Volatilitätsskalierte Momentum- und Trendmerkmale erstellen
Zusammenfassung
Dieses Feature-Engineering-Modul bereitet tägliche Kursdaten für systematische Makro-Portfoliomodelle auf. Es erstellt Renditen über verschiedene Zeithorizonte, skaliert mit der geschätzten Volatilität, mehrere MACD-Signale über verschiedene Skalen und rollierende Z-Scores der logarithmierten Kurse. Die Renditehorizonte können eine konfigurierte Auswahl oder eine dichte Spanne für einen Feature-Satz mit rohem Momentum verwenden. Die Ex-ante-Volatilität wird anhand der exponentiell gewichteten Standardabweichung täglicher Renditen geschätzt; außerdem leitet das Modul rohe und volatilitätsskalierte Renditen für Lernziele einen Schritt im Voraus ab.
Um extreme Merkmalswerte zu begrenzen, wird jedes Merkmal anhand des rollierenden Medians und der medianen absoluten Abweichung gekappt. Fehlende Merkmalswerte werden anschließend mit null aufgefüllt. Fortgeschriebene Kurse dienen zur Berechnung von Veränderungen, während Verfügbarkeitsprüfungen Renditen maskieren, die fehlende Beobachtungen überqueren, und festhalten, ob ein Vermögenswert existiert. Das ausgerichtete Panel enthält Datumsangaben, Vermögenswerte, Merkmale, Zielgrößen, Volatilitätsschätzungen und eine Maske. Dabei handelt es sich um Transformationen, nicht um eine validierte Handelsstrategie: Modellleistung, Transaktionskosten und Portfoliokonstruktion liegen außerhalb des Modulumfangs. Nutzer müssen sicherstellen, dass rollierende Berechnungen und Konventionen für fehlende Daten zum vorgesehenen Evaluierungsdesign passen.
Kernaussagen
- Renditen über konfigurierbare Zeithorizonte werden anhand geschätzter Volatilität und der Horizontlänge normiert.
- Der Feature-Satz kann MACD-Signale über verschiedene Skalen und rollierende Z-Scores der logarithmierten Kurse enthalten.
- Die Volatilität von EWMA liefert sowohl eine Skalierungsschätzung als auch eine Anpassung des Lernziels für den nächsten Schritt.
- Rollierender Median und mediane absolute Abweichung ermöglichen ein robustes Kappen der Merkmale.
- Verfügbarkeitsmasken unterscheiden beobachtete Vermögenswerte von fehlenden Kursen, während Lücken bei Merkmalen mit null gefüllt werden.
Schlagwörter
Volltext
# features.py
```py
"""Feature engineering for DeePM-style systematic macro models.
Constructs a compact feature set from daily closes:
1. Volatility-normalized returns for horizons h in {1, 21, 63, 252}
2. Multi-scale MACD signals at (8,24), (16,48), (32,96) plus re-normalization
3. Log-price z-scores over windows l in {21, 252}
4. Robust clipping using rolling median and MAD over 252 days
"""
from __future__ import annotations
from collections.abc import Sequence
from dataclasses import dataclass
import numpy as np
import pandas as pd
from .configs import FeatureConfig
@dataclass(frozen=True, slots=True)
class FeaturePanel:
"""A fully-aligned feature panel for end-to-end portfolio learning."""
dates: pd.DatetimeIndex
assets: list[str]
x: np.ndarray # (T, N, F)
r_fwd1: np.ndarray # (T, N) forward raw returns
sigma_hat: np.ndarray # (T, N) ex-ante volatility
vol_scale: np.ndarray # (T, N) = 1 / (sigma_hat + eps)
y_fwd1: np.ndarray # (T, N) vol-scaled forward return
mask: np.ndarray # (T, N) availability mask
feature_names: list[str]
def _robust_clip(
df: pd.DataFrame,
*,
window: int,
k: float,
mad_scale: float,
) -> pd.DataFrame:
"""Robust, no-lookahead clipping using rolling median and MAD."""
median = df.rolling(window=window, min_periods=window).median()
mad = (df - median).abs().rolling(window=window, min_periods=window).median()
bound = k * mad_scale * mad
return df.clip(lower=median - bound, upper=median + bound)
def compute_ex_ante_volatility(
daily_returns: pd.DataFrame,
*,
span: int,
min_periods: int | None = None,
) -> pd.DataFrame:
"""EWMA volatility estimate (sigma_hat) from daily returns."""
mp = span if min_periods is None else min_periods
return daily_returns.ewm(span=span, adjust=False, min_periods=mp).std(bias=False)
def build_feature_panel(
prices: pd.DataFrame,
cfg: FeatureConfig,
) -> FeaturePanel:
"""Compute DeePM-style features, returns, vol scaling, and masks.
