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

英語からの翻訳です。英語の原文を正とします。 英語で読む

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

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)
  • 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RF12.9057
CAT23.2925
LGBM33.5031
ET43.6101
XGB53.6258
DT64.0629
金属CAT13.0797
ET23.0870
LGBM33.4855
XGB43.6377
RF53.6957
DT64.0145
石油ET13.3079
RF23.3139
CAT33.3194
LGBM43.5667
XGB53.6750
DT63.7722
電力・ガスCAT12.7949
RF23.0513
LGBM33.5000
ET43.7692
XGB53.8333
DT64.0513

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RF12.90571.81132075523.62265.09433962315.0943
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
金属CAT13.07972.65217391325.30433.93478260913.9348
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
石油ET13.30792.49152542424.98314.94067796614.9407
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
電力・ガスCAT12.79491.53846153823.07695.30769230815.3077
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

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)
  • 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RF12.9937
CAT23.1698
ET33.3805
LGBM43.5881
XGB53.7170
DT64.1509
金属ET12.6667
RF22.9855
CAT33.3478
LGBM43.6812
XGB54.0000
DT64.3188
石油ET12.6667
RF22.9889
CAT33.3611
LGBM43.6861
XGB54.0750
DT64.1667
電力・ガスRF12.6410
CAT23.2821
LGBM33.4615
XGB43.5641
ET53.9487
DT64.1026

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RF12.99371.943423.88685.094315.0943
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
金属ET12.66671.000022.00006.000016.0000
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
石油ET12.66671.000022.00006.000016.0000
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
電力・ガスRF12.64101.307722.615385.3076915.3077
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

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。
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