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2022-06-14
英文标题:
《Bitcoin Price Prediction: An ARIMA Approach》
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作者:
Amin Azari
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最新提交年份:
2019
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英文摘要:
  Bitcoin is considered the most valuable currency in the world. Besides being highly valuable, its value has also experienced a steep increase, from around 1 dollar in 2010 to around 18000 in 2017. Then, in recent years, it has attracted considerable attention in a diverse set of fields, including economics and computer science. The former mainly focuses on studying how it affects the market, determining reasons behinds its price fluctuations, and predicting its future prices. The latter mainly focuses on its vulnerabilities, scalability, and other techno-crypto-economic issues. Here, we aim at revealing the usefulness of traditional autoregressive integrative moving average (ARIMA) model in predicting the future value of bitcoin by analyzing the price time series in a 3-years-long time period. On the one hand, our empirical studies reveal that this simple scheme is efficient in sub-periods in which the behavior of the time-series is almost unchanged, especially when it is used for short-term prediction, e.g. 1-day. On the other hand, when we try to train the ARIMA model to a 3-years-long period, during which the bitcoin price has experienced different behaviors, or when we try to use it for a long-term prediction, we observe that it introduces large prediction errors. Especially, the ARIMA model is unable to capture the sharp fluctuations in the price, e.g. the volatility at the end of 2017. Then, it calls for more features to be extracted and used along with the price for a more accurate prediction of the price. We have further investigated the bitcoin price prediction using an ARIMA model, trained over a large dataset, and a limited test window of the bitcoin price, with length $w$, as inputs. Our study sheds lights on the interaction of the prediction accuracy, choice of ($p,q,d$), and window size $w$.
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中文摘要:
比特币被认为是世界上最有价值的货币。除了价值极高之外,其价值也经历了急剧增长,从2010年的1美元左右增长到2017年的18000美元左右。近年来,它在包括经济学和计算机科学在内的多个领域引起了相当大的关注。前者主要研究其对市场的影响,确定其价格波动背后的原因,并预测其未来价格。后者主要关注其脆弱性、可扩展性和其他技术加密经济问题。在此,我们旨在通过分析3年期的价格时间序列,揭示传统自回归综合移动平均(ARIMA)模型在预测比特币未来价值方面的有用性。一方面,我们的实证研究表明,这种简单的方案在时间序列行为几乎不变的子时段是有效的,尤其是当它用于短期预测时,例如1天。另一方面,当我们尝试将ARIMA模型训练到一个3年的周期,在此期间比特币价格经历了不同的行为,或者当我们尝试将其用于长期预测时,我们观察到它引入了很大的预测误差。特别是,ARIMA模型无法捕捉价格的剧烈波动,例如2017年底的波动。然后,它要求提取更多的特征,并与价格一起使用,以便更准确地预测价格。我们使用ARIMA模型进一步研究了比特币价格预测,该模型在一个大型数据集上进行训练,并以长度为$w$的比特币价格有限测试窗口作为输入。我们的研究揭示了预测精度、选择(p、q、d$)和窗口大小(w$)之间的相互作用。
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分类信息:

一级分类:Computer Science        计算机科学
二级分类:Social and Information Networks        社会和信息网络
分类描述:Covers the design, analysis, and modeling of social and information networks, including their applications for on-line information access, communication, and interaction, and their roles as datasets in the exploration of questions in these and other domains, including connections to the social and biological sciences. Analysis and modeling of such networks includes topics in ACM Subject classes F.2, G.2, G.3, H.2, and I.2; applications in computing include topics in H.3, H.4, and H.5; and applications at the interface of computing and other disciplines include topics in J.1--J.7. Papers on computer communication systems and network protocols (e.g. TCP/IP) are generally a closer fit to the Networking and Internet Architecture (cs.NI) category.