Parameters
----------
prices:
Wide DataFrame of close prices (dates x assets). NaNs for missing.
cfg:
Feature engineering configuration.
"""
if not isinstance(prices.index, pd.DatetimeIndex):
raise TypeError("prices index must be a pandas.DatetimeIndex")
prices = prices.sort_index()
assets = [str(c) for c in prices.columns]
existence = prices.notna().astype(np.float32)
prices_ffill = prices.ffill()
r_daily = prices_ffill.pct_change()
valid_r_daily = existence.astype(bool) & existence.shift(1).fillna(False).astype(bool)
r_daily = r_daily.where(valid_r_daily)
sigma_hat = compute_ex_ante_volatility(r_daily, span=cfg.vol_span)
vol_scale = 1.0 / (sigma_hat + cfg.vol_eps)
r_fwd1 = prices_ffill.pct_change().shift(-1)
valid_trade = existence.astype(bool) & existence.shift(-1).fillna(False).astype(bool)
r_fwd1 = r_fwd1.where(valid_trade)
y_fwd1 = vol_scale * r_fwd1
# Build feature blocks
feature_dfs: list[tuple[str, pd.DataFrame]] = []
if cfg.feature_set == "signal":
horizons: Sequence[int] = cfg.ret_horizons
elif cfg.feature_set == "raw_momentum":
horizons = tuple(range(1, int(cfg.raw_momentum_max_horizon) + 1))
else:
horizons = cfg.ret_horizons
for h in horizons:
ret_h = prices_ffill / prices_ffill.shift(h) - 1.0
scaled = ret_h / (sigma_hat * np.sqrt(float(h)) + cfg.vol_eps)
feature_dfs.append((f"ret_h{h}", scaled))
if cfg.feature_set == "signal":
for s, l in cfg.macd_pairs:
ewm_fast = prices_ffill.ewm(span=s, adjust=False, min_periods=s).mean()
ewm_slow = prices_ffill.ewm(span=l, adjust=False, min_periods=l).mean()
macd_raw = (ewm_fast - ewm_slow) / (sigma_hat + cfg.vol_eps)
macd_std = macd_raw.rolling(
window=cfg.macd_renorm_window, min_periods=cfg.macd_renorm_window
).std()
macd = macd_raw / (macd_std + cfg.vol_eps)
feature_dfs.append((f"macd_{s}_{l}", macd))
log_prices = np.log(prices_ffill)
for w in cfg.zscore_windows:
mu = log_prices.rolling(window=w, min_periods=w).mean()
sd = log_prices.rolling(window=w, min_periods=w).std()
z = (log_prices - mu) / (sd + cfg.vol_eps)
feature_dfs.append((f"zscore_{w}", z))
# Robust clipping
clipped_features: list[np.ndarray] = []
feature_names: list[str] = []
for name, df in feature_dfs:
df_clipped = _robust_clip(
df, window=cfg.clip_window, k=cfg.clip_k, mad_scale=cfg.clip_mad_scale
)
df_filled = df_clipped.fillna(0.0)
clipped_features.append(df_filled.to_numpy(dtype=np.float32))
feature_names.append(name)
x = (
np.stack(clipped_features, axis=-1)
if clipped_features
else np.zeros((len(prices), len(assets), 0))
)
if cfg.include_existence:
x = np.concatenate([x, existence.to_numpy(dtype=np.float32)[..., None]], axis=-1)
feature_names.append("existence")
mask = existence.to_numpy(dtype=np.float32)
return FeaturePanel(
dates=prices.index,
assets=assets,
x=x,
r_fwd1=r_fwd1.fillna(0.0).to_numpy(dtype=np.float32),
sigma_hat=sigma_hat.fillna(0.0).to_numpy(dtype=np.float32),
vol_scale=vol_scale.fillna(0.0).to_numpy(dtype=np.float32),
y_fwd1=y_fwd1.fillna(0.0).to_numpy(dtype=np.float32),
mask=mask,
feature_names=feature_names,
)
```Vollständig mit Quellenangabe unter der Lizenz der Quelle angezeigt. Lizenz: MIT
Diese Zusammenfassung wurde vom Research-Agenten von Stratmill anhand des Originals verfasst; sie ist keine Kopie der Quelle.