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2022-06-01
英文标题:
《Financial Time Series Prediction Using Deep Learning》
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作者:
Ariel Navon, Yosi Keller
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最新提交年份:
2017
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英文摘要:
  In this work we present a data-driven end-to-end Deep Learning approach for time series prediction, applied to financial time series. A Deep Learning scheme is derived to predict the temporal trends of stocks and ETFs in NYSE or NASDAQ. Our approach is based on a neural network (NN) that is applied to raw financial data inputs, and is trained to predict the temporal trends of stocks and ETFs. In order to handle commission-based trading, we derive an investment strategy that utilizes the probabilistic outputs of the NN, and optimizes the average return. The proposed scheme is shown to provide statistically significant accurate predictions of financial market trends, and the investment strategy is shown to be profitable under this challenging setup. The performance compares favorably with contemporary benchmarks along two-years of back-testing.
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中文摘要:
在这项工作中,我们提出了一种用于时间序列预测的数据驱动端到端深度学习方法,并将其应用于金融时间序列。本文推导了一个深度学习方案,用于预测纽约证券交易所或纳斯达克股票和ETF的时间趋势。我们的方法基于应用于原始财务数据输入的神经网络(NN),并经过训练以预测股票和ETF的时间趋势。为了处理基于佣金的交易,我们推导出一种投资策略,该策略利用神经网络的概率输出,并优化平均回报。经证明,拟议方案能够对金融市场趋势提供具有统计意义的准确预测,并且在这种具有挑战性的环境下,投资策略是有利可图的。经过两年的回溯测试,其性能与当代基准测试相比是相当好的。
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分类信息:

一级分类:Electrical Engineering and Systems Science        电气工程与系统科学
二级分类:Signal Processing        信号处理
分类描述:Theory, algorithms, performance analysis and applications of signal and data analysis, including physical modeling, processing, detection and parameter estimation, learning, mining, retrieval, and information extraction. The term \"signal\" includes speech, audio, sonar, radar, geophysical, physiological, (bio-) medical, image, video, and multimodal natural and man-made signals, including communication signals and data. Topics of interest include: statistical signal processing, spectral estimation and system identification; filter design, adaptive filtering / stochastic learning; (compressive) sampling, sensing, and transform-domain methods including fast algorithms; signal processing for machine learning and machine learning for signal processing applications; in-network and graph signal processing; convex and nonconvex optimization methods for signal processing applications; radar, sonar, and sensor array beamforming and direction finding; communications signal processing; low power, multi-core and system-on-chip signal processing; sensing, communication, analysis and optimization for cyber-physical systems such as power grids and the Internet of Things.
信号和数据分析的理论、算法、性能分析和应用,包括物理建模、处理、检测和参数估计、学习、挖掘、检索和信息提取。“信号”一词包括语音、音频、声纳、雷达、地球物理、生理、(生物)医学、图像、视频和多模态自然和人为信号,包括通信信号和数据。感兴趣的主题包括:统计信号处理、谱估计和系统辨识;滤波器设计;自适应滤波/随机学习;(压缩)采样、传感和变换域方法,包括快速算法;用于机器学习的信号处理和用于信号处理应用的机器学习;网络与图形信号处理;信号处理中的凸和非凸优化方法;雷达、声纳和传感器阵列波束形成和测向;通信信号处理;低功耗、多核、片上系统信号处理;信息物理系统的传感、通信、分析和优化,如电网和物联网。
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一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Statistical Finance        统计金融