涵盖社会和信息网络的设计、分析和建模,包括它们在联机信息访问、通信和交互方面的应用,以及它们作为数据集在这些领域和其他领域的问题探索中的作用,包括与社会和生物科学的联系。这类网络的分析和建模包括ACM学科类F.2、G.2、G.3、H.2和I.2的主题;计算应用包括H.3、H.4和H.5中的主题;计算和其他学科接口的应用程序包括J.1-J.7中的主题。关于计算机通信系统和网络协议(例如TCP/IP)的论文通常更适合网络和因特网体系结构(CS.NI)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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2022-6-14 11:17:00
比特币价格预测:ARIMA方法阿明·阿扎里克特皇家理工学院,电子邮件:aazari@kth.seAbstract-比特币被认为是世界上最有价值的货币。除了价值极高之外,其价值也经历了急剧增长,从2010年的1美元左右增长到2017年的18000美元左右。近年来,它在包括经济学和计算机科学在内的多个领域引起了广泛关注。前者主要侧重于研究其对市场的影响,确定其价格波动背后的原因,并预测其未来价格。后者主要关注其漏洞、可扩展性和其他技术加密经济问题。在这里,我们旨在通过分析3年时间段内的价格时间序列,揭示传统自回归综合移动平均(ARIMA)模型在预测比特币未来价值方面的有用性。一方面,我们的实证研究表明,这种简单的方案在时间序列行为几乎不变的子周期内是有效的,尤其是当它用于短期预测时,例如1天。另一方面,当我们试图将ARIMA模型训练到一个3年长的时期,在此期间比特币价格经历了不同的行为,或者当我们尝试使用它进行长期预测时,我们观察到它会产生很大的预测误差。特别是,ARIMA模型无法捕捉价格的剧烈波动,例如2017年底的波动性。然后,它要求提取更多的特征,并与价格一起使用,以便更准确地预测价格。我们使用ARIMA模型进一步研究了比特币价格预测,该模型在一个大型数据集上进行训练,并使用长度为w的有限比特币价格测试窗口作为输入。
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2022-6-14 11:17:03
我们的研究揭示了预测准确性、选择(p、q、d)和窗口大小(w.I.)之间的相互作用。简介传统上,社会上最富有的人的平均年龄超过60岁[1]。信息和通信技术(ICT)的指数级增长不仅改变了我们的许多信仰、习惯和传统,还带来了新一波的年轻亿万富翁。2009年推出的比特币初值约为1美元,没有人预测,8年后比特币将超过之前的所有纪录,达到令人难以置信的18000美元。由于比特币价格的快速上涨及其随后的价格修正,即价格在大幅上涨后下跌,许多经济学家和计算机科学家试图探索比特币价格的时间序列[2-4]。我们在这封信中的重点是研究传统自回归综合移动平均(ARIMA)模型在比特币价格预测中的应用。ARIMA在文献中被广泛用于预测平稳数据集,例如参考文献[5]及其参考文献。最近,文献[6]研究了ARIMA在比特币价格预测中的应用,结果表明,一个递归神经网络模型(RNN),再加上额外的数据,如推特的hashtagscan,显著优于性能,尤其是在长期预测中。[6]有趣的发现在于,在短时间内,ARIMA的表现优于SRNN,这两种方法都适用于单一输入,即比特币的价格。考虑到与神经网络相关的计算复杂性,以及使用ARIMA模型获得的结果的可解释性,在此我们旨在进一步研究使用ARIMA模型预测比特币价格的一天预测。
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2022-6-14 11:17:11
