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2022-06-10
英文标题:
《Parameter Learning and Change Detection Using a Particle Filter With
  Accelerated Adaptation》
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作者:
Karol Gellert and Erik Schl\\\"ogl
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最新提交年份:
2018
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英文摘要:
  This paper presents the construction of a particle filter, which incorporates elements inspired by genetic algorithms, in order to achieve accelerated adaptation of the estimated posterior distribution to changes in model parameters. Specifically, the filter is designed for the situation where the subsequent data in online sequential filtering does not match the model posterior filtered based on data up to a current point in time. The examples considered encompass parameter regime shifts and stochastic volatility. The filter adapts to regime shifts extremely rapidly and delivers a clear heuristic for distinguishing between regime shifts and stochastic volatility, even though the model dynamics assumed by the filter exhibit neither of those features.
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中文摘要:
本文提出了一种粒子滤波器的构造方法,它结合了遗传算法的元素,以实现估计后验分布对模型参数变化的加速适应。具体而言,该过滤器设计用于在线顺序过滤中的后续数据与基于当前时间点的数据进行后验过滤的模型不匹配的情况。所考虑的例子包括参数状态变化和随机波动性。该过滤器对制度变迁的适应速度非常快,并提供了一种明确的启发式方法,用于区分制度变迁和随机波动性,即使过滤器假设的模型动力学没有表现出这两种特征。
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分类信息:

一级分类:Statistics        统计学
二级分类:Machine Learning        机器学习
分类描述:Covers machine learning papers (supervised, unsupervised, semi-supervised learning, graphical models, reinforcement learning, bandits, high dimensional inference, etc.) with a statistical or theoretical grounding
覆盖机器学习论文(监督,无监督,半监督学习,图形模型,强化学习,强盗,高维推理等)与统计或理论基础
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一级分类:Computer Science        计算机科学
二级分类:Computational Engineering, Finance, and Science        计算工程、金融和科学
分类描述:Covers applications of computer science to the mathematical modeling of complex systems in the fields of science, engineering, and finance. Papers here are interdisciplinary and applications-oriented, focusing on techniques and tools that enable challenging computational simulations to be performed, for which the use of supercomputers or distributed computing platforms is often required. Includes material in ACM Subject Classes J.2, J.3, and J.4 (economics).
涵盖了计算机科学在科学、工程和金融领域复杂系统的数学建模中的应用。这里的论文是跨学科和面向应用的,集中在技术和工具,使挑战性的计算模拟能够执行,其中往往需要使用超级计算机或分布式计算平台。包括ACM学科课程J.2、J.3和J.4(经济学)中的材料。
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一级分类:Computer Science        计算机科学
二级分类:Machine Learning        机器学习
分类描述:Papers on all aspects of machine learning research (supervised, unsupervised, reinforcement learning, bandit problems, and so on) including also robustness, explanation, fairness, and methodology. cs.LG is also an appropriate primary category for applications of machine learning methods.
关于机器学习研究的所有方面的论文(有监督的,无监督的,强化学习,强盗问题,等等),包括健壮性,解释性,公平性和方法论。对于机器学习方法的应用,CS.LG也是一个合适的主要类别。
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一级分类:Computer Science        计算机科学
二级分类:Neural and Evolutionary Computing        神经与进化计算
分类描述:Covers neural networks, connectionism, genetic algorithms, artificial life, adaptive behavior. Roughly includes some material in ACM Subject Class C.1.3, I.2.6, I.5.
涵盖神经网络,连接主义,遗传算法,人工生命,自适应行为。大致包括ACM学科类C.1.3、I.2.6、I.5中的一些材料。
