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2022-06-10
英文标题:
《Stock Price Correlation Coefficient Prediction with ARIMA-LSTM Hybrid
  Model》
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作者:
Hyeong Kyu Choi
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最新提交年份:
2018
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英文摘要:
  Predicting the price correlation of two assets for future time periods is important in portfolio optimization. We apply LSTM recurrent neural networks (RNN) in predicting the stock price correlation coefficient of two individual stocks. RNNs are competent in understanding temporal dependencies. The use of LSTM cells further enhances its long term predictive properties. To encompass both linearity and nonlinearity in the model, we adopt the ARIMA model as well. The ARIMA model filters linear tendencies in the data and passes on the residual value to the LSTM model. The ARIMA LSTM hybrid model is tested against other traditional predictive financial models such as the full historical model, constant correlation model, single index model and the multi group model. In our empirical study, the predictive ability of the ARIMA-LSTM model turned out superior to all other financial models by a significant scale. Our work implies that it is worth considering the ARIMA LSTM model to forecast correlation coefficient for portfolio optimization.
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中文摘要:
预测未来时期两种资产的价格相关性在投资组合优化中非常重要。我们应用LSTM递归神经网络(RNN)预测两支股票的股价相关系数。RNN能够理解时间依赖关系。LSTM单元的使用进一步增强了其长期预测特性。为了在模型中同时包含线性和非线性,我们也采用了ARIMA模型。ARIMA模型过滤数据中的线性趋势,并将残值传递给LSTM模型。ARIMA LSTM混合模型与其他传统预测财务模型(如全历史模型、常数相关模型、单指数模型和多组模型)进行了对比测试。在我们的实证研究中,ARIMA-LSTM模型的预测能力在很大程度上优于所有其他金融模型。我们的工作表明,ARIMA LSTM模型用于预测投资组合优化的相关系数是值得考虑的。
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分类信息:

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:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Portfolio Management        项目组合管理
分类描述:Security selection and optimization, capital allocation, investment strategies and performance measurement
证券选择与优化、资本配置、投资策略与绩效评价
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2022-6-10 09:16:04
ARIMA LSTMHybrid ModelHyeong Kyu Choi,B.A学生部股票价格相关系数预测。韩国大学工商管理学院,Koreaimhgchoi@korea.ac.krAbstractPredicting两种资产在未来时间段的价格相关性在投资组合优化中很重要。我们将LSTM递归神经网络(RNN)应用于预测两支独立股票的股价相关系数。RNN能够理解时间依赖关系。LSTM细胞的使用进一步增强了其长期预测特性。为了在模型中同时包含线性和非线性,我们还采用了ARIMAmodel。ARIMA模型过滤数据中的线性趋势,并将残值传递给LSTM模型。ARIMA-LSTM混合模型与其他传统预测财务模型(如全历史模型、常数相关模型、单指数模型和多组模型)进行了对比测试。在我们的实证研究中,阿里玛LSTM模型的预测能力在很大程度上优于所有其他金融模型。我们的工作表明,值得考虑ARIMALSTM模型来预测投资组合优化的相关系数。关键词–递归神经网络、长-短期记忆细胞、ARIMAmodel、股票相关性系数、投资组合优化内容1简介12用于相关性预测的各种金融模型22.1完整历史模型。32.2常数相关模型。32.3单指数模型。42.4多组模型。43 ARIMA-LSTM混合模型53.1 ARIMA模型部门。63.2 LSTM模型扇区。
