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2022-06-11
英文标题:
《Benchmarking Deep Sequential Models on Volatility Predictions for
  Financial Time Series》
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作者:
Qiang Zhang, Rui Luo, Yaodong Yang, Yuanyuan Liu
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最新提交年份:
2018
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英文摘要:
  Volatility is a quantity of measurement for the price movements of stocks or options which indicates the uncertainty within financial markets. As an indicator of the level of risk or the degree of variation, volatility is important to analyse the financial market, and it is taken into consideration in various decision-making processes in financial activities. On the other hand, recent advancement in deep learning techniques has shown strong capabilities in modelling sequential data, such as speech and natural language. In this paper, we empirically study the applicability of the latest deep structures with respect to the volatility modelling problem, through which we aim to provide an empirical guidance for the theoretical analysis of the marriage between deep learning techniques and financial applications in the future. We examine both the traditional approaches and the deep sequential models on the task of volatility prediction, including the most recent variants of convolutional and recurrent networks, such as the dilated architecture. Accordingly, experiments with real-world stock price datasets are performed on a set of 1314 daily stock series for 2018 days of transaction. The evaluation and comparison are based on the negative log likelihood (NLL) of real-world stock price time series. The result shows that the dilated neural models, including dilated CNN and Dilated RNN, produce most accurate estimation and prediction, outperforming various widely-used deterministic models in the GARCH family and several recently proposed stochastic models. In addition, the high flexibility and rich expressive power are validated in this study.
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中文摘要:
波动率是衡量股票或期权价格变动的一个数量,表明金融市场中的不确定性。作为风险水平或变化程度的一个指标,波动性对于分析金融市场非常重要,在金融活动的各种决策过程中都会加以考虑。另一方面,深度学习技术的最新进展表明,在模拟语音和自然语言等顺序数据方面具有强大的能力。在本文中,我们实证研究了最新深度结构对波动率建模问题的适用性,旨在为未来深度学习技术与金融应用之间的结合的理论分析提供经验指导。我们研究了波动率预测任务中的传统方法和深度序列模型,包括卷积网络和递归网络的最新变体,如扩展结构。因此,对2018交易日的1314个每日股票系列进行了真实世界股票价格数据集的实验。评估和比较基于真实世界股票价格时间序列的负对数似然(NLL)。结果表明,扩张的神经模型,包括扩张的CNN和扩张的RNN,能够产生最准确的估计和预测,优于GARCH家族中广泛使用的各种确定性模型和最近提出的几种随机模型。此外,本研究还验证了其高度的灵活性和丰富的表达能力。
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分类信息:

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: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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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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2022-6-11 03:11:24
