Luận án tiến sĩ về dự đoán giá cổ phiếu sử dụng các phương pháp trí tuệ nhân tạo

Luận án tiến sĩ nghiên cứu dự đoán giá cổ phiếu bằng các phương pháp trí tuệ tính toán, mang lại giải pháp hiệu quả cho thị trường tài chính.

Trường đại học

Ritsumeikan University

Chuyên ngành

Master of Engineering

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

thesis

2007

69
4
0

Phí lưu trữ

30 Point

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Dự đoán giá cổ phiếu bằng trí tuệ nhân tạo

Dự đoán giá cổ phiếu là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong tài chính, đặc biệt là trong bối cảnh thị trường tài chính ngày càng phức tạp. AI stock prediction đã trở thành một công cụ hữu ích cho các nhà đầu tư và nhà nghiên cứu nhằm tối ưu hóa chiến lược đầu tư. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng các phương pháp trí tuệ nhân tạo để dự đoán chỉ số chứng khoán S&P 500 trong tương lai một tháng. Việc áp dụng predictive analytics for stocks cho phép phân tích dữ liệu lịch sử và các yếu tố tác động đến giá cổ phiếu, từ đó đưa ra các dự đoán chính xác hơn. Theo nghiên cứu, các mô hình dự đoán có thể cải thiện đáng kể hiệu suất đầu tư nếu được xây dựng và tối ưu hóa đúng cách.

1.1 Tầm quan trọng của dự đoán giá cổ phiếu

Dự đoán giá cổ phiếu không chỉ giúp các nhà đầu tư đưa ra quyết định thông minh mà còn hỗ trợ trong việc phát triển các AI investment strategies hiệu quả. Việc sử dụng machine learning stock market cho phép các mô hình học từ dữ liệu quá khứ và điều chỉnh theo các biến động của thị trường. Nghiên cứu cho thấy rằng các mô hình dự đoán có thể đạt được lợi nhuận cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Điều này chứng tỏ rằng algorithmic trading có thể mang lại lợi ích lớn cho các nhà đầu tư nếu được áp dụng đúng cách.

II. Các phương pháp dự đoán giá cổ phiếu

Nghiên cứu này sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để dự đoán giá cổ phiếu, bao gồm financial modelingdata mining for stock market. Các mô hình dự đoán sử dụng mạng nơ-ron để nắm bắt các đặc điểm phi tuyến tính và hỗn loạn trong dữ liệu giá cổ phiếu. Việc áp dụng deep learning stock prediction cho phép cải thiện độ chính xác của các dự đoán. Hơn nữa, việc sử dụng sentiment analysis for stocks giúp phân tích tâm lý thị trường và các yếu tố bên ngoài có thể ảnh hưởng đến giá cổ phiếu. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc kết hợp nhiều phương pháp có thể mang lại kết quả tốt hơn so với việc sử dụng một phương pháp đơn lẻ.

2.1 Mạng nơ ron và dự đoán giá cổ phiếu

Mạng nơ-ron đã được chứng minh là một công cụ mạnh mẽ trong việc dự đoán giá cổ phiếu. Các nghiên cứu cho thấy rằng neural networks in finance có khả năng nắm bắt các mối quan hệ phức tạp giữa các biến số tài chính. Việc sử dụng các mô hình nơ-ron hồi tiếp (recurrent neural networks) cho phép mô hình hóa các mối quan hệ theo thời gian, từ đó cải thiện độ chính xác của dự đoán. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc sử dụng các hàm lỗi không chuẩn có thể cải thiện hiệu suất của mạng nơ-ron trong việc dự đoán giá cổ phiếu.

III. Kết quả và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng các mô hình dự đoán giá cổ phiếu có thể đạt được lợi nhuận cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Việc áp dụng big data stock market cho phép khai thác một lượng lớn dữ liệu để cải thiện độ chính xác của dự đoán. Các mô hình dự đoán không chỉ hữu ích cho các nhà đầu tư cá nhân mà còn cho các quỹ đầu tư lớn trong việc xây dựng các chiến lược đầu tư hiệu quả. Hơn nữa, việc áp dụng natural language processing finance trong việc phân tích tin tức và sự kiện có thể giúp dự đoán các biến động của thị trường một cách chính xác hơn.

