分散型マーケット・ニュートラル・ポートフォリオの機械学習分析
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ポートフォリオ
ポートフォリオの構成:
- 合計 149 の資産で、4 つのセクターに集約できます
- セクター別の内訳:
- 農産物・畜産物:53
- 金属:23
- 石油:60
- 電力・ガス:13
- 各資産は 2 つのデータセットを持ちます(買い用に 1 つ、売り用に 1 つ)
- シグナルのクラス:不均衡(< 0.30)と均衡(>= 0.30)
- すべてのセクターで、データセットの大半は不均衡です。

- 買いと売りのシグナルのデータセットの間でも、シグナルの不均衡の分布は一貫しています

- すべてのセクターで、データセットの大半は不均衡です。
分析のアプローチ
- 各資産のデータセットについて、正の予測のデフォルト閾値を 0.5 とし、ハイパーパラメータを調整しながら 6 つのアルゴリズムでモデル化しました。
- モデルの種類:
- エクストリーム勾配ブースティング(XGBoost)
- LightGBM (LGBM)
- CatBoost (CAT)
- ランダムフォレスト(RF)
- エクストラツリー(ET)
- 決定木(DT)
- 指標:
- 偽陽性(FP)の最小化
- 偽陰性(FN)の最小化
- 各モデルを加重平均で順位付けすることに焦点を当てます
- 偽陽性の最小化の順位ウェイトは 2 単位
- 偽陰性の最小化の順位ウェイトは 1 単位
- 各データセットは二値シグナルの固有の分布を持つため、データセットごとに両方の指標を用いて全モデルの順位付けを行います。
- セクターとシグナルの種類の組み合わせごとに、該当するデータセット全体で加重順位の平均を算出し、モデルの順位を確定します。
ロング側の観察結果
全般的な観察結果:
- CAT は 4 つのセクターすべてで上位 3 位以内に入っています
- 農産物・畜産物(2 位)
- 金属(1 位)
- 石油(3 位)
- 電力・ガス(1 位)
- RF と LGBM は 3 つのセクターで上位 3 位以内に入っています
- RF:
- 農産物・畜産物(1 位)
- 石油(2 位)
- 電力・ガス(2 位)
- LGBM
- 農産物・畜産物(3 位)
- 金属(3 位)
- 電力・ガス(3 位)
- RF:
- XGB と DT は予測がより積極的な傾向があり、FN の最小化では優れています。しかし、FP の最小化のウェイトがより高いため、全体の加重順位は低くなります。
- 詳細な結果は次のスライドを参照
| セクター | モデル | 最終順位 | 加重平均順位 |
|---|---|---|---|
| 農産物・畜産物 | RF | 1 | 2.9057 |
| CAT | 2 | 3.2925 | |
| LGBM | 3 | 3.5031 | |
| ET | 4 | 3.6101 | |
| XGB | 5 | 3.6258 | |
| DT | 6 | 4.0629 | |
| 金属 | CAT | 1 | 3.0797 |
| ET | 2 | 3.0870 | |
| LGBM | 3 | 3.4855 | |
| XGB | 4 | 3.6377 | |
| RF | 5 | 3.6957 | |
| DT | 6 | 4.0145 | |
| 石油 | ET | 1 | 3.3079 |
| RF | 2 | 3.3139 | |
| CAT | 3 | 3.3194 | |
| LGBM | 4 | 3.5667 | |
| XGB | 5 | 3.6750 | |
| DT | 6 | 3.7722 | |
| 電力・ガス | CAT | 1 | 2.7949 |
| RF | 2 | 3.0513 | |
| LGBM | 3 | 3.5000 | |
| ET | 4 | 3.7692 | |
| XGB | 5 | 3.8333 | |
| DT | 6 | 4.0513 |
ロングのアロケーション(順位付けの詳細な結果)
| セクター | モデル | 最終順位 | 加重平均順位 | 偽陽性の順位 | 偽陽性の順位ウェイト | 偽陽性の加重順位 | 偽陰性の順位 | 偽陰性の順位ウェイト | 偽陰性の加重順位 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 農産物・畜産物 | RF | 1 | 2.9057 | 1.811320755 | 2 | 3.6226 | 5.094339623 | 1 | 5.0943 |
| CAT | 2 | 3.2925 | 2.537735849 | 2 | 5.0755 | 4.801886792 | 1 | 4.8019 | |
| LGBM | 3 | 3.5031 | 3.716981132 | 2 | 7.4340 | 3.075471698 | 1 | 3.0755 | |
| ET | 4 | 3.6101 | 3.773584906 | 2 | 7.5472 | 3.283018868 | 1 | 3.2830 | |
| XGB | 5 | 3.6258 | 3.933962264 | 2 | 7.8679 | 3.009433962 | 1 | 3.0094 | |