金融时间序列波动率预测的深度序列模型对标张强+、罗睿+、杨耀东、元元柳美国际集团(股份有限公司)。*摘要波动率是衡量股票或期权价格变动的一个数量,表明金融市场中的不确定性。作为风险水平或变化程度的指标,波动性对于分析金融市场非常重要,在金融活动的各种决策过程中都会考虑到波动性。另一方面,深度学习技术的最新进展表明,它在模拟语音和自然语言等顺序数据方面具有强大的能力。在本文中,我们实证研究了最新深度结构对波动率建模问题的适用性,旨在为未来深度学习技术与金融应用之间的结合提供理论指导。我们研究了波动率预测任务中的传统方法和深度序列模型,包括卷积网络和递归网络的最新变体,如扩展结构。因此,对2018交易日的1314个每日股票序列进行了真实世界股票价格数据集的实验。评估和比较基于真实世界股票价格时间序列的负对数似然(NLL)。结果表明,扩张的神经模型,包括扩张的CNN和扩张的RNN,能够产生最准确的估计和预测,优于GARCH家族中广泛使用的各种确定性模型和最近提出的几种随机模型。
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2022-6-11 03:11:27
此外,本研究还验证了其高灵活性和丰富的表达能力。1简介波动率是衡量股票或期权价格变动的一个数量,表明金融市场中的不确定性。作为风险水平或变化程度的一个指标,波动性在金融市场分析中非常重要,在做出投资决策和优化投资组合之前,应将其考虑在内(Hull,2006)。此外,它本质上是衍生品定价的一个关键变量。因此,在金融研究的许多分支中,波动性的估计都是至关重要的,如投资、风险管理、证券估值和货币政策制定(Poon和Granger,2003)。作为一种定量测量,波动率通常通过固定时间间隔内价格变化的标准差进行量化,例如在一天、一个月或一年内。风险水平与波动幅度大致成正比。我们必须建立合理可靠的波动性模型,以识别金融时间序列中的模式。在设计波动率模型的各种挑战中,一个主要的挑战是确定隐藏随机过程的存在,并描述特定时间跨度内不同变量之间的潜在依赖关系或相互作用。传统方法之一是利用*在NIPS 2018金融服务业人工智能挑战与机遇研讨会上发表。+前两位作者的贡献相等。
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2022-6-11 03:11:30
给刘媛媛的信件:<媛媛。liu@aig.com>.第32届神经信息处理系统会议(NIPS 2018),加拿大蒙特塞拉。领域知识,用于选择波动率模型的特征,并根据对历史数据的观察和任务的规定,对模型施加假设和约束。值得注意的例子包括自回归条件异方差(ARCH)模型(Engle,1982)及其扩展,广义ARCH(GARCH)(Bollerslev,1986),该模型利用自回归操作来提取许多时间序列内的时变波动性。自上述两个模型出现以来,GARCH模型家族一直在不断扩展。作为GARCH模型家族的替代,这类随机波动率(SV)模型考虑时间序列的方差遵循某种隐藏的随机过程(Hulland White,1987)。Heston(Heston,1993)在Ornstein-Uhlenbeck过程之后引入了一个具有随机波动性的连续时间模型,该模型有助于导出期权定价的封闭式解。Avellaneda等人(Avellaneda和Paras,1996)使用波动率带对异质性进行建模,并在最坏的波动率情景下修正解决方案。由于连续时间动力学的时间离散化有时会导致偏离系统的原始轨迹,这些连续时间模型很少用于预测,因为预测任务中的时间步长总是离散的。因此,对于实际预测而言,以离散时间方式呈现的规则空间序列(如股票或期权的每日价格)的规范模型(Jacquier et al.,2002;Kim et al.,1998)非常有趣。
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2022-6-11 03:11:33
虽然这些方法在理论上是合理的,但它们需要相当强大的假设,可能涉及到要调查的时间序列的细节,因此如果没有全面的检查,就很难进行分析。深度学习的进展在许多研究领域都取得了巨大的成功,例如instanceimage识别(Krizhevsky et al.,2012;He et al.,2016)、语音识别(Chorowski et al.,2015)、机器翻译(Bahdanau et al.,2014;Luong et al.,2015)和图像或文本生成模型(Graves,2013;Kingma and Welling,2013;Rezende et al.,2014;Gregor et al.,2015)。深度学习技术本质上是创造性地开发具有各种复杂结构和不同非线性激活函数的深度神经网络,作为一种高度灵活的非线性模型,以实现目标函数。特别是,对于顺序学习,Chung等人(Chung等人,2015)和Fraccaro等人(Fraccaro等人,2016)提出了顺序建模的随机递归结构,其中不确定性在一定程度上由神经网络内的随机层维持。根据随机波动率模型的最新进展,已经做出了一些努力,将其他领域的深度学习技术的成功整合到波动率建模中,如随机回归神经网络随机波动率模型和Luo等人的变分推理(Luo等人,2018)。其核心特性是,它采用完全数据驱动的方法,以尽可能少的外部输入来确定配置:通过利用随机模型和递归神经网络(RNN),提出了一种随机波动率的神经网络重构。在本文中,我们实证研究了最新深层结构对波动率建模问题的适用性。
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2022-6-11 03:11:36
我们在波动率预测方面对传统方法和深度序列模型进行了基准测试。此外,还对真实的股票价格数据集进行了实验。结果表明,扩张的神经模型,包括扩张的CNN和扩张的RNN,在平均负对数似然(NLL)上优于GARCH家族中广泛使用的各种确定性模型和最近提出的几种随机模型,能够产生更精确的估计和预测。因此,高度灵活性和丰富的表达能力得到了验证。2自波动率模型建立以来,相关工作已经持续了数十年(Engle和Patton,2001)。在这几十年的研究中,波动率建模被证明是金融市场中准确预测的有效技术(Andersen和Bollerslev,1998)。因此,提出了许多模型。波动率建模的一个显著例子是诺贝尔奖获得者模型——自回归条件异方差(ARCH)模型(Engle,1982):它能够准确识别各种类型时间序列中的时变波动率特征。除了ARCH模型外,基于波动率建模的随机过程,出现了大量不同的工作(Bollerslev et al.,1994)。最著名的是Bollerslev的广义ARCH模型(Bollerslev,1986),该模型推广了自回归条件异方差(GARCH)模型,从而类似于通过在当前条件方差估计中引入过去的条件变量,将自回归(AR)模型扩展到自回归滑动平均(ARMA)模型。Engle和Kroner(Engle和Kroner,1995)展示了联立方程系统中多元GARCHmodel公式和估计的理论结果。
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