基于长短记忆模型(LSTM) 金融市场数据预测
毛义国

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毛义国,. 基于长短记忆模型(LSTM) 金融市场数据预测[J]. 财会研究杂志,2024.7. DOI:10.12721/ccn.2024.157831.
摘要:
金融市场预测是金融领域的一项至关重要的任务,因为它对投资者、政府和金融机构产生直接的影响.金融市场受多种因素的影响,包括宏观经济数据、政策变化、地缘政治事件、市场心理和技术因素。这种多样性增加了金融预测的复杂性,本文运用LSTM模型对金融市场数据进行预测,体现了深度学习在金融市场领域的前景和潜力。
关键词: 金融市场;机器学习;LSTM模型
DOI:10.12721/ccn.2024.157831
基金资助:

一.金融市场预测的重要性
金融市场是现代经济的核心,它直接影响着个人、企业和政府的财务决策。准确的金融市场预测对于投资决策、风险管理、货币政策和经济政策至关重要。具体来说,对金融市场进行预测的重要性包含投资决策、风险管理、货币政策和经济政策制定、资本市场的有效运作、国际贸易和外汇市场等几个方面。
金融市场预测在各个层面都具有重要性。它不仅影响着个体和机构的财务状况和风险管理,还对整个经济体系和国际金融体系的稳定性产生深远影响。准确的预测有助于提高市场的效率和透明度,促进经济增长和财务安全。因此,金融市场预测一直是金融领域的焦点和挑战之一。
二.金融市场预测的不确定性
经济学家在多次预测中未能准确预测基准利率的变化,突显了对金融市场进行预测的困难。金融市场受到多种因素的影响,包括政策变化、全球事件和市场心理,这些因素难以精确预测。即使美联储主席等高级官员也无法准确预测未来的政策决定,更加说明了金融市场预测的不确定性。金融市场预测的不确定性是一个关键问题,具体体现在政策变化、全球事件、市场心理、数据不确定性、随机性与复杂性、信息滞后。
金融市场预测的不确定性源于多种因素,包括政策变化、全球事件、市场心理、数据不确定性、随机性和复杂性等。这种不确定性增加了金融市场预测的挑战性,使得准确预测变得更加困难。
三.金融市场预测方法的多样性
金融市场预测的多样性体现在可以采用不同方法和工具来分析和预测市场走势,以更好地理解和应对市场各方面的不确定性。以下是一些不同的金融预测方法和工具,它们在各种情况下可以提供有价值的信息:
(一)基本分析:基本分析是通过分析经济和企业基本因素来预测市场走势。这包括考虑财务报表、经济指标、政策变化和产业发展趋势等。基本分析有助于理解市场背后的基本动力和因素。
(二)技术分析:技术分析是通过研究市场价格和交易量图表来预测未来价格走势。它依赖于图表模式、技术指标和趋势线,以寻找市场的技术信号和趋势。
(三)市场情感分析:市场情感分析是通过监测新闻、社交媒体和其他信息来源中的市场情感和舆论来评估市场情绪。这可以为投资者提供关于市场心理的洞察,尤其是在短期交易中。
(四)概率统计方法概率统计方法包括蒙特卡洛模拟和风险价值分析等,用于估计未来的风险和波动性。这些方法基于概率分布,可以帮助制定风险管理策略,以便在不确定性条件下更好地保护投资
(五)时间序列分析:时间序列分析是通过分析历史金融数据来预测未来市场走势的一种方法。它可以用来识别趋势、季节性和周期性模式。这包括统计方法,如移动平均和指数平滑,以及更高级的方法,如自回归时间序列模型。
(六)混沌分析:混沌分析关注金融时间序列中的非线性动态和混沌特性。它通过识别混沌现象来确定金融市场是否具有可预测的非线性行为。混沌分析有助于了解市场中的复杂关联和非线性关系。
(七)人工智能与深度学习:现代金融领域越来越依赖数据科学和机器学习技术。大数据分析、 深度学习和自然语言处理等方法可以处理大规模结构化和非结构化数据, 以发现隐藏的模式和关联。这些方法可以提高预测的准确性,并用于高频交易和风险管理。
   综合使用这些不同的预测方法和工具可以帮助分析师和投资者更全面地理解金融市场, 从而更好地应对市场不确定性。不同的方法可以在不同的情境中提供有用的信息,帮助制定更准确的预测和决策。然而,需要注意的是,没有一种方法可以完全消除市场预测的不确定性,因此多样性和谨慎分析是关键。
四.长短记忆神经网络模型 (LSTM)
长短期记忆网络(LSTM)是一种深度学习模型, 通常被称为循环神经网络(RNN)的一种 特殊变体。它的出现是为了解决传统 RNN 模型在处理长序列数据时遇到的问题,  如梯度消失和 梯度爆炸。 LSTM 最初由 Sepp Hochreiter 和 Jürgen Schmidhuber 于 1997 年提出, 之后在深度 学习领域得到了广泛的改进和应用。相对于传统的 RNN 和其他深度学习模型来说, LSTM 的主 要优势在于其能够捕捉和利用长期依赖性,  这是许多任务中的重要特征。传统的 RNN 在学习长 序列数据时, 由于梯度消失问题, 难以捕捉到距离当前时刻较远的信息。这导致了模型在长序 列中的性能下降。 LSTM 通过引入一种称为 ” 门 ” 的机制,成功解决了这一问题。
五.实现结果
数据集的规模对于模型的训练和预测至关重要。在本文的案例中,  数据集总共包含 8447 个 观测数据,其中前 6447 个被用作训练集,后 2000 个作为测试集。这个数据集的分割是为了确 保模型在足够多的数据上进行充分训练, 并在测试集上进行评估, 以验证其性能。整体数据集 的走势如图 2 所示, 这个走势图表现出了波动性较大的特点, 意味着金融市场的预测受到多种 因素的影响, 包括政策变化、全球事件、市场心理等等, 这些因素的不确定性可能导致不准确 的预测,甚至在相似的情境下也难以重现相同的市场行为。
在对金融市场数据进行预测时, 数据的质量和数量, 以及模型的设计和性能评估, 都需要 经过深思熟虑和不断的改进。这为金融市场的参与者提供了机会, 也激发了金融领域对预测方 法和技术的不断探索和创新。在不断面对挑战的过程中, 金融市场预测将继续发展, 以更好地 应对复杂性和不确定性。
六.模型预测效果与误差
在本文模型的训练过程中是将训练集数据作为一个整体的batch输入模型进行训练, 在进 行模型测试的时候也是测试集数据一次性输入模型进行预测模型的测试集损失为 9.612126e-06,这个非常低的损失值表明了 LSTM 模型在金融市场预 测中的优势。为比较与真实数据的差异, 从而反映模型的预测效果, 在模型预测阶段还进行了 预测可视化对比,如下图所示:

