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Avances en la predicción de precios de acciones a múltiples pasos

Un nuevo modelo mejora la precisión de la predicción de precios de acciones a largo plazo.

― 7 minilectura


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Predecir precios de acciones es una tarea clave en finanzas. Los inversores y las instituciones necesitan saber cómo cambiarán los precios con el tiempo para tomar buenas decisiones sobre comprar y vender. Predicciones precisas pueden ayudar a gestionar riesgos y maximizar ganancias. Este artículo habla de un nuevo enfoque para predecir precios de acciones a lo largo de múltiples días, conocido como Predicción de múltiples pasos.

Importancia de la Predicción de Precios de Acciones de Múltiples Pasos

Las predicciones de precios a largo plazo son esenciales por varias razones. Las instituciones financieras dependen de ellas para fijar precios de productos financieros complejos. Los bancos necesitan gestionar riesgos asociados a sus inversiones. Además, las regulaciones a menudo requieren que los inversores mantengan sus activos durante varios días antes de vender para evitar causar interrupciones en el mercado.

Sin embargo, predecir precios de acciones durante múltiples días no es fácil. Los datos del mercado de acciones son altamente impredecibles, lo que hace que los modelos estándar tengan dificultades para ofrecer pronósticos confiables. Muchos métodos actuales solo se enfocan en predecir precios para un día, lo cual es menos útil para la planificación a largo plazo.

Desafíos en la Predicción de Múltiples Pasos

Dos desafíos importantes destacan en la predicción de precios de acciones de múltiples pasos:

  1. Alta Impredecibilidad: Los precios de las acciones cambian con frecuencia y de manera aleatoria. Esta aleatoriedad significa que los modelos tradicionales luchan para hacer predicciones precisas durante varios días.

  2. Ruido en el Precio Objetivo: Al intentar predecir precios para varios días, los datos pueden ser ruidosos, lo que complica aún más la previsión precisa. Si los datos usados para entrenar los modelos de predicción contienen demasiado ruido, se vuelve difícil para el modelo funcionar bien cuando necesita hacer predicciones.

Solución Propuesta: Modelo Diffusion-VAE

Para abordar estos desafíos, se propone un nuevo modelo llamado Diffusion-VAE (D-Va) que combina dos técnicas avanzadas:

  • Autoencoders Variacionales Jerárquicos (VAE): Esto ayuda a entender y analizar los patrones complejos en los datos de precios de acciones. Permite que el modelo aprenda de factores ocultos que afectan los precios.

  • Técnicas Probabilísticas de Difusión: Este método agrega gradualmente ruido aleatorio a los datos, ayudando al modelo a aprender cómo pueden variar los precios de las acciones. Al incluir ruido durante el entrenamiento, el modelo se vuelve mejor para lidiar con la impredecibilidad.

Cómo Funciona el Modelo D-Va

El modelo D-Va opera de la siguiente manera:

  1. Secuencia de Entrada: El modelo comienza con una serie de datos de precios de acciones durante un número determinado de días.

  2. Agregar Ruido: A través de una serie de pasos, se agrega ruido aleatorio a los datos de entrada. Esto ayuda al modelo a entender cómo podrían comportarse los precios de las acciones de forma impredecible.

  3. Entrenamiento con VAE Jerárquico: Usando los datos ruidosos, el componente VAE jerárquico aprende a generar predicciones sobre precios futuros.

  4. Aumento de la Secuencia Objetivo: Para mejorar aún más el modelo, la serie de precios objetivo (los precios que queremos predecir) también se modifica con ruido. Esto significa que tanto los datos de entrada como los de salida contienen variaciones.

  5. Proceso de Eliminación de Ruido: Finalmente, se utiliza un proceso para "limpiar" las predicciones, reduciendo el ruido restante del resultado final. Este paso busca hacer las predicciones más precisas.

Validación del Modelo D-Va

Para evaluar qué tan bien funciona el modelo D-Va, se realizaron pruebas exhaustivas usando datos reales de precios de acciones. Estas pruebas incluyeron:

  • Comparar el modelo D-Va con métodos existentes, incluidos métodos estadísticos tradicionales y otras técnicas de aprendizaje profundo.
  • Utilizar múltiples conjuntos de datos que cubren diferentes períodos de tiempo y conjuntos de acciones para asegurar que los resultados fueran confiables.

Los resultados mostraron que D-Va superó a otros modelos en términos de precisión y consistencia en las predicciones.

Beneficios del Modelo D-Va en Configuraciones Prácticas

Uno de los principales usos del modelo D-Va es en la creación de carteras de acciones. Una cartera de acciones es una colección de inversiones elegidas para lograr un cierto objetivo financiero, como maximizar retornos o minimizar riesgos. Las predicciones de múltiples pasos proporcionadas por D-Va permiten a los inversores ver cómo podrían desempeñarse sus inversiones con el tiempo, lo cual es útil para tomar decisiones informadas.

