Análisis de aprendizaje automático de una cartera diversificada de mercado neutral

Traducido del inglés. El texto en inglés es la referencia. Leer en inglés

La cartera

Composición de la cartera:

  • Un total de 149 activos que pueden agruparse en 4 sectores
  • Desglose por sectores:
    • Agrícolas y ganado: 53
    • Metales: 23
    • Petróleo: 60
    • Electricidad y gas: 13
  • Cada activo tiene dos conjuntos de datos (1 de compra y 1 de venta)
  • Clase de señal: desequilibrada (< 0.30) frente a equilibrada (>= 0.30)
    • En todos los sectores, la mayoría de los conjuntos de datos están desequilibrados.
    • Incluso entre los conjuntos de datos de señales de compra y de venta, la distribución del desequilibrio de señales es homogénea

Enfoque del análisis

  • Para cada conjunto de datos de activo, modelizamos 6 algoritmos con ajuste de hiperparámetros, utilizando 0.5 como umbral predeterminado para las predicciones positivas.
  • Tipos de modelo:
    • Extreme Gradient Boosting (XGBoost)
    • LightGBM (LGBM)
    • CatBoost (CAT)
    • Bosques aleatorios (Random Forests, RF)
    • Árboles extremadamente aleatorios (Extra Trees, ET)
    • Árbol de decisión (Decision Tree, DT)
  • Métricas:
    • Minimizar los falsos positivos (FP)
    • Minimizar los falsos negativos (FN)
  • Nos centramos en clasificar cada modelo mediante una media ponderada
    • Minimizar los falsos positivos tiene un peso de 2 unidades en la clasificación
    • Minimizar los falsos negativos tiene un peso de 1 unidad en la clasificación
  • Dado que cada conjunto de datos tiene una distribución propia de señales binarias, clasificamos todos los modelos en cada conjunto de datos con ambas métricas.
  • Para cada combinación de sector y tipo de señal, calculamos la clasificación media ponderada de esos conjuntos de datos y establecemos la clasificación final de los modelos.

Observaciones sobre el lado largo

Observaciones generales:

  • CAT aparece entre los 3 primeros puestos en los 4 sectores
    • Agrícolas y ganado (puesto 2)
    • Metales (puesto 1)
    • Petróleo (puesto 3)
    • Electricidad y gas (1)
  • RF y LGBM aparecen entre los 3 primeros en 3 sectores
    • RF:
      • Agrícolas y ganado (puesto 1)
      • Petróleo (puesto 2)
      • Electricidad y gas (2)
    • LGBM
      • Agrícolas y ganado (puesto 3)
      • Metales (puesto 3)
      • Electricidad y gas (3)
  • XGB y DT tienden a ser más agresivos en sus predicciones y son mejores minimizando los FN. Sin embargo, debido al mayor peso que se da a minimizar los FP, obtienen una peor clasificación ponderada global.
    • Véanse los resultados detallados a continuación
SectorModeloPuesto finalPuesto medio ponderado
Agrícolas y ganadoRF12.9057
CAT23.2925
LGBM33.5031
ET43.6101
XGB53.6258
DT64.0629
MetalesCAT13.0797
ET23.0870
LGBM33.4855
XGB43.6377
RF53.6957
DT64.0145
PetróleoET13.3079
RF23.3139
CAT33.3194
LGBM43.5667
XGB53.6750
DT63.7722
Electricidad y gasCAT12.7949
RF23.0513
LGBM33.5000
ET43.7692
XGB53.8333
DT64.0513

Asignaciones largas (resultados detallados de la clasificación)

SectorModeloPuesto finalPuesto medio ponderadoPuesto en falsos positivosPeso del puesto en falsos positivosPuesto ponderado en falsos positivosPuesto en falsos negativosPeso del puesto en falsos negativosPuesto ponderado en falsos negativos
Agrícolas y ganadoRF12.90571.81132075523.62265.09433962315.0943
CAT23.29252.53773584925.07554.80188679214.8019
LGBM33.50313.71698113227.43403.07547169813.0755
ET43.61013.77358490627.54723.28301886813.2830
XGB53.62583.93396226427.86793.00943396213.0094
DT64.06295.226415094210.45281.73584905711.7358
MetalesCAT13.07972.65217391325.30433.93478260913.9348
ET23.08702.17391304324.34784.91304347814.9130
LGBM33.48553.82608695727.65222.80434782612.8043
XGB43.63773.95652173927.9130313.0000
RF53.69573.13043478326.26094.82608695714.8261
DT64.01455.260869565210.52171.5217391311.5217
PetróleoET13.30792.49152542424.98314.94067796614.9407
RF23.31392.90833333325.81674.12514.1250
CAT33.31942.91666666725.83334.12514.1250
LGBM43.56673.85833333327.71672.98333333312.9833
XGB53.67504.31666666728.63332.39166666712.3917
DT63.77224.4528.90002.41666666712.4167
Electricidad y gasCAT12.79491.53846153823.07695.30769230815.3077
RF23.05132.15384615424.30774.84615384614.8462
LGBM33.50003.46153846226.92313.57692307713.5769
ET43.76924.38461538528.76922.53846153812.5385
XGB53.83334.23076923128.46153.03846153813.0385
DT64.05135.230769231210.46151.69230769211.6923

