深度神经网络在量化交易里的应用 之二 -- 用深度网络(LSTM)预测5日收盘价格

Posted 2020-10-07 张 永 一个梦想自由的程序员

　　    距离上一篇文章，正好两个星期。 这篇文章9月15日 16：30 开始写。 可能几个小时后就写完了。
用一句粗俗的话说， “当你怀孕的时候，别人都知道你怀孕了， 但不知道你被日了多少回 ” ，纪念
这两周的熬夜，熬夜。  因为某些原因，文章发布的有点仓促，本来应该再整理实验和代码比较合适。
文章都是两个主要作用： 对自己的工作总结， 方便自己回顾和分享给有兴趣的朋友。

   不说废话了， 进入正题。 本次的课题很简单， 深度神经网络（AI）来预测5日和22日后的走势。 （22日
尚未整理， 不表）。 

   先上个工作流程图， 也基本上是本文章的脉络：

    先说金融需求， 我很希望能预测股票5日后的情况或者22日后的情况。如果知道5日后能涨个10%，概率达到70%以上。
我想肯定会很受用。  因此我把5日后的收盘价格，作为我预测（分类）的目标。 
    在整个工作过程中， 搭建数据环境和数据整理清洗，耗费了我50%以上的时间。  而且还在我有有基本数据的基础上。 
搭建数据环境，就是根据我的目标，提出所需的训练数据的需求。 然后整理基础数据，形成相关数据及数据调用的接口。方便我
很快的获得训练数据。 我所需要的数据包括：股票代码，日线数据，分红数据，等其它。 整理后的数据包括各项均线。  细节不表。
   
  数据整理清洗，说一下我的处理：  
     1. 所有参加训练的数据均不包括分红相关，感觉前复权后复权太复杂，且与实际不符，直接过滤。
     2. 数据我只包含2017年1月到7月数据。 有人会说数据太少，且对股市来说周期不全，会直接影响最后的使用。这个等下稍微
         再做补充说明。
     3. 所有数据训练前做归一化处理， 包括价格，成交量，成交金额，涨幅，均线等。
     4. 所有数据训练前，做打乱处理。
     5. 数据等量分布  
     （还有其它处理，想起来再做补充）

只有2017年的数据，我是这么想的， 上半年的基本面基本相同， 1～7月份的情况，应该可以适合 9，10月份。
股票是有周期性的， 快速上涨（疯狂）， 和快速下跌，与平时状态是不一样。 所以有意识的分阶段预测有必要性。
自身原因：  机器性能有限，过量的数据训练，时间消耗太大。 
当然，全数据（全金融周期）的训练，肯定会进行的。 

说一下目标分类：
目标为 5日后的收盘价格， 预测数据是前21日的 o c h l, v ,amout, zf , 均线 等。
数据分为 5类 ， 类0， 类1 ， 类2， 类3， 类4

标准： ～-10 % ，   -10 %～-1 %，  -1～2 %，  2 %～10 %， 10 %～
应该很好理解吧， 就是5日后收盘价 比今日收盘价低 10%以上为 0类，  如果是10%以上为 4类

接下去就是上主要代码了，发布主要代码。

建立LSTM神经网络： 

def buildlstm():
    # expected input data shape: (batch_size, timesteps, data_dim)
    model = Sequential()
    model.add(LSTM(nUnits, return_sequences=True, input_shape=(timesteps, data_dim)))
    model.add(Dropout(0.2))
    model.add(LSTM(nUnits, return_sequences=True))
    model.add(Dropout(0.2))
    model.add(LSTM(nUnits))
    # model.add(Dense(128, activation=\'relu\'))
    # model.add(Dropout(0.2))
    # model.add(Dense(64, activation=\'relu\'))
    # model.add(Dropout(0.2))
    model.add(Dense(32, activation=\'relu\'))
    model.add(Dropout(0.2))
    model.add(Dense(5, activation=\'softmax\'))

    model.compile(loss=\'categorical_crossentropy\',
                  optimizer=\'rmsprop\',
                  metrics=[\'accuracy\'])
    print model.summary()
    return model
    pass

