Прогнозирование финансовых временных рядов: новый взгляд на многопериодное обучение

Автор: Денис Аветисян


В статье представлена инновационная методика, позволяющая повысить точность и эффективность прогнозирования финансовых данных за счет анализа временных рядов различной длительности.

🐢

Ищешь ракеты? Это не к нам. У нас тут скучный, медленный, но надёжный, как швейцарские часы, фундаментальный анализ.

Бесплатный Телеграм канал
На основе анализа данных набора Fund, визуализации демонстрируют способность моделей машинного обучения, включая MLF, Scaleformer и PatchTST, прогнозировать значения временных рядов на горизонте в пять и десять шагов вперёд.
На основе анализа данных набора Fund, визуализации демонстрируют способность моделей машинного обучения, включая MLF, Scaleformer и PatchTST, прогнозировать значения временных рядов на горизонте в пять и десять шагов вперёд.

Предлагается многопериодный обучающий фреймворк (MLF), оптимизирующий архитектуру модели и устраняющий избыточность между периодами для повышения качества прогнозирования финансовых продаж.

Прогнозирование финансовых временных рядов часто затруднено из-за влияния как краткосрочных, так и долгосрочных факторов. В данной работе, посвященной ‘Multi-period Learning for Financial Time Series Forecasting’, предложен новый подход к повышению точности и эффективности прогнозирования финансовых данных. Ключевым элементом является разработанная многопериодная обучающая модель (MLF), которая эффективно интегрирует данные различных периодов, устраняя избыточность и оптимизируя архитектуру. Способна ли данная модель стать основой для создания более надежных и адаптивных систем прогнозирования на финансовых рынках?


За пределами Однократных Горизонтов: Ограничения Традиционного Прогнозирования Временных Рядов

Традиционные модели временных рядов испытывают трудности при захвате долгосрочных зависимостей, что ограничивает точность прогнозирования на больших временных горизонтах. Особенно это проявляется при анализе сложных данных, где стандартные подходы оказываются недостаточно эффективными.

Существующие методы часто не способны эффективно использовать информацию из различных временных масштабов или при работе с данными переменной длины. Это требует новых подходов к моделированию, способных учитывать взаимосвязи на разных уровнях и интегрировать информацию из различных источников, чтобы увидеть не только текущие тенденции, но и скрытые закономерности.

Сравнение многопериодных (c) и многомасштабных (b) входных данных выявляет различия в их характеристиках и применении.
Сравнение многопериодных (c) и многомасштабных (b) входных данных выявляет различия в их характеристиках и применении.

Преодоление этих ограничений требует новых подходов к моделированию временных рядов, способных учитывать взаимосвязи на разных уровнях и эффективно интегрировать информацию из различных источников.

Многопериодное Прогнозирование: Интеграция Исторического Контекста для Повышения Точности

Многопериодное прогнозирование использует исторические данные различной длительности для повышения глубины понимания и прогностической силы модели. Такой подход позволяет учитывать временные зависимости и паттерны, которые могут быть упущены при анализе данных за один период.

Методы, такие как FiLM, напрямую используют эти многопериодные входные данные, линейно интегрируя выходные сигналы из разных временных шагов. Это позволяет модели динамически адаптироваться к изменениям во временных рядах и улучшать точность прогнозирования. Ключевым аспектом является использование методов фильтрации избыточности между периодами (Inter-period Redundancy Filtering, IRF), позволяющих удалять шум и сосредотачиваться на значимых сигналах для достижения передовых результатов.

Предлагаемая схема (b) отличается от существующей (a) за счет использования многопериодных входных данных, выделенных синим прямоугольником, что позволяет достичь улучшенных результатов.
Предлагаемая схема (b) отличается от существующей (a) за счет использования многопериодных входных данных, выделенных синим прямоугольником, что позволяет достичь улучшенных результатов.

Ключевым аспектом эффективной обработки этих данных является использование методов фильтрации избыточности между периодами (Inter-period Redundancy Filtering, IRF).

Адаптивная Интеграция и Масштабируемые Архитектуры для Временных Рядов

Предложенная схема обучения, Multi-period Learning Framework (MLF), включает в себя метод Learnable Weighted-average Integration (LWI), позволяющий моделям динамически корректировать значимость прогнозов, полученных из разных временных периодов, оптимизируя производительность. Для обработки временных рядов различной длины и масштаба используется Multi-period Self-Adaptive Patching (MAP), обеспечивающий согласованную обработку всех сегментов, независимо от их характеристик.