Observaciones sobre el lado corto

Observaciones generales:

  • RF y CAT aparecen entre los 3 primeros puestos en los 4 sectores
    • RF:
      • Agrícolas y ganado (puesto 1)
      • Metales (puesto 2)
      • Petróleo (puesto 2)
      • Electricidad y gas (2)
    • CAT
      • Agrícolas y ganado (puesto 3)
      • Metales (puesto 3)
      • Petróleo (puesto 3)
      • Electricidad y gas (3)
  • ET aparece entre los 3 primeros en 3 sectores. Sin embargo, observamos que ET tiende a ser relativamente conservador a la hora de predecir señales positivas. Esto encaja con nuestro objetivo de minimizar los falsos positivos, pero también implica que sus señales positivas son escasas o insuficientes.
    • Agrícolas y ganado (puesto 3)
    • Metales (puesto 1)
    • Petróleo (puesto 1)
  • LGBM ocupa sistemáticamente el 4.º puesto (justo fuera de los 3 primeros) en 3 sectores, y solo alcanzó el puesto 3 en Electricidad y gas.
  • XGB y DT tienden a ser más agresivos en sus predicciones y son mejores minimizando los FN. Sin embargo, debido al mayor peso que se da a minimizar los FP, obtienen una peor clasificación ponderada global.
    • Véanse los resultados detallados a continuación
SectorModeloPuesto finalPuesto medio ponderado
Agrícolas y ganadoRF12.9937
CAT23.1698
ET33.3805
LGBM43.5881
XGB53.7170
DT64.1509
MetalesET12.6667
RF22.9855
CAT33.3478
LGBM43.6812
XGB54.0000
DT64.3188
PetróleoET12.6667
RF22.9889
CAT33.3611
LGBM43.6861
XGB54.0750
DT64.1667
Electricidad y gasRF12.6410
CAT23.2821
LGBM33.4615
XGB43.5641
ET53.9487
DT64.1026

Asignaciones cortas (resultados detallados de la clasificación)

SectorModeloPuesto finalPuesto medio ponderadoPuesto en falsos positivosPeso del puesto en falsos positivosPuesto ponderado en falsos positivosPuesto en falsos negativosPeso del puesto en falsos negativosPuesto ponderado en falsos negativos
Agrícolas y ganadoRF12.99371.943423.88685.094315.0943
CAT23.16982.462324.92454.584914.5849
ET33.38053.047226.09434.047214.0472
LGBM43.58813.905727.81132.952812.9528
XGB53.71704.132128.26422.886812.8868
DT64.15095.5094211.01891.434011.4340
MetalesET12.66671.000022.00006.000016.0000
RF22.98552.000024.00004.956514.9565
CAT33.34783.130426.26093.782613.7826
LGBM43.68123.913027.82613.217413.2174
XGB54.00005.0000210.00002.000012.0000
DT64.31885.9565211.91301.043511.0435
PetróleoET12.66671.000022.00006.000016.0000
RF22.98892.000024.00004.966714.9667
CAT33.36113.100026.20003.883313.8833
LGBM43.68614.183328.36672.691712.6917
XGB54.07505.0833210.16672.058312.0583
DT64.16675.5500211.10001.400011.4000
Electricidad y gasRF12.64101.307722.615385.3076915.3077
CAT23.28212.307724.615385.2307715.2308
LGBM33.46153.538527.076923.3076913.3077
XGB43.56413.769227.538463.1538513.1538
ET53.94874.846229.692312.1538512.1538
DT64.10265.2308210.46151.8461511.8462

Conclusiones

  • Basamos nuestra clasificación en dos métricas principales, combinadas en una clasificación ponderada
    • Minimizar los falsos positivos (2 unidades de clasificación)
    • Minimizar los falsos negativos (1 unidad de clasificación)
  • Según el procedimiento de clasificación, en general no hay ningún algoritmo que supere sistemáticamente a los demás.
  • No obstante, CAT, RF y LGBM tienden a obtener mejores resultados que los demás
  • XGBoost y DT tienden a ser más agresivos en sus predicciones. Esto suele minimizar los FN, pero hace más probable que aumenten los FP.
  • Se ha observado que ET es, por naturaleza, demasiado «conservador». Aunque puede superar a otros modelos en la minimización de los FP, no genera suficientes señales positivas.
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