sponsored links

「華泰金工林曉明團隊」人工智慧52:神經網路組合最佳化初探

林曉明 S0570516010001

SFC No. BPY421 研究員

李子鈺 S0570519110003

SFC No. BRV743 研究員

S0570520080004

SFC No. BRB318 研究員

報告發布時間:2022年01月09日

摘要

人工智慧系列 52:初步探索基於神經網路的組合最佳化

在基於因子的量化投資流程中,因子生成、多因子合成、組合最佳化是三個重要步驟。組合最佳化一般是指透過凸最佳化方法將收益預測轉換為資產權重的步驟,本文將嘗試把組合最佳化融入到神經網路中,構建端到端的量化投資框架, 該框架輸入資產的原始資料,透過神經網路進行特徵提取和合成,再透過可傳播梯度的凸最佳化層(如CvxpyLayers)最佳化得到資產權重,目標函式可直接定義為資產組合的收益率或其他指標,並以該目標最佳化整個神經網路。本文以資產配置中的風險預算模型為例,測試了基於神經網路的組合最佳化效果。在合理限制下,模型在兩組資產配置測試中均能獲得更好的收益表現。

CvxpyLayers能突破傳統組合最佳化方法的侷限

相對於因子生成和多因子合成,傳統組合最佳化方法是一個獨立的過程,不能傳播梯度,因此無法藉助神經網路進行端到端的最佳化,可能會有以下侷限:(1)無法透過端到端的方式影響到組合最佳化的輸入(如預期收益、風險預算);(2)組合最佳化中的引數(如風險厭惡係數)只能透過遍歷的方式來確定;(3)一般只進行單期最佳化。CvxpyLayers在Cvxpy的基礎上,將凸最佳化過程作為網 絡層嵌入到神經網路中,使得梯度傳播成為可能,從而具有突破以上侷限的潛力。CvxpyLayers專案目前由斯坦福大學凸最佳化研究組維護。

本文介紹了三個使用CvxpyLayers進行組合最佳化的案例及程式碼

針對量化投資可能涉及的不同組合最佳化場景,本文介紹了三個使用CvxpyLayers進行組合最佳化的案例,並提供相關問題的凸最佳化形式證明。具體包含:(1)Softmax函式的凸最佳化形式;(2) 風險預算模型的凸最佳化形式;(3)馬科維茨模型。其中Softmax函式和風險預算模型的凸最佳化形式均採用 拉格朗日乘子法進行證明。本文也給出了以上三個案例的樣例程式碼。

本文介紹了基於CvxpyLayers的風險預算模型構建細節

實證方面,本文構建了兩個基於CvxpyLayers的風險預算模型:(1)因子模型FactorModel:人工構建大類資產因子,然後輸入神經網路對映為風險預算,再對接CvxpyLayers最佳化得到資產權重。FactorModel整合了因子合成和組合最佳化兩個步驟。(2)端到端模型LSTMModel:直接將大類資產的原始日頻收益率資料輸入神經網路的LSTM層對映為風險預算,再對接CvxpyLayers最佳化得到資產權重。兩個模型都以最大化組合收益作為預測目標,並透過反向傳播動態學習更優的風險預算。LSTMModel整合了因子挖掘、因子合成和組合最佳化三個步驟。

基於CvxpyLayers的模型在兩組資產配置測試中均能獲得更好的收益表現

我們選取國內外比較典型的股票、債券、商品大類資產指數,測試基於CvxpyLayers的風險預算模型在國內外資產配置和國內資產配置的表現,對比基準為風險平價模型。在對風險預算的上下限進行合理限制後,FactorModel和LSTMModel均能相對基準獲得更好的收益表現。我們進一步分析LSTMModel的超額收益來源,可知在國內外資產配置中,標普500和彭博貴金屬子指數的偏配是主要的超額收益來源;在國內資產配置中,中證500和SGE黃金9999的偏配是主要的超額收益來源。