3.1 Tính khả thi và triển vọng tương lai

Nghiên cứu này mở ra nhiều triển vọng cho việc áp dụng trí tuệ nhân tạo trong lĩnh vực tài chính. Việc phát triển các mô hình dự đoán giá cổ phiếu có thể giúp các nhà đầu tư tối ưu hóa lợi nhuận và giảm thiểu rủi ro. Hơn nữa, sự phát triển của công nghệ và dữ liệu lớn sẽ tiếp tục thúc đẩy khả năng dự đoán của các mô hình trong tương lai. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện các thuật toán và tích hợp nhiều nguồn dữ liệu khác nhau để nâng cao độ chính xác của dự đoán.

11/01/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

Ritsumeikan University The Graduate School of Science and Engineering Stock Price Forecasting Using Computational Intelligence Approaches Student: Nguyen Lu Dang Khoa (ID: 6124050299-1) Academic Supervisors: Professor Nishikawa Ikuko A Thesis In Partial Fulfilment of the Requirements for The Degree of Master of Engineering July 2007 Abstract This research predicts the US stock index S&P 500 one month in the future using computational intelligence based approaches. The research simulation uses three different monthly data sets with different market characteristics in more than 20 years. Multi-layer feedforward neural networks trained by back propagation with early stopping technique are used as a framework for the prediction. Besides, other techniques are also included to aid neural networks in improving the prediction results: inputs selection using genetic algorithms, the studies of non-standard error functions in back propagation learning with time and profit adjustment factors, the use of recurrent neural networks, and the use of neural network ensembles.

The study shows the predictability of the stock price with the neural network based approach. Neural networks are able to capture the non-linear and chaotic characteristics in the stock price data. The integrations of other techniques into neural networks do improve the prediction ability of neural networks in the stock price forecasting problem. The best profit gained by a prediction model using genetic algorithms to select inputs for neural networks is about 1.79 times higher than the profit gained by a model using all available variables.

The best profit gained by a prediction model using an adjustment factor of both time and profit information in the error function is approximately 1.25 times higher than the profit gained by an ordinary least square training. Moreover, the research shows an effectiveness of a neural network ensemble over a single network when individual networks in the ensemble have different forecasting abilities. It also suggests that in unstable periods of the market, average based methods should be used. In more stable ones, majority vote based methods are a better choice.

The best ensemble predictions using weighted average and majority vote have profits about 1.24 times higher than the average results of single neural network predictions. Finally, simple recurrent neural networks with the ‘time capture’ capabilities have better prediction results than feedforward neural networks. The best profit gained by recurrent neural networks is approximately 1.41 times higher than the profit gained by feedforward neural networks. i Acknowledgements I would like to express my sincere gratitude to my supervisors Professor Nishikawa Ikuko and Professor Kamei Katsuari for their kind guidances, encouragements, advices, and for sharing their valuable time, knowledge, and experiences throughout the research.

I am grateful to the Japan International Cooperation Center (JICE) for financial grant and kind care during my stay in Japan. My sincere thanks are for Dr. Sakakibara Kazutoshi for his valuable suggestions and for providing technical support in the research period. My sincere thanks are also for Noshiki Manabu, Iritani Takeshi, Saidamin Usmanov, Nouno Ikue, Hasegawa Hiroe, and Sakamoto Hirotaka for their comments and suggestions in my research.

I am grateful to all friends and colleagues in Computational Intelligence Laboratory, Ritsumeikan University and Faculty of Computer Science and Engineering, Ho Chi Minh City University of Technology for their help and support. Finally, I thank my parents, my sisters for their support and encouragement during more than two years in Japan. ii Table of Contents Abstract. ii Table of Contents.