更具体地说,我们旨在研究训练周期的长度、ARIMA参数的选择(p、q、d)和预测时间窗口的长度之间的耦合,即预测窗口后一天的比特币价格。这封信的其余部分如下。在下一节中,我们简要介绍了系统模型并阐述了问题。在第三节中,我们介绍了解决问题的方法。第四节介绍了绩效评估结果。第五节给出了结束语。二、系统模型图。1表示自2015年9月1日起三年内比特币(美元)的收盘价。研究问题在于在该数据集上训练一个ARIMA(p,q,d)预测值,这样,给定一个长度为w的时间窗口,该窗口后1天的预测误差最小。这里,p q、d和ARIMA预测因子的系数是自由度。三、 基于ARIMA的价格预测本节包括我们解决此问题的方法。A、 数据集的预处理:使数据平稳首先,使用ARIMA模型要求数据集保持平稳。首先查看数据集(图1)表明,它呈指数趋势。取数据的对数(图2),我们仍然观察到数据的增长趋势。特别是,为了测试的简洁,这里省略了自相关函数和偏自相关函数(ACT/PACF),它们代表了价格之间的高度耦合,例如80天左右。这促使我们从差异化转变中获益。采用一阶差分变换(图3),可以观察到数据中的趋势已被移除。平稳性检验还表明,p值非常接近零,并且小于临界值。现在,我们确信数据集已成为信纸。
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2022-6-14 11:17:14
传统上,我们从ACF/PACF中受益,以估算p和q值,而ACF/PACF图(图4)表明,转换数据中存在弱ARMA关系。但是,为什么会发生这种情况?这主要是由于FIG。1: 原始数据分析图。2: 原始数据日志分析事实上,比特币价格在倒立的后半段时间内有不同的行为,单个ARIMA模型无法很好地拟合整个时间段。但在这里,我们没有突破数据集,继续寻找适合整个时间跨度的最佳ARIMAmodel,然而,我们预计其性能将很弱。我们实现了两种识别方法(p、g、d),包括(i)在模型拟合阶段最小化剩余平方和(RSS)的方法,和(ii)在预测阶段最小化均方误差(MSE)的方法。这两种方法已在Python中实现,并可在支持本文的存储库中找到。RSS和MSE方法的相关文件见第2部分。py和零件3。分别为py。formeraims在对p、q和d的可行值进行网格搜索时,将RSS从拟合数据集导出到ARIMAmodel,并报告使RSS最小化的RSS。后者旨在执行网格搜索,以找到能够概括和最小化预测误差的模型。换句话说,这里我们基于数据集训练ARIMA模型。然后,我们生成长度为w的随机时间窗口,并对每个ARIMA模型进行测试,以预测窗口后的第二天。
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2022-6-14 11:17:17
然后,我们选择预测误差最小的模型。在下一节中,我们将比较这两种方案,并按每种方案提出建议的ARIMA模型。数据的预处理使其固定化已经在Python中实现,并且可以在支持本文档的存储库中找到(https://github.com/AminAzari/ARIMA),名称为part1。pyFig公司。3: 原始数据的日志差异分析图。4: ACT和PACF曲线分析IV。性能评估在本节中,我们比较了基于RSS的方法和基于MSE的方法的性能。图5表示了ARIMA(p,q,d)模型指数的函数theRSS结果。每个(p,q,d)元组的索引由f或loopon p确定∈ {0,···,9},q∈ {0、···、9}和d∈ {0, · · · , 2}. E、 g.,(0,0,0)用0表示,(0,0,1)用1表示。Nan值对应于p≤ q、 或者当(p,q,d)不能进行ARIMA预测时。最小报告的DRS为0.002,由(8,8,1)实现,即指数265。图6表示当测试窗口大小为w=9时,不同(p、q、d)配置的MSE结果。时间窗口的位置已经随机选择了50次,并且对于每个选择,已经执行了40个表示。这里可以看到,实现最小RSS值的ARIMA(8,8,1)实现的MSE几乎是最小可实现MSE的100倍(通过索引125的ARIMA(4,2,1),如图6所示)。为了进一步了解图6中大型报告MSE的来源,我们还描述了时间窗口不同位置的MSE水平,即2015年9月至2018年不同日期的预测。图7显示了自2015年9月1日起,MSE值作为天数的函数。有人认为,最大经验的MSE与2017年比特币价格的波动有关。
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