分类描述:Statistical, econometric and econophysics analyses with applications to financial markets and economic data
统计、计量经济学和经济物理学分析及其在金融市场和经济数据中的应用
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2022-6-1 16:47:48
基于深度学习Ariel-Navon的金融时间序列预测*, Yosi Keller+摘要在这项工作中,我们提出了一种用于时间序列预测的数据驱动端到端深度学习方法,并将其应用于金融时间序列。本文推导了一个深度学习方案来预测纽约证券交易所或纳斯达克股票和ETF的时间趋势。我们的方法基于应用于原始财务数据输入的神经网络(NN),并经过训练以预测股票和TFS的时间趋势。为了处理基于佣金的交易,我们推导出一种投资策略,该策略利用神经网络的概率输出,并优化平均回报。所提出的方案旨在提供对金融市场趋势的统计上显著的准确预测,并且在这种具有挑战性的设置下,投资策略是可行的。在两年的回溯测试中,该性能与当代基准进行了比较。1引言时间序列分析在一系列研究课题和许多工程问题中具有重要意义。这涉及到分析时间序列数据以估计序列数据的有意义统计和模式特征。特别是基于先前观察到的测量值对未来价值的预测。例如,给定离散信号x(n)的样本,n∈ Z、 预测任务旨在估计x(n+T),其中T>0。或者,我们的目标是估计x(n),n>n的其他参数,例如x(n)的标准偏差表示为σ(x(n)),或未来的时间序列趋势,^y(n | x,T)=符号(^x(n+T)- x(n))。1.1损失函数,也表示为成本函数,定义了L(n)=L(y(n),^y(n))以量化结果预测^y(n)相对于地面真实度(n)的准确性。*以色列巴伊兰大学工程学院。navon2@gmail.com.+以色列巴伊兰大学工程学院。
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2022-6-1 16:47:51
yosi。keller@gmail.com.Numerousworks通过应用统计方法研究时间序列数据。卡尔曼滤波器[1]和自回归(AR)模型是开创性的统计方法,其中ARMA[2]和ARIMA[3](自回归综合移动平均)模型是AR的进一步推广,通过将AR模型与移动平均(MA)模型相结合得到。其他常见的AR方案有ARCH(自回归条件异方差)、GARCH[4](广义ARCH)和theARIMA算法,通常用于金融序列预测。金融时间序列分析涉及提取基本特征,以分析和预测金融资产的时间动态。由于金融市场固有的不确定性和非分析结构[5],这项任务被证明是具有挑战性的,经典的线性统计方法如ARIMA模型和统计机器学习(ML)模型已经得到广泛应用[6,7]。深度学习(DL)[8]与使用具有大量层的人工神经网络的计算算法相关的方法,允许直接分析原始数据测量值,而无需在特定任务表示中对测量值进行编码。在这项工作中,我们建议利用DL网络直接从原始数据中有效地学习复杂的非线性模型(“端到端”方法),以预测金融市场趋势。
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2022-6-1 16:47:53
我们专注于根据股票利率的原始数据直接预测标准普尔500指数(简称“s&P500”)和资产趋势,并利用经过训练的神经网络给出的概率估计。特别是,我们提出了以下贡献:首先,我们提出了一种基于资产原始利率数据的端到端学习方案,与之前的财务预测方案相比,前者的分析利用了多个工程特征[9]。其次,我们提出了一种利用神经网络模型的概率预测来确定交易进入点和退出点的交易策略。最后,拟议的交易系统在表现优于基准方案的同时表现良好,这在一个具有挑战性的现实佣金交易环境中得到了证明。这项工作的其余部分组织如下。第2章对时间序列预测和将机器学习应用于金融数据方面的前期工作进行了综述。第3章介绍了拟议的金融趋势预测深度学习模型端到端方法,第4章提出了概率交易策略。第5章对这些方案进行了实验验证,将其应用于标准普尔500指数的多个股票资产,并使用了实际交易成本。2背景在本章中,我们回顾了以往在时间序列预测方面的工作,特别是在财务预测方面。第2.1节调查了用于财务预测的机器学习方案,而第2.2.2.1节讨论了财务数据的深度学习方案用于财务数据预测的机器学习方法机器学习算法通常应用于时间序列预测和财务时间序列预测。Kanas【10】表明,用于时间序列预测的模型的非线性非常重要。
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2022-6-1 16:47:56
因此,最常用的方案之一是K-近邻(kNN)。kNN算法假设过去发生的时间序列与未来序列之间存在相似性,因此,最近邻用于生成kNN模型的预测。Ban等人【11】利用一组共享相似动态的股票,将kNN应用于多资产数据。因此,与单只股票相比,可以减少偏差,提高对时间波动的弹性。隐马尔可夫模型(HMM)也常用于金融时间序列预测。HMM用固定数量的不可观测状态对有限状态机进行编码。假设这些隐藏变量由马尔可夫过程关联,从而允许HMM应用于时间模式识别任务。哈桑(Hassan)[12]通过训练特定股票的HMMmodel,并将过去的时间模式与当前的股票模式相匹配,将HMMs应用于预测股票市场。预测是根据过去事件推断当前价格得出的。决策树[13]和支持向量机[14,15]也被应用于时间序列预测。2.2使用深度学习(Deep LearningDeep Learning,DL)技术的金融时间序列分析成功地应用于一系列问题,例如计算机视觉【16、17】、自动语音识别【18、19】、自然语言处理【20、21、22】、手写识别【23】和生物信息学【24】,表现优于当代最先进的方案。然而,DL在金融时间序列数据中的使用并不普遍。
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2022-6-1 16:48:00
然而,一些DL方案应用于金融数据,利用基于文本的分类、投资组合优化、波动率预测和基于价格的分类。Ronnqvist【25】提出了一种基于新闻文章的DL方法来估计财务风险。公开可用的文本数据用于量化银行相关报告的水平,并对分类员进行培训,将给定的句子归类为痛苦或平静。对于这两个神经网络,第一个神经网络旨在通过学习语义表示来降低维数,而另一个神经网络则被训练来对每个句子的学习表示进行分类。Fehrer和Feuerriegel【26】培训了一名基于文本的分类师,以根据新闻标题预测德国股票回报,并报告了在没有制定交易策略的情况下,对下一个交易日的三级预测准确率为56%。丁[27]研究了一个类似的话题,他利用从头条新闻中提取的结构化信息来预测标普500指数的每日走势。投资组合优化是对投资资产的最佳动态选择,Heaton[28]对此进行了研究,试图预测一个优于生物技术指数IBB的投资组合。为此,使用2012-2016年IBB股票的每周回报数据,对自动编码器进行了培训。索引中的所有股票都是自动编码的,并且选择了和它们的自动编码代表性最相似的股票。熊[29]应用长-短期记忆(LSTM)神经网络对标准普尔500指数的波动性进行建模,使用谷歌股票国内趋势作为市场波动性的指标。
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