| DT | 6 | 4.0629 | 5.226415094 | 2 | 10.4528 | 1.735849057 | 1 | 1.7358 | |
| 金属 | CAT | 1 | 3.0797 | 2.652173913 | 2 | 5.3043 | 3.934782609 | 1 | 3.9348 |
| ET | 2 | 3.0870 | 2.173913043 | 2 | 4.3478 | 4.913043478 | 1 | 4.9130 | |
| LGBM | 3 | 3.4855 | 3.826086957 | 2 | 7.6522 | 2.804347826 | 1 | 2.8043 | |
| XGB | 4 | 3.6377 | 3.956521739 | 2 | 7.9130 | 3 | 1 | 3.0000 | |
| RF | 5 | 3.6957 | 3.130434783 | 2 | 6.2609 | 4.826086957 | 1 | 4.8261 | |
| DT | 6 | 4.0145 | 5.260869565 | 2 | 10.5217 | 1.52173913 | 1 | 1.5217 | |
| 石油 | ET | 1 | 3.3079 | 2.491525424 | 2 | 4.9831 | 4.940677966 | 1 | 4.9407 |
| RF | 2 | 3.3139 | 2.908333333 | 2 | 5.8167 | 4.125 | 1 | 4.1250 | |
| CAT | 3 | 3.3194 | 2.916666667 | 2 | 5.8333 | 4.125 | 1 | 4.1250 | |
| LGBM | 4 | 3.5667 | 3.858333333 | 2 | 7.7167 | 2.983333333 | 1 | 2.9833 | |
| XGB | 5 | 3.6750 | 4.316666667 | 2 | 8.6333 | 2.391666667 | 1 | 2.3917 | |
| DT | 6 | 3.7722 | 4.45 | 2 | 8.9000 | 2.416666667 | 1 | 2.4167 | |
| 電力・ガス | CAT | 1 | 2.7949 | 1.538461538 | 2 | 3.0769 | 5.307692308 | 1 | 5.3077 |
| RF | 2 | 3.0513 | 2.153846154 | 2 | 4.3077 | 4.846153846 | 1 | 4.8462 | |
| LGBM | 3 | 3.5000 | 3.461538462 | 2 | 6.9231 | 3.576923077 | 1 | 3.5769 | |
| ET | 4 | 3.7692 | 4.384615385 | 2 | 8.7692 | 2.538461538 | 1 | 2.5385 | |
| XGB | 5 | 3.8333 | 4.230769231 | 2 | 8.4615 | 3.038461538 | 1 | 3.0385 | |
| DT | 6 | 4.0513 | 5.230769231 | 2 | 10.4615 | 1.692307692 | 1 | 1.6923 |
ショート側の観察結果
全般的な観察結果:
- RF と CAT は 4 つのセクターすべてで上位 3 位以内に入っています
- RF:
- 農産物・畜産物(1 位)
- 金属(2 位)
- 石油(2 位)
- 電力・ガス(2 位)
- CAT
- 農産物・畜産物(3 位)
- 金属(3 位)
- 石油(3 位)
- 電力・ガス(3 位)
- RF:
- ET は 3 つのセクターで上位 3 位以内に入っています。ただし、ET は正のシグナルの予測において比較的保守的な傾向があることがわかりました。これは偽陽性の最小化を重視する方針と合致しますが、正のシグナルがまばら/不十分であることも意味します。
- 農産物・畜産物(3 位)
- 金属(1 位)
- 石油(1 位)
- LGBM は 3 つのセクターで一貫して 4 位(上位 3 位のすぐ外)であり、3 位となったのは電力・ガスのみでした。
- XGB と DT は予測がより積極的な傾向があり、FN の最小化では優れています。しかし、FP の最小化のウェイトがより高いため、全体の加重順位は低くなります。
- 詳細な結果は次のスライドを参照
| セクター | モデル | 最終順位 | 加重平均順位 |
|---|---|---|---|
| 農産物・畜産物 | RF | 1 | 2.9937 |
| CAT | 2 | 3.1698 | |
| ET | 3 | 3.3805 | |
| LGBM | 4 | 3.5881 | |
| XGB | 5 | 3.7170 | |
| DT | 6 | 4.1509 | |
| 金属 | ET | 1 | 2.6667 |
| RF | 2 | 2.9855 | |
| CAT | 3 | 3.3478 | |
| LGBM | 4 | 3.6812 | |
| XGB | 5 | 4.0000 | |
| DT | 6 | 4.3188 | |
| 石油 | ET | 1 | 2.6667 |
| RF | 2 | 2.9889 | |
| CAT | 3 | 3.3611 | |