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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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2022-6-10 03:51:06
使用加速适应的粒子过滤器进行参数学习和变化检测Karol Gellert*和Erik Schl¨ogl**悉尼理工大学定量金融研究中心2018年第15期摘要本文介绍了粒子过滤器的构造,该过滤器包含了遗传算法激发的元素,为了实现估计后验分布对模型参数变化的加速适应。具体而言,过滤器设计用于在线顺序过滤中的后续数据与基于当前时间点的数据后过滤模型不匹配的情况。所考虑的例子包括参数状态变化和随机波动性。过滤器对制度变迁的适应速度极快,并提供了一种明确的启发式方法,用于区分制度变迁和随机波动性,即使过滤器假设的模型动力学没有表现出这两种特征。1简介在理想情况下,使用一个规格良好的模型需要从历史数据中估计模型参数,然后应用这些参数的模型,即样本外。事实上,大部分金融领域的实证学术文献都采用了这种方法。然而,从业者对模型的使用,尤其是对衍生金融产品相对于流动交易市场工具观察价格的定价和风险管理,通常倾向于偏离这一理想。模型“校准”优先于经验一致性,即选择一组流动交易的市场工具(可能包括流动交易的衍生品)作为“校准工具”,确定模型参数以使这些工具的模型价格尽可能接近给定时间点的观察市场价格。
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2022-6-10 03:51:08
一旦这些市场价格发生变化,模型参数(假设为常数,或在大多数情况下,以已知的确定性方式变化)将重新校准,从而与模型假设相矛盾。通过扩展状态空间(例如,通过制度转换或随机波动率模型)来“合法化”这些参数变化,从而改变而不是解决问题:例如,在随机波动率的情况下,波动率成为状态变量而不是模型参数,并且可以随机演变,但仓促波动过程本身的参数被认为是时不变的。增加模型复杂性的限制是由数学可处理性和模型的实用性相结合决定的。结果表明,实证研究与模型在实践中的应用存在一定差距。有鉴于此,我们提出了一种切实可行的方法,即自适应粒子过滤器,该过滤器能够快速检测假设模型和数据之间的差异,包括参数变化和模型规格错误。粒子滤波是一种顺序蒙特卡罗方法,因其灵活性、广泛适用性和易于实施而广受欢迎。粒子过滤器的起源广泛归因于Gordon、Salmond和Smith(1993),他们的方法仍然是最普遍的过滤方法。这是一种在线过滤技术,非常适合在实时环境中分析流式金融数据。它试图通过一组离散的采样值来近似潜在(未观察到的)动态状态和/或模型参数的后验分布,其中这些采样值被称为“粒子”有关粒子过滤的更全面介绍,请参见:Chen等人。
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2022-6-10 03:51:12
(2003)为一般介绍和历史观点;Johannes和Polson(2009年)、Lopes和Tsay(2011年)以及Creal(2012年)对金融相关的评论;Andrieu、Doucet、Singh和Tadic(2004)、Capp'e、Godsill和Moulines(2007)、Chopin、Iacobucci、Marin、Mengersen、Robert、Ryder和Sch¨afer(2011)、Kantas、Doucet、Singh和Maciejowski(2009)以及Kantas、Doucet、Singh、Maciejowski和Chopin(2015)的参数估计技术。Del Moral和Doucet(2014)对理论观点进行了概括,并在Del Moral(2004、2013)中进行了深入探讨。基本粒子滤波算法受粒子贫化的影响,粒子贫化可以广义地描述为随着观测数量的增加,零加权粒子的数量增加,从而导致可用于后验估计的粒子减少。大多数当代粒子过滤器的一个关键特点是处理粒子贫化问题的方法,这仍然是研究人员关注的焦点。提出了多种技术作为解决方案,主要方法有:根据斯托维克(2002)、约翰内斯和波尔森(2007)、波尔森、斯特劳德和穆勒(2008)以及卡瓦略、约翰内斯、洛佩斯和波尔森(2010),使用有效的统计数据;根据Andrieu、Doucet和Tadic(2005)和Yang、Xing、Shi和Pan(2008)最大化似然函数;以及West(1993a、1993b)、Liu和West(2001)、Carvalho和Lopes(2007)、Flury和Shephard(2009)以及Smith和Hussain(2012)提出的随机扰动或核方法。Gordon et al.(1993)在动态潜态估计的背景下首次提出的随机扰动背后的思想是,通过在静态参数中引入一种特殊的动力学,点估计变得略微分散,从而有效地降低后验分布并减少退化问题。
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2022-6-10 03:51:15
这是由于艺术动态嵌入到估算中而导致损失准确性的成本。部分出于这个问题的动机,Liu和West(2001)引入了一种具有收缩方差的随机核,这是一种允许平滑过渡后验的机制,但离散度随着后验分布的收敛而降低。Flury和Shephard(2009)提出的方法是这种方法的另一个例子,在重采样阶段之前对SIR滤波器引入扰动,以便从已经平滑的分布中提取新样本,避免破坏算法的渐近特性。这些方法的一个共同主题是假设参数在观察期内是固定的,而我们将在实践者频繁重新校准金融市场模型的务实(且有些自相矛盾)前提下进行操作:模型参数是固定的,直到它们改变。为此,我们将随机扰动的思想应用于更一般的参数检测滤波器,追求与Nemeth、Fearnhead和Mihaylova(2014)相似的目标,他们开发了一种用于估计动态变化参数的粒子滤波器。这类问题通常是由跟踪机动目标引起的,这可能是对金融市场模型的一个恰当比喻,该模型需要随着时间的推移反复重新校准模型参数。我们对文献的贡献是引入了一种粒子过滤器,该过滤器具有加速适应能力,专为在线顺序过滤中的后续数据与基于当前时间点的数据进行后滤波的模型不匹配的情况而设计。这包括模型规格错误以及状态突然变化或参数快速变化的情况。
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2022-6-10 03:51:18
所提出的滤波器是在线参数估计方法的扩展,通过随机扰动实现平滑。加速适应是通过在随机扰动参数中引入动态,允许粒子特定扰动方差来实现的;这与重新选择生产相结合,如果需要,可以将其解释为对模型制度变化的估计,但对模型制度的数量和性质仍不可知。粒子过滤器已应用于估计注册表-切换模型,例如Carvalho和Lopes(2007)以及Bao、Chiarella和Kang(2012)。另见Nemeth、Fearnhead、Mihaylova和Vorley(2012)。一种遗传算法,允许快速适应数据中的不匹配或动态变化。之前已经注意到粒子滤波和遗传算法之间的相似性,例如Smith和Hussain(2012),他们在SIR滤波中使用遗传算法变异作为重采样步骤。我们加强了粒子过滤器的遗传算法,通过利用随机扰动来检测并快速适应模型和实现动态之间的任何差异,在某种意义上采取了与文献中寻求控制随机扰动的方法相反的方向,以消除假定固定参数估计中的偏差。这种方法使我们找到了一个有用的指标,即数据何时发出模型参数变化的信号。该启发式度量的有效性基于这样一个通知,即在完美模型规范的情况下,不需要额外的参数“学习”。我们展示了该指标如何在不使用高度复杂的模型(即假设随机状态变量的模型,其中较简单的模型使用模型参数)的情况下,为描述经验基础动态提供有用的信息。
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