風險提示:透過神經網路構建的資產配置策略是歷史經驗的總結,存在失效的可能。神經網路受隨機性影響較大,可解釋性較低,使用需謹慎。

將組合最佳化融入端到端的神經網路框架中

華泰金工人工智慧系列報告致力於將人工智慧方法應用於量化投資的各個流程環節。如圖表1所示,在基於因子的量化投資流程中,因子生成、多因子合成、組合最佳化是三個重要步驟。傳統的機器學習方法(遺傳規劃、隨機森林等)能針對單個步驟提供改進方案。但在分 開執行不同步驟時,可能會存在目標函式不一致、資訊損耗的問題。為了實現多個步驟的端到端(end to end)最佳化,需要藉助神經網路和深度學習。我們在《人工智慧 32:AlphaNet:因子挖掘神經網路》(2020.6.14)中構建了深度學習模型 AlphaNet,能實現端到端的因子挖掘和因子合成,但尚未將組合最佳化納入。

本文將關注如何將組合最佳化也融入到神經網路和深度學習中,從而打通量化投資的三個步驟,實現全流程的端到端最佳化。具體而言我們將藉助CvxpyLayers,在進行凸最佳化的同時傳播梯度。在一個理想的端到端神經網路框架中,輸入資產的原始資料,透過神經網路進行特徵提取和合成,再透過CvxpyLayers最佳化得到資產權重,目標函式可直接定義為資產組合的收益率或其他指標,並使用該目標函式最佳化整個神經網路。



基於神經網路的組合最佳化工具:CvxpyLayers

傳統組合最佳化方法的侷限

我們以馬科維茨模型為例,來說明傳統組合最佳化方法:



式中

分類: 娛樂
時間: 2022-01-09

相關文章

回顧15位港姐冠軍 多數幸福 也有人生病有人落魄

回顧15位港姐冠軍 多數幸福 也有人生病有人落魄
又一位香港小姐誕生了.中葡混血兒宋宛穎未來會有什麼作為,要等時間揭曉,不過她的媽媽文寶雪是1990年澳門小姐亞軍,1991年參選國際華裔小姐時,和以港姐冠軍身份參選的袁詠儀同屆.這不禁勾起人們的回憶, ...

29歲港姐冠軍轉行當上班族,加班至凌晨仍很享受,稱現在生活自由

29歲港姐冠軍轉行當上班族,加班至凌晨仍很享受,稱現在生活自由
10月8日,港媒曝光了前港姐冠軍麥明詩的近況,轉行當上班族的她,加班至凌晨仍很享受,並覺得如今的生活自由. 現年29歲的麥明詩,出身於中產家庭,她從小讀書成績優異,經常拿第一,後來還成了高考狀元.20 ...

52歲的梁小冰走到今天,該怪誰呢?成於“港姐”,敗於自己?

52歲的梁小冰走到今天,該怪誰呢?成於“港姐”,敗於自己?
文/魚小四 90年代的香港娛樂圈,群星閃耀,百花齊放,百家爭鳴. "港姐選舉"無疑是眾多女星順利出道的萬能公式. 趙雅芝.張曼玉.翁美玲.李嘉欣.蔡少芬.袁詠儀.邱淑貞...... ...

TVB5位“不缺錢”的港姐,張寶兒身價也過億,袁偉豪嫁妝拿到手軟

TVB5位“不缺錢”的港姐,張寶兒身價也過億,袁偉豪嫁妝拿到手軟
因為當初七十年代到九十年代的時候: 香港影視圈的發展是屬於鼎盛的時期: 所以很多的人都紛紛選擇投身了娛樂圈. 即便是在千禧年之後,香港影視逐漸地沒落: 還是有很多年輕人選擇進入香港影視圈裡面發展. 尤 ...

2021港姐總決賽,張學友成為最大亮點,亞軍比冠軍更漂亮?