| LGBM | 4 | 3.6861 | |
| XGB | 5 | 4.0750 | |
| DT | 6 | 4.1667 | |
| 電力・ガス | RF | 1 | 2.6410 |
| CAT | 2 | 3.2821 | |
| LGBM | 3 | 3.4615 | |
| XGB | 4 | 3.5641 | |
| ET | 5 | 3.9487 | |
| DT | 6 | 4.1026 |
ショートのアロケーション(順位付けの詳細な結果)
| セクター | モデル | 最終順位 | 加重平均順位 | 偽陽性の順位 | 偽陽性の順位ウェイト | 偽陽性の加重順位 | 偽陰性の順位 | 偽陰性の順位ウェイト | 偽陰性の加重順位 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 農産物・畜産物 | RF | 1 | 2.9937 | 1.9434 | 2 | 3.8868 | 5.0943 | 1 | 5.0943 |
| CAT | 2 | 3.1698 | 2.4623 | 2 | 4.9245 | 4.5849 | 1 | 4.5849 | |
| ET | 3 | 3.3805 | 3.0472 | 2 | 6.0943 | 4.0472 | 1 | 4.0472 | |
| LGBM | 4 | 3.5881 | 3.9057 | 2 | 7.8113 | 2.9528 | 1 | 2.9528 | |
| XGB | 5 | 3.7170 | 4.1321 | 2 | 8.2642 | 2.8868 | 1 | 2.8868 | |
| DT | 6 | 4.1509 | 5.5094 | 2 | 11.0189 | 1.4340 | 1 | 1.4340 | |
| 金属 | ET | 1 | 2.6667 | 1.0000 | 2 | 2.0000 | 6.0000 | 1 | 6.0000 |
| RF | 2 | 2.9855 | 2.0000 | 2 | 4.0000 | 4.9565 | 1 | 4.9565 | |
| CAT | 3 | 3.3478 | 3.1304 | 2 | 6.2609 | 3.7826 | 1 | 3.7826 | |
| LGBM | 4 | 3.6812 | 3.9130 | 2 | 7.8261 | 3.2174 | 1 | 3.2174 | |
| XGB | 5 | 4.0000 | 5.0000 | 2 | 10.0000 | 2.0000 | 1 | 2.0000 | |
| DT | 6 | 4.3188 | 5.9565 | 2 | 11.9130 | 1.0435 | 1 | 1.0435 | |
| 石油 | ET | 1 | 2.6667 | 1.0000 | 2 | 2.0000 | 6.0000 | 1 | 6.0000 |
| RF | 2 | 2.9889 | 2.0000 | 2 | 4.0000 | 4.9667 | 1 | 4.9667 | |
| CAT | 3 | 3.3611 | 3.1000 | 2 | 6.2000 | 3.8833 | 1 | 3.8833 | |
| LGBM | 4 | 3.6861 | 4.1833 | 2 | 8.3667 | 2.6917 | 1 | 2.6917 | |
| XGB | 5 | 4.0750 | 5.0833 | 2 | 10.1667 | 2.0583 | 1 | 2.0583 | |
| DT | 6 | 4.1667 | 5.5500 | 2 | 11.1000 | 1.4000 | 1 | 1.4000 | |
| 電力・ガス | RF | 1 | 2.6410 | 1.3077 | 2 | 2.61538 | 5.30769 | 1 | 5.3077 |
| CAT | 2 | 3.2821 | 2.3077 | 2 | 4.61538 | 5.23077 | 1 | 5.2308 | |
| LGBM | 3 | 3.4615 | 3.5385 | 2 | 7.07692 | 3.30769 | 1 | 3.3077 | |
| XGB | 4 | 3.5641 | 3.7692 | 2 | 7.53846 | 3.15385 | 1 | 3.1538 | |
| ET | 5 | 3.9487 | 4.8462 | 2 | 9.69231 | 2.15385 | 1 | 2.1538 | |
| DT | 6 | 4.1026 | 5.2308 | 2 | 10.4615 | 1.84615 | 1 | 1.8462 |
結論
- 2 つの主要な指標に基づく加重順位付けに焦点を当てました
- 偽陽性の最小化(2 順位単位)
- 偽陰性の最小化(1 順位単位)
- 順位付けの手順に基づくと、全般的に、他を一貫して上回るモデル・アルゴリズムはありません。
- ただし、CAT、RF、LGBM は他よりも良好なパフォーマンスを示す傾向があります
- XGBoost と DT は予測がより積極的な傾向があります。これにより FN は最小化されやすくなりますが、FP は増えやすくなります。
- ET は性質上「保守的」すぎることが観察されました。FP の最小化では他のモデルを上回る場合がありますが、十分な正のシグナルを生成しません。