iii List of Tables. vi List of Figures. vii Chapter One: Introduction .1 Chapter Two: Stock Price Forecasting Problem .1 Introduction to the Financial Market .3 Literature Review and Problem Analysis .1 Predicting the stock price using neural networks .2 The use of non-standard error functions.3 Inputs selection for neural networks.4 Neural network ensembles .8 Chapter Three: Artificial Neural Networks .1 Structure of Neural Networks .2 Back Propagation Learning .2 Forward propagation step .3 Back propagation step .3 Neural Network Ensembles .1 Motivation of using an ensemble .2 Training an ensemble .3 Ensemble combination methods.4 Applications of Neural Networks .17 Chapter Four: Genetic Algorithms .1 Genetic Algorithm Components .2 A Simple Genetic Algorithm .20 Chapter Five: Sensitivity Analysis .3 Weight Magnitude Analysis Method.4 Variable Perturbation Method .23 Chapter Six: Stock Price Forecasting Using Computational Intelligence Approaches .1 Neural Network Model for the Stock Price Forecasting Problem .3 Model construction and network training.2 Non-standard Error Function with Time and Profit Adjustment Factors .3 Inputs Selection Using Genetic Algorithms .4 Model Enhancement Using Neural Network Ensembles .1 Training an ensemble .2 Ensemble combination methods.33 Chapter Seven: Experimental Results .2 Inputs Selection for Neural Networks .1 Inputs selection using sensitivity analysis.2 Inputs selection using genetic algorithms.3 Comparison of inputs selection models.3 Prediction Using Neural Networks with Time and Profit Adjustment Factors in Error Function.4 Model Enhancement Using Neural Network Ensembles .2 Negative correlation learning .5 Recurrent Neural Networks .53 Chapter Eight: Conclusions and Future Works .2 Limitations of the Research .61 v List of Tables Table 7. Three data sets.

Variable indexes description of the used data sets. Inputs selected by sensitivity analysis techniques (data set 1). Inputs selected by sensitivity analysis (equation method). Input variables selected by genetic algorithms.

Comparisons of three forecast models. Prediction results of training techniques using time and profit adjustment factors. Prediction results using neural network ensembles. Ensemble with negative correlation learning in data set 3 (λ=0).

Ensemble with negative correlation learning in data set 3 (λ=0. Ensemble with negative correlation learning in data set 3 (λ=1). Ensemble with negative correlation learning in data set 1 (λ=0. Ensemble with negative correlation learning in data set 2 (λ=0.

Stock price forecasting using recurrent neural networks.54 vi List of Figures Figure 3. A typical three-layered fully connected neural network. It consists of an input layer, a hidden layer and an output layer. A simple recurrent neural network.

The forward propagation step. Backward error in hidden layer. Reproduction: one-point crossover and single-bit mutation operators. Chromosome representation of neural network inputs.

The S&P 500 monthly chart (data set 1). The S&P 500 monthly chart (data set 2). The S&P 500 monthly chart (data set 3). Weight magnitude analysis method (data set 1).

Variable perturbation method (data set 1). The search process of genetic algorithm in data set 1. The search process of genetic algorithm in data set 2. The search process of genetic algorithm in data set 3.

Prediction results of neural network ensembles of various sizes .50 vii Chapter One: Introduction Stock price forecasting is a hot topic in forecasting financial time series data. Once the forecasting is successful, we could determine a suitable trading strategy and could get a high profit. That is the reason many investors as well as researchers have tried to find advanced methods to predict the stock price systematically. However, predicting the stock price is difficult since it depends on several known and unknown factors, and the data used for forecasting is often noisy, uncertain, and incomplete [21].

Moreover, the ‘random walk’ and the ‘efficient market hypothesis’, two well known theories about the market efficiency, claim that in well functioning markets, prices are unpredictable and any chance for a systematically profitable trading is eliminated. There has been an ongoing debate about the validity of the random walk and efficient market hypothesis, and many researchers have attempted to find methods to validate the predictability of the market. A number of recent studies have successfully developed prediction models for the stock prices using statistical forecasting techniques [18]. Two typically used techniques in stock price analysis are fundamental analysis and technical analysis.

Fundamental analysis involves a focus on economic data such as oil prices, interest rates, consumer price indexes, and foreign rates of exchange, etc. to predict stock market indexes whereas technical analysis relies mainly on market activity itself such as historical prices and volume data, and their derived charts or technical indicators such as moving average, momentum, relative strength index, etc. Most studies using those techniques attempt to capture the relationship between available data and the stock price using linear assumptions. However, the relationship between the stock price, the financial and economic variables is not linear.

Therefore, nonlinear models could produce more reliable and correct predictions of stock prices. Although a number of nonlinear statistical techniques have been used to produce better forecasts of stock prices, most techniques require that the nonlinear models have to be specified before the estimation of parameters can be determined [21]. In recent years, one of the techniques that have been used popularly in this area is artificial neural network. The novelty of neural network is its ability to model a 1 nonlinear system without prior assumptions about the nature of the system.