2021港姐總決賽,張學友成為最大亮點,亞軍比冠軍更漂亮?
2021年香港小姐總決賽賽果出爐,冠亞季軍分別是宋宛穎.梁凱晴和邵初,最上鏡小姐是楊培琳.這屆港姐亮點還是蠻多的,作為TVB新晉高晨的曾志偉算是做出了一點成績,這屆港姐選舉讓觀眾又婉約看到了昔日榮光. ...

地包天也能拿冠軍?港姐被嘲一屆不如一屆真的不虧…

地包天也能拿冠軍?港姐被嘲一屆不如一屆真的不虧…
這幾年一提起香港小姐,大家的反應似乎都是一屆不如一屆. 去年"圓潤版張柏芝"謝嘉怡橫空出世,在網上小出圈,吸引了不少人去看節目. 眼看著港姐的水準似乎回春有望,結果今年的口碑又翻車 ...

苗僑偉父女罕同框,30歲女兒太像老爸,拒絕選港姐在國外低調出道

苗僑偉父女罕同框,30歲女兒太像老爸,拒絕選港姐在國外低調出道
10月5日,苗僑偉大女兒苗彤在個人社交賬號上曬出一張父女合影,據她透露,她跟老爸到野外觀看鮭魚逆流而上的奇觀. 曝光的畫面中,苗彤靠在老爸肩膀上,父女倆緊緊黏在一塊,畫面很是溫馨. 苗僑偉是港圈公認的 ...

神仙打架的90年代,10位港劇短髮美人,誰擊中了你的審美?

神仙打架的90年代,10位港劇短髮美人,誰擊中了你的審美?
記得在九十年代的港劇裡,經常會看到留著短髮的美麗女郎,她們大都獨立知性且堅強勇敢. 不同於長髮飄飄般嬌豔,短髮更加颯爽利落. 雖少了楚楚可憐的柔弱感,卻也為她們增添了冷傲的少年之氣,駕馭好的話,甚至比 ...

香港小姐:美貌和風頭蓋過了冠軍的六位港姐選手

香港小姐:美貌和風頭蓋過了冠軍的六位港姐選手
在歷屆的香港小姐比賽中,大多數人只記得的冠軍,而很少有人記得亞軍季軍,甚至其他名次的選手. 香港小姐中名利雙收的冠軍有很多,比如朱玲玲.李嘉欣.陳法蓉.袁詠儀.郭藹明等人.然而,並不是只有港姐冠軍才會 ...

前港姐向海嵐,奔五的年紀,卻依舊像個20多歲小姑娘,少女感十足

前港姐向海嵐,奔五的年紀,卻依舊像個20多歲小姑娘,少女感十足
有一位曾經的國民女神亮相內地,多次出席商演.這個曾經被稱為"TVB奸妃第一人"的港姐向海嵐.一副逆年齡裝扮,讓她看起來少女感十足.看起來像20多歲的小姑娘. 雖然說經常在各種商業上 ...

朱千雪大曬絕美婚紗照!從港姐、律師到零負評女神
由民選港姐轉戰做律師,到零負評女神,朱千雪被予為是高學歷.高收入,高顏值化表.這位"三高女神"在事業.愛情和友情上都是人生贏家. 已淡出娛樂圈的朱千雪,全心投入律師工作,近年來都沒 ...

謝霆鋒媽媽不愧是“港姐”,穿粉裙扮嫩,年近70歲看著像50歲出頭

謝霆鋒媽媽不愧是“港姐”,穿粉裙扮嫩,年近70歲看著像50歲出頭
女人對於裙裝天生就有著一種莫名的喜愛.無論是什麼年紀的女性,都會被裙裝所吸引,但是一些上了年紀的女性,即使喜歡裙裝也不會去選擇裙裝,因為在她們看來裙裝已經不適合她們的年紀了,穿出去會被人"笑 ...

