsk, December 21, 2023. Pp. 145-149. Irkutsk: Baykal'skiy gosudarstvennyy universitet. EDN: HCLQPP. (In Russian)
  9. Letyagina E.N., Orlova E.A., Perova V.I. Artificial intelligence in the analysis of managing the innovative socio-economic development of Russian regions. In Topical Issues of Management: Collection of Scientific Articles Based on the Results of the 10th Anniversary All-Russian Scientific and Practical Conference, Nizhny Novgorod, October 24, 2023. Pp. 626-630. Nizhny Novgorod: Nizhegorodskiy gosudarstvennyy universitet im. N. I. Lobachevskogo. EDN: KDSWNJ. (In Russian)
  10. Ryazanova O.V., Timin A.A. Assessment of socio-economic security of the region in terms of demographic indicators. E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 389. Article ID 09043. doi: 10.1051/e3sconf/202338909043
  11. Karmanov M.V., Kiseleva I.A., Kuznetsov V.I., Tramova A.M. Topical issues of measuring migration security. News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS. 2023. No. 5(115). Pp. 116-124. doi: 10.35330/1991-6639-2023-5-115-116-124. (In Russian)
  12. Mambetova F.A., Nepeeva L.A., Barokov A.A. Prospective directions of regional development. News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS. 2021. No. 4(102). Pp. 62-72. doi: 10.35330/1991-6639-2021-4-102-62-72. (In Russian)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Kiseleva I.A., Tramova A.M., Nikolaenko R.R.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».