主流程：

def run():
    if (os.path.exists(destfile) == True):
        X = pd.read_hdf(destfile, \'data\')
        y = pd.read_hdf(destfile, \'label\')
        codedtlist = pd.read_hdf(destfile, \'codedt\')

        X = np.array(X)
        y = np.array(y)
        codedtlist = np.array(codedtlist)
    else:
        X, y, codedtlist = makedata()

        df = pd.DataFrame(X)
        df.to_hdf(destfile, \'data\')

        df = pd.DataFrame(y)
        df.to_hdf(destfile, \'label\')

        df = pd.DataFrame(codedtlist)
        df.to_hdf(destfile, \'codedt\')

    print \'read file:\'
    print codedtlist[:10]
    print y[:10]

    X, y, codedtlist = dataDoByYsite(X, y, codedtlist)
    X, y, codedtlist = dataDaluan(X, y, codedtlist)

    print \'ByYsite and Daluan :\'
    print codedtlist[:10]
    print y[:10]
    print len(X)

    maxLen = len(X)
    splen = maxLen * 90 / 100
    X_train, X_test = X[:splen], X[splen:]
    y_train, y_test = y[:splen], y[splen:]
    codedt_train, codedt_test = codedtlist[:splen], codedtlist[splen:]

    model = buildlstm()
    TrainMode(X_train, y_train, model)
    TestMode(X_test, y_test, model, codedt=codedt_test)

    model.save_weights(\'Result/lstm_class5_2017_debug\' + \'_V1.2\' + \'.h5\')

    pass

训练预测前， 我们数据 类4， 是 5657 ： 233000， 也就是说，你随机选，大概选 50 个股票会中一个5天内涨 10%的。

很多人想着急看到结果， 想看结果的到文章最后看吧。 

下面开始说分析调优， 我认为这是量化交易最重要的工作之一， 另外一个之一就是构建更复杂的神经网络提高 准确率。

第一轮结果，我用全数据训练，达到大概 0.5xxx 的ACC 。 然后我把测试数据和预测数据做了对比，结果概率高达多 80%.
然后我去看数据， 一看，发现有问题了。 因为数据基本集中在 类2， 所以在训练的时候， AI(   AI并不AI  ), 就很聪明的
往类2 靠， 这样能很快提高准确率。   其实对我们有意义的是类4的预测。

第二轮训练测试， 我把所有分类，整成等量的，再做预测。 结果同样达到 达到大概 0.5xxx 的ACC， 同样能把测试数据和
预测数据做了对比，相似度最高的前20条， 高达90%。  吓了我一跳， 还好我也是见过世面的人， 马上稳定下来查问题。
因为我觉得这么高的成功率，我成神仙了， 或者说AI成神仙了。 所以说这数据是不符合现实的。


第三轮训练测试， 等量分类训练数据， 全量预测数据。    
直接说重点 ： 我把中奖率从  2% 提高到了 25%。 也就是  4个股票，其中有1个可以在未来5天内达到 10%。

实际与预测截图：

 

相似度大于  0.50 分（满分为1分）  准确率统计：

    

 

再做精细统计：

    

通俗的表达就是，  选相似度大于 95% 的 类4  预测，  就能达到  4个股票 有 1 个股票5天内能达到 10%。
有没价值， 金融领域的朋友可能比较清楚。 

为了防范风险， 再做一个风险统计：

   

说明：  统计这个的目的是， 万一 我不是 4选1 （ 类4），   而是4选3了， 那我就成了另外的4类了。 踩地雷
的概率是多少呢？  这个表就是说明这个情况。 

预测仅仅是量化的开始， 后面还有仓控，资金控制等。 一个好的入场会为后续管理提供更大的操作空间。 

That is all !      文章就此结束。 

顺便说一下接下想做点什么事情：
1. 预测实盘，  我搭建的环境是一个研究环境， 所以做实盘环境，还得熬夜。（实盘很重要， 是狗是猫，总得拿出来遛遛 ）
2. 再研究，  在此数据基础上， 再提升（方法一：提升网络模型， 方法二：根据预测数据 二次删选）
3. 我向往的强化学习 

 

有对 金融程序化 和 深度学习结合有兴趣的可以加群 ， 个人群： 杭州程序化交易群  375129936