朱玲玲就算成為豪門貴婦了,也不忘本,露著小肚腩與港姐並肩真美

朱玲玲就算成為豪門貴婦了,也不忘本,露著小肚腩與港姐並肩真美
哈嘍,大家好,我是biu時尚,很高興又和大家分享明星時尚與搭配技巧!希望我的文章讓你對時尚更加的感興趣,讓本身就好看的你,更加的有魅力! 黑色究竟是什麼樣的風格,沒有人能夠說得通,但是黑色確實能夠把一 ...

看到鍾麗緹當初競選“港姐”的照片,才明白為啥張倫碩堅持要娶她

看到鍾麗緹當初競選“港姐”的照片,才明白為啥張倫碩堅持要娶她
看到鍾麗緹當初競選"港姐"的照片,才明白為啥張倫碩堅持要娶她!今天我們就來聊一聊鍾麗緹和張倫碩這一對,當時因為拍攝如果愛這個綜藝,這一對姐弟戀,火速的官宣戀情,並且結婚,引發了很多 ...

張學友再任港姐表演嘉賓,“歌神”壓軸登場,實力決定一切
張學友時隔20年再任港姐表演嘉賓,"歌神"壓軸登場,實力決定一切. 說到學友哥,首先想到的就是四大天王,那可是當年偶像的天花板.床頭前貼滿了他們的海報,大街上都是他們的歌聲.演唱會 ...

港姐謝嘉怡復古風大片曝光,穿花襯衣戴超大金耳環,被贊生錯年代

港姐謝嘉怡復古風大片曝光,穿花襯衣戴超大金耳環,被贊生錯年代
近日,2020年港姐冠軍謝嘉怡在自己的社交平臺上曬出了幾張70年代港風復古造型的藝術照,非常性感迷人,不少網友因為這種風格的衣服非常適合她,紛紛稱讚謝嘉怡是生錯了年代. 照片中,謝嘉怡站在綠色卷閘門前 ...

“港姐鼻祖”李嘉欣,年過半百也有靈氣,“水光肌”太搶鏡

“港姐鼻祖”李嘉欣,年過半百也有靈氣,“水光肌”太搶鏡
對女性來講一件合心意的裙子就能讓自己高興很久,但裙裝的穿搭可不僅僅是靠好看,還要考慮適不適合,能否把氣質表現得更到位,這些都是非常關鍵的因素. 很多非常優雅且華麗的裙子都能為女性帶來更強的尊貴氣質,整 ...

不愧是最美港姐,李嘉欣就算有魚尾紋了,穿白裙還是很有少女感

不愧是最美港姐,李嘉欣就算有魚尾紋了,穿白裙還是很有少女感
每個顏色都有自己迷人的地方,就像每個人都有值得被愛的特點,在這些眾多顏色中,比較經典的顏色有白色,白色就畫盤裡最邊上的那隻顏料,永遠安安靜靜,不爭不搶,但是又必不可少,是整幅畫中的高光之色,亦是點睛之 ...

李嘉欣不愧是港姐冠軍,穿刺繡長裙溫婉別緻,戴鑽石項鍊顯貴氣

李嘉欣不愧是港姐冠軍,穿刺繡長裙溫婉別緻,戴鑽石項鍊顯貴氣
溫婉別緻的風格,總是很容易透過一些細節的元素呈現出來.比如說典雅的刺繡,細膩的蕾絲,悠遠的水墨印花.想要更加精緻立體的造型,沒有什麼比刺繡的元素更加精緻典雅,在禮服的設計中,刺繡元素也是非常常見的. ...

港姐最強司儀?何鴻燊被港姐調侃會親自己,他的回應風趣又不油膩

港姐最強司儀?何鴻燊被港姐調侃會親自己,他的回應風趣又不油膩
01賭王何鴻燊曾主持過香港小姐做司儀,幽默風趣港姐羞紅臉答不上來 賭王何鴻燊在大家的印象中是不是成功企業家的形象?好像這種人無論何時何地都西裝革履出入各種會議中?畢竟在幾十年前人家的個人資產就已經達到 ...