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2022-6-10 09:16:07
74研究方法104.1 ARIMA。104.1.1数据。104.1.2模型装配。114.1.3算法。134.2 LSTM。134.2.1数据。134.2.2模型培训。134.2.3评估。154.2.4算法。175结果和评估176结论20附录21A 150标准普尔500股票21B LSTM模型源代码22ii1简介在构建和选择投资组合时,对其预期收益和风险的评估被视为底线。马科维茨在其论文《投资组合选择》(1952)中介绍了现代投资组合理论,该理论提出了量化投资组合回报和风险的方法。利用导出的收益和风险,我们绘制了有效边界,即连接所有预期收益和风险组合的曲线,从而产生最高的收益风险比。然后,投资者根据其风险承受能力,在有效前沿选择投资组合。然而,有人对马科维茨的假设提出了批评。其中之一是用于衡量风险的相关系数是恒定不变的。根据Francois Chesnay和Eric Jondeau对相关系数的实证研究,在金融动荡时期,股票市场的价格往往具有正相关性[6]。这意味着任何两项资产的相关性也可能根据财务状况偏离平均历史相关系数;因此,相关性不稳定。
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2022-6-10 09:16:10
弗兰克·法博齐(FrankFabozzi)、弗朗西斯·古普塔(FrancisGupta)和哈里·马科维茨(HarryMarkowitz)本人也在他们的论文《现代投资组合理论的遗产》(the Legacy of Modern Portfolio Theory)(2002)[7]中讨论了现代投资组合理论的缺陷。认识到完整的历史相关性系数评估指标存在这样的缺陷,已经设计了许多相关性系数预测模型。一种替代方法是常数相关模型,该模型将所有资产对的相关性设置为等于投资组合中资产所有相关系数的平均值[3]。其他一些预测模型包括多组模型和单指数模型。我们将在第2部分“相关性预测的各种金融模型”中介绍这些模型。虽然有许多财务和统计方法可以估计未来的相关性,但很少有人使用神经网络来完成这项任务。神经网络经常被用来预测未来的股票回报,并产生了值得注意的结果。考虑到股票相关性数据也可以表示为时间序列数据——通过滚动时间窗口导出相关性系数数据集——可以预期神经网络在预测未来相关性系数方面的应用也会取得成功的结果。我们没有通过预测个别资产回报来计算相关系数,而是直接对相关系数值本身进行预测。Y、 Yoon,G.Swales(1991)[18];A、 N.Refenes等人(1994年)[1];K、 Kamijo,T.Tanigawa(1990)[11];M、 Dixon et al.(2017)[12]在本文中,我们提出了ARIMA和神经网络的混合模型,以预测在标准普尔500公司中随机选择的股票对的未来相关系数。
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2022-6-10 09:16:13
该模型采用具有长-短期记忆单元的theRecurrent神经网络(为方便起见,在本文的其余部分,使用该单元的模型将被称为LSTM)。为了更好地预测时间序列趋势,我们还使用ARIMA模型。在第一阶段,ARIMA模型捕捉时间序列数据中的线性趋势。然后,LSTM模型试图捕捉前一阶段输出的剩余值中的非线性。Peter Zhang的文献[19]讨论了这种ARIMA和神经网络混合模型,James Hansen和Ray Nelsonon对各种时间序列数据进行了实证研究[10]。这些文献中使用的模型架构与本文中演示的不同。我们只关注混合模型的多功能预测潜力,以捕获线性和非线性。进一步的模型细节将在第3部分“ARIMA-LSTM混合模型”中详细阐述。在最终评估步骤中,ARIMA-LSTM混合模型将在训练步骤中未涉及的两个时间段上进行测试。本研究的布局和方法将在第4部分“研究方法”中详细讨论。本节还将探讨这些数据。然后将该模型的性能与完整历史模型以及第2部分介绍的其他常用预测模型的性能进行比较。最后,将在第5部分“结果与评估”中总结和评估结果。2相关性预测的各种财务模型相关性预测的完整历史模型的不精确性已在很大程度上得到承认[6,7]。有很多人试图弥补预测失误。在本节中,我们将讨论其他三种常用的模型,以及完整的历史模型;Elton等人在文献中引用了其中三个。
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2022-6-10 09:16:16
(1978)[3]——Elton等人(1977)[5]的另一篇论文中介绍了全历史模型、恒常相关模型、单指数模型和多组模型。2.1全历史模型全历史模型是实现投资组合相关性估计的最简单方法。该模型采用过去的相关值来预测未来的相关系数。也就是说,未来某一时间段内两项资产的相关性预计等于过去某一时期的相关性值[3]。^ρ(t)ij=ρ(t-1) ij(1)i,j:相关系数矩阵中的资产指数然而,与其他等效模型相比,该模型的预测质量相对较差,因此受到批评。2.2常数相关模型常数相关模型假设完整的历史模型仅包含平均相关系数的信息【3】。平均相关系数的任何偏差都被视为随机噪声;将每对资产的相关性估计为给定投资组合中所有资产对的平均相关性是很有效的。因此,应用常数相关模型,单个投资组合中的所有资产都具有相同的相关系数。ρ(t)ij=Xi>jρ(t-1) ijn(n- 1) /2(2)i,j:相关系数矩阵中的资产指数xn:投资组合中的资产数量2.3单指数模型单指数模型假定资产回报率与“单指数”即市场回报率系统地移动[3]。为了量化关于市场回报的系统运动,我们需要指定市场回报本身。我们称这种规格为“市场模型”,这是由H.M.设计的。
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