CTA-Signalmodellierung

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Fragestellungen

Lässt sich mit den folgenden Ansätzen ein Modell des überwachten Lernens für eine CTA-Strategie erstellen?

  • Chronologische Aufteilung der Daten
    • Um Datenlecks (Data Leakage) zu vermeiden und einen sachgerechten Backtest zu simulieren
  • Zufälliges Upsampling (nicht synthetisch)
    • Zum Umgang mit unausgewogenen Klassen
  • Modellierung mit Feature-Transformation durch Ensemble-Baumalgorithmen

Wesentliche Eingaben der Aufgabe:

  • Stichtage
    • Beginn der Validierung
    • Beginn des Holdouts
    • Ende des Holdouts
  • Optimierungsmetrik (Accuracy, Precision, Recall, F1, Neg Log Loss)
  • Trainingsfrequenz (Jahr, Quartal, Monat, Tag)

Ergebnisse:

  • Prognostizierte Signale, jeweils Long oder Short
  • Aggregierte Kennzahlen für Validierung und Holdout im Vergleich
  • Konfusionsmatrizen für Validierung und Holdout im Vergleich
  • Finale Hyperparameter des Modells

Chronologische Aufteilung der Daten

  • Chronologische Aufteilung der Daten in Trainings-, Validierungs- und Holdout-Abschnitte
  • Setzt einen Backtest mit festem Zeitintervall für das erneute Training des Modells voraus
    • Jährlich
    • Vierteljährlich
    • Monatlich
    • Täglich
  • Validierungszeitraum:
    • Die Prognosen dieses Zeitraums werden bewertet und für die Abstimmung der Hyperparameter verwendet
  • Holdout-Zeitraum:
    • Die Prognosen dieses Zeitraums werden erfasst, aber für keinerlei Abstimmung verwendet

Zufälliges Upsampling (nicht synthetisch)

  • Die Signalmodellierung ist ein binäres Klassifikationsproblem
  • Die Signale von CTA-Assets sind tendenziell stark unausgewogen (Verhältnis von etwa 1:4)
    • Ein direkt angewandtes ML-Modell würde daher meist die Mehrheitsklasse prognostizieren
  • Vorgehen
    • Die Minderheitsklasse wird durch nicht synthetisches, zufälliges Upsampling auf ein Verhältnis von 1:1 gebracht
    • Das Upsampling wird mit einem reproduzierbaren Zufalls-Seed umgesetzt

Modellierungsmethodik

Modellrahmen

  • Eingaben -> Ensemble-Baummodell zur Feature-Transformation (FT) -> One-Hot-Encoding -> finales Prognosemodell

FT-Ensemble-Baummodell:

  • Einsatz eines Ensemble-Baumalgorithmus des überwachten Lernens zur Feature-Transformation
  • Vorgehen:
    • Zunächst auf den Trainingsdaten trainiert (und nie mit Testdaten in Berührung gebracht)
    • Anschließend als Schritt der Feature-Transformation eingesetzt, bei dem:
      • vorverarbeitete Daten in das Modell eingespeist werden
      • die Blätter jedes Baums als Eingabe-Features für das nächste Modell dienen
  • Hilft, nichtlineare Zusammenhänge in den Daten zu erfassen, und wirkt zugleich als eine Form der Regularisierung

Finales Prognosemodell:

  • Gradient-Boosting-Baumalgorithmus nach aktuellem Stand der Technik
  • Übernimmt die one-hot-kodierten, transformierten Features der vorherigen Ebene und erstellt eine binäre Klassifikationsprognose

CTA-Modellierungsprozess

Präzisionsdiagramme

Präzision = (richtig Positive)/(prognostizierte Positive) für die zusammengefassten Prognosen der Validierungs- und Holdout-Zeiträume, je Signalposition (Long/Short)

Diagramm 1: Histogramm der Präzision:

  • 30 Assets x 2 Signalpositionen = 60
  • Durchschnitt = 0.299
  • Der Modus liegt zwischen 0.30 und 0.35

Diagramm 2: Balkendiagramm der Präzision je Asset

  • Jedes Asset hat zwei Präzisionswerte (einen je Signalposition)
  • Bei den meisten Assets sind die Präzisionswerte für beide Signalpositionen ähnlich
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