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图中展示了在测试集的2000个样本上模型的表现。我们可以看到预测曲线和真实曲 线几乎完全重合,这有力地说明了 LSTM 模型的预测效果。
七.结论
金融市场预测在现实中面临着极大的挑战, 这是由金融市场本身的不确定性和复杂性所决定的。金融市场受多种因素的影响, 这种多样性增加了金融预测的复杂性,因为需要综合考虑这些因素,而它们之间的相互作用可能是非线性的。
LSTM(长短时记忆网络) 模型在金融市场预测中展现出了明显的优势,这在其低测试集损   失值中得以体现。这个非常低的损失值表明了 LSTM 模型在处理金融市场数据时的卓越性能。 在图 4 中,我们展示了 LSTM 模型在测试集的 2000 个样本上的表现, 预测曲线与真实曲线几乎完全重合, 这展示了LSTM 模型在金融市场预测中的卓越性能。虽然金融市场的不确定性和 复杂性仍然存在,LSTM 模型的出色表现使其成为一种有力的工具, 有助于提高金融市场的预 测准确性, 降低风险, 以及更好地应对市场的挑战。这同时也强调了深度学习在金融领域的前景和潜力。

作者简介:毛义国(2000—),男,汉族,四川省自贡市人,金融专硕硕士,单位:广西大学,研究方向:金融。

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