Исследование влияния модуля Multi-period self-Adaptive Patching (MAP) показало, что он обеспечивает снижение средней квадратичной ошибки (MSE) при прогнозировании на 96, 192, 336 и 720 временных шагов.
Исследование влияния модуля Multi-period self-Adaptive Patching (MAP) показало, что он обеспечивает снижение средней квадратичной ошибки (MSE) при прогнозировании на 96, 192, 336 и 720 временных шагов.

Результаты экспериментов показали, что MLF с использованием LWI и MAP демонстрирует более низкую средневзвешенную абсолютную процентную ошибку (WMAPE) по сравнению с сильными базовыми моделями, что указывает на повышение точности прогнозирования.

К Надежным и Обобщенным Прогнозам Временных Рядов

Современные модели временных прогнозов демонстрируют значительное улучшение точности благодаря эффективной интеграции информации из разных периодов и масштабов. Предложенная модель MLF достигает ускорения вычислений в 3.6 раза по сравнению с Scaleformer на наборе данных Weather и в 11.8 раза на наборе данных Fund, что свидетельствует о существенном повышении эффективности без потери точности.

Анализ эффективности наилучших моделей TSF, проведенный на наборах данных Ettm1, Weather и Fund, демонстрирует их производительность в различных условиях.
Анализ эффективности наилучших моделей TSF, проведенный на наборах данных Ettm1, Weather и Fund, демонстрирует их производительность в различных условиях.

Кроме того, модель поддерживает среднеквадратичную ошибку (MSE) на уровне 0.2550 на наборе данных ETTm1 при использовании модуля Patch Squeeze, что подтверждает высокую точность наряду с улучшенной эффективностью. Каждое изображение, раскрывающее закономерности данных, становится вызовом для понимания, а не просто входной моделью.

Исследование, представленное в статье, акцентирует внимание на важности структурированного подхода к анализу временных рядов, особенно в контексте финансовых прогнозов. Данный подход позволяет выявлять закономерности и оптимизировать архитектуру моделей, что находит отклик в словах Джона Дьюи: “Образование – это не подготовка к жизни; образование – это сама жизнь.” Подобно тому, как образование является непрерывным процессом, так и анализ временных рядов требует постоянной адаптации и совершенствования моделей, особенно при работе с многопериодными данными, где необходимо эффективно фильтровать избыточность и повышать точность прогнозов. Упор на многопериодное обучение, представленный в статье, демонстрирует стремление к целостному пониманию данных и повышению эффективности прогнозирования.

Что дальше?

Представленная работа, демонстрируя эффективность многопериодного обучения в прогнозировании финансовых временных рядов, неизбежно наталкивает на вопрос о природе самой «информативности» различных временных горизонтов. Успех предложенного подхода в фильтрации избыточности между периодами заставляет задуматься: не является ли кажущаяся «сложность» финансовых данных лишь следствием неадекватного представления информации о взаимосвязях во времени? Очевидно, что дальнейшие исследования должны быть направлены на разработку более элегантных методов выявления и использования этих скрытых закономерностей.

Несмотря на достигнутые результаты, остаются открытыми вопросы, касающиеся адаптивности предложенной архитектуры к данным с нелинейными и нестационарными характеристиками. В частности, представляется важным исследовать возможности комбинирования предложенного подхода с моделями, учитывающими качественные факторы и экспертные оценки. Ирония в том, что стремление к «точности» прогнозов может упустить из виду фундаментальную непредсказуемость финансовых рынков – и в этом заключается своеобразный вызов для исследователей.

В перспективе, можно ожидать развития методов автоматического определения оптимальной длины временных горизонтов для обучения, а также разработки более эффективных алгоритмов фильтрации шума и выделения значимых сигналов. Понимание того, как различные временные масштабы взаимодействуют друг с другом, станет ключом к созданию действительно интеллектуальных систем прогнозирования, способных не только предсказывать, но и понимать логику финансовых процессов.


Оригинал статьи: https://arxiv.org/pdf/2511.08622.pdf

Связаться с автором: https://www.linkedin.com/in/avetisyan/

Смотрите также:

2025-11-13 20:59