Optimización de Carteras

Con el modelo D-Va, los inversores pueden aplicar el método de optimización de media-varianza de Markowitz para formar carteras. Este método implica equilibrar los rendimientos esperados con el riesgo. Al predecir movimientos de precios durante varios días, D-Va ayuda a los inversores a tomar mejores decisiones sobre qué acciones incluir en sus carteras.

Medición de Rendimiento

Para medir la efectividad de las carteras formadas utilizando las predicciones de D-Va, se utiliza una métrica conocida como el Ratio de Sharpe. Este ratio da una idea de cuánto retorno proporciona una inversión en comparación con su riesgo. Los resultados mostraron que las carteras creadas con las predicciones de D-Va tuvieron un buen desempeño, superando a menudo a las formadas con otros modelos.

Comparación con Métodos Existentes

El modelo D-Va fue comparado con varios métodos de pronóstico populares para evaluar su rendimiento. Aquí algunos hallazgos clave:

  • Modelos Estadísticos: Métodos tradicionales como el Promedio Móvil Integrado Autorregresivo (ARIMA) mostraron resultados decentes pero lucharon con datos ruidosos, especialmente en plazos más largos. D-Va consistentemente entregó un mejor rendimiento.

  • Modelos de Aprendizaje Profundo: Otras técnicas avanzadas, como los modelos basados en Atención, podían funcionar bien pero a menudo no manejaban la impredecibilidad incrementada de manera efectiva. D-Va, en cambio, fue diseñado específicamente para abordar estos problemas, resultando en predicciones mejoradas.

Conclusión

El modelo D-Va presenta una solución innovadora para los desafíos de la predicción de precios de acciones de múltiples pasos. Al combinar VAE jerárquico con técnicas de difusión, el modelo puede manejar la impredecibilidad inherente de los precios de las acciones y proporcionar predicciones valiosas para la toma de decisiones de inversión en acciones.

La validación exitosa de D-Va frente a métodos existentes resalta su potencial para aplicaciones financieras prácticas. A medida que los inversores buscan mejores formas de navegar por las complejidades de los mercados de acciones, modelos como D-Va jugarán un papel crítico en la formulación de estrategias de inversión y optimización del rendimiento de las carteras.

La exploración continua de métodos de aumento de datos, así como la incorporación de fuentes de información externas como noticias o eventos financieros, podría mejorar aún más las capacidades de D-Va. La investigación futura también podría explorar cómo este modelo interactúa con otras técnicas en finanzas, asegurando que los inversores tengan acceso a las mejores herramientas para tomar decisiones informadas.

En resumen, D-Va representa un avance en la tecnología de predicción de acciones, proporcionando una base sólida para una mejor toma de decisiones financieras en el cambiante panorama del mercado de acciones.

Fuente original

Título: Diffusion Variational Autoencoder for Tackling Stochasticity in Multi-Step Regression Stock Price Prediction

Resumen: Multi-step stock price prediction over a long-term horizon is crucial for forecasting its volatility, allowing financial institutions to price and hedge derivatives, and banks to quantify the risk in their trading books. Additionally, most financial regulators also require a liquidity horizon of several days for institutional investors to exit their risky assets, in order to not materially affect market prices. However, the task of multi-step stock price prediction is challenging, given the highly stochastic nature of stock data. Current solutions to tackle this problem are mostly designed for single-step, classification-based predictions, and are limited to low representation expressiveness. The problem also gets progressively harder with the introduction of the target price sequence, which also contains stochastic noise and reduces generalizability at test-time. To tackle these issues, we combine a deep hierarchical variational-autoencoder (VAE) and diffusion probabilistic techniques to do seq2seq stock prediction through a stochastic generative process. The hierarchical VAE allows us to learn the complex and low-level latent variables for stock prediction, while the diffusion probabilistic model trains the predictor to handle stock price stochasticity by progressively adding random noise to the stock data. Our Diffusion-VAE (D-Va) model is shown to outperform state-of-the-art solutions in terms of its prediction accuracy and variance. More importantly, the multi-step outputs can also allow us to form a stock portfolio over the prediction length. We demonstrate the effectiveness of our model outputs in the portfolio investment task through the Sharpe ratio metric and highlight the importance of dealing with different types of prediction uncertainties.

Autores: Kelvin J. L. Koa, Yunshan Ma, Ritchie Ng, Tat-Seng Chua

Última actualización: 2023-10-29 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2309.00073

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.00073

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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