It is useful in financial domain where there are a lot of assumptions and people know a little about the nature of asset prices [21]. Using back propagation algorithm, the network can be trained with available data to model an arbitrary system. The trained network is then used to predict the prices in the future. White (1988) [23] is the first researcher who used neural networks to predict IBM daily stock returns.

Since then a lot of works have tried to predict the stock price using neural networks [1, 4, 11-14, 17, 22, 24, 25]. They have shown the predictability of the market as well as the superiority of neural networks over traditional statistical methods. However, due to various difficulties in stock price forecasting (e. a selection of relevant inputs for a neural network in the forecasting), and limitations of the neural network itself (e.

a large dependence of network training on initial weights, a danger of over fitting), integrations of the neural network with other methods should be investigated. The objective of this research is to predict the Standard and Poor 500 (S&P 500) stock index one month in the future using computational intelligence approaches. The S&P 500 index is a composite index reflecting stock prices of 500 largest companies in the U. Neural networks are used as a main method to predict the stock price.

Moreover, other methods are also used to aid neural networks in the prediction. From a large set of available financial and economic variables, genetic algorithms are used to select a relevant subset of input variables for neural networks in the prediction of the stock price. Non-standard error functions with time and profit information in training neural networks, and ensembles of many neural networks are also studied to improve the prediction results. All the methods are verified on different data sets with different market characteristics.

The rest of this thesis is organized as follows. Chapter 2 describes the stock price forecasting problem, analyses of the research problem and the literature review. Chapters 3, 4 and 5 are the background about neural networks and neural network ensembles, genetic algorithms, and sensitivity analysis techniques, respectively. 2 Chapter 6 presents the methodology of the research: stock price forecasting using computational intelligence approaches.

The experiments of all methods are shown in Chapter 7. Finally, Chapter 8 is the study conclusion. 3 Chapter Two: Stock Price Forecasting Problem 2.1 Introduction to the Financial Market Stock is a share of ownership in a corporation. It can be bought and sold, usually on a stock exchange, and its owner could get a profit if the stock is sold at a price higher than what the owner paid for it previously.

An aggregate of stock prices such as the FTSE 100 in UK or the S&P 500 in USA measures the overall trends (rises or falls) of the most successful and largest companies in the market. What are the key factors which affect the market? It could be the economic factors, psychological factors or event factors. Usually the psychological and event factors are main reasons causing sudden changes in the market. The feelings of selling up all stocks of investors in the market caused by rumour could drive the prices down very quickly and sharply, and vice versa.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Bài viết "Luận án tiến sĩ về dự đoán giá cổ phiếu sử dụng các phương pháp trí tuệ nhân tạo" của tác giả Nguyễn Lu Đăng Khoa, dưới sự hướng dẫn của Giáo sư Nishikawa Ikuko tại Đại học Ritsumeikan, Kyoto, năm 2007, khám phá các phương pháp trí tuệ nhân tạo trong việc dự đoán giá cổ phiếu. Luận án này không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách mà công nghệ có thể cải thiện khả năng dự đoán trong lĩnh vực tài chính, mà còn mở ra hướng đi mới cho các nhà đầu tư và nghiên cứu viên trong việc áp dụng các công cụ hiện đại để tối ưu hóa quyết định đầu tư.

Để mở rộng thêm kiến thức về các yếu tố ảnh hưởng đến thị trường chứng khoán, bạn có thể tham khảo bài viết Luận văn thạc sĩ về tác động của các yếu tố đến chỉ số giá chứng khoán VN-Index, nơi phân tích các yếu tố kinh tế vĩ mô tác động đến chỉ số giá chứng khoán. Ngoài ra, bài viết Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng mô hình mạng neural trong dự đoán giá chứng khoán Việt Nam cũng sẽ cung cấp thêm thông tin về việc áp dụng các mô hình học máy trong dự đoán giá cổ phiếu. Cuối cùng, bạn có thể tìm hiểu thêm về Luận văn tốt nghiệp: Dự đoán xu hướng giá cổ phiếu sử dụng kỹ thuật học máy, một nghiên cứu khác liên quan đến việc dự đoán giá cổ phiếu bằng các kỹ thuật học máy. Những tài liệu này sẽ giúp bạn có cái nhìn toàn diện hơn về các phương pháp và yếu tố ảnh hưởng đến thị trường chứng khoán hiện nay.