رفتن به محتوا
همه اسناد کتابخانه

خودرمزگذارهای شرطی برای قیمت‌گذاری دارایی بر پایهٔ ویژگی‌ها

کد یادگیری ماشین برای معامله‌گری

خلاصه

این پیاده‌سازی خودرمزگذاری شرطی را برای قیمت‌گذاری دارایی شرح می‌دهد. شبکهٔ بتا ویژگی‌های هر سهم را به بارهای عاملی نهفته نگاشت می‌کند، درحالی‌که شبکهٔ خطی عامل، بازده پرتفوی‌های مدیریت‌شده را به بازده عامل‌ها نگاشت می‌کند. مدل بازده سهم را با جمع بارهای متناظر و مقادیر عامل‌ها پیش‌بینی می‌کند؛ در نتیجه، مواجهه‌ها می‌توانند با ویژگی‌های شرکت تغییر کنند، درحالی‌که عامل‌ها از ابزارهای پرتفوی به دست می‌آیند.

کد همچنین توابعی برای دسترسی به بارها و عامل‌های آموخته‌شده فراهم می‌کند تا اجزای مدل را بررسی کرد. جریمهٔ L1 آن فقط بر وزن‌های لایه‌های پنهان شبکهٔ بتا اعمال می‌شود؛ بایاس‌ها و لایهٔ نهایی بارگذاری را در بر نمی‌گیرد و اگر لایهٔ پنهانی وجود نداشته باشد، صفر برمی‌گرداند. این مرجعی دربارهٔ معماری است، نه مطالعه‌ای تجربی: روش آموزش، مجموعه‌داده، نتایج پیش‌بینی یا مقایسه با مدل‌های دیگر قیمت‌گذاری دارایی را ارائه نمی‌کند.

ایده‌های کلیدی

  • شبکهٔ بتا ویژگی‌های سهام را به بارهای عاملی نهفتهٔ ویژهٔ هر سهم تبدیل می‌کند.
  • شبکه‌ای خطی، ورودی‌های پرتفوی مدیریت‌شده را به بازده عامل‌ها نگاشت می‌کند.
  • بازده‌های پیش‌بینی‌شده از جمع حاصل‌ضرب بارها در عامل‌ها ساخته می‌شوند.
  • منظم‌ساز، تنکی وزن‌های پنهان شبکهٔ بتا را تقویت می‌کند و لایهٔ خروجی را جریمه نمی‌کند.
  • این پیاده‌سازی ساختار مدل را تعریف می‌کند، اما ارزیابی تجربی ارائه نمی‌دهد.

برچسب‌ها

متن کامل
# cae.py


```py
"""Conditional Autoencoder for Asset Pricing (GKX 2021).

Architecture:


- ConditionalAutoencoder: predicted return = dot(betas, factors)

Reference: Gu, Kelly, Xiu (2021) "Autoencoder Asset Pricing Models"
"""

from __future__ import annotations

import torch
import torch.nn as nn


class BetaNetwork(nn.Module):
    """Maps stock characteristics to per-stock factor loadings."""

    def __init__(self, n_characteristics: int, n_factors: int, hidden_units: tuple = (32,)):
        super().__init__()

        layers: list[nn.Module] = []
        in_features = n_characteristics

        for units in hidden_units:
            layers.append(nn.Linear(in_features, units))
            layers.append(nn.ReLU())
            in_features = units

        layers.append(nn.Linear(in_features, n_factors))
        self.network = nn.Sequential(*layers)

    def forward(self, x: torch.Tensor) -> torch.Tensor:
        return self.network(x)


class FactorNetwork(nn.Module):
    """Maps managed portfolio returns to factor returns (linear, no activation)."""

    def __init__(self, n_instruments: int, n_factors: int):
        super().__init__()
        self.linear = nn.Linear(n_instruments, n_factors, bias=False)

    def forward(self, x: torch.Tensor) -> torch.Tensor:
        return self.linear(x)


class ConditionalAutoencoder(nn.Module):
    """Conditional Autoencoder for Asset Pricing (GKX Architecture).

    Architecture:
    - Beta Network: characteristics -> ReLU -> factor loadings (with L1 regularization)
    - Factor Network: managed portfolios -> factor returns (linear)
    - Output: dot product of betas and factors

    Args:
        n_characteristics: Number of stock characteristics (L)
        n_instruments: Number of managed portfolio instruments (L+1 typically)
        n_factors: Number of latent factors (K)
        hidden_units: Tuple of hidden layer sizes for BetaNetwork
    """

    def __init__(
        self,
        n_characteristics: int,
        n_instruments: int,
        n_factors: int = 6,
        hidden_units: tuple = (32,),
    ):
        super().__init__()

        self.n_factors = n_factors
        self.n_characteristics = n_characteristics
        self.n_instruments = n_instruments

        self.beta_net = BetaNetwork(n_characteristics, n_factors, hidden_units)
        self.factor_net = FactorNetwork(n_instruments, n_factors)

    def forward(self, characteristics: torch.Tensor, portfolios: torch.Tensor) -> torch.Tensor:
        """Forward pass.

        Args:
            characteristics: (batch_size, n_characteristics) per-stock
            portfolios: (batch_size, n_instruments) managed portfolio features

        Returns:
            predicted_returns: (batch_size,)
        """
        betas = self.beta_net(characteristics)  # (batch, n_factors)
        factors = self.factor_net(portfolios)  # (batch, n_factors)
        pred = (betas * factors).sum(dim=1)
        return pred

    def get_betas(self, characteristics: torch.Tensor) -> torch.Tensor:
        """Extract factor loadings."""
        return self.beta_net(characteristics)

    def get_factors(self, portfolios: torch.Tensor) -> torch.Tensor:
        """Extract factor returns."""
        return self.factor_net(portfolios)


def l1_regularization(model: ConditionalAutoencoder, lambda_l1: float) -> torch.Tensor:
    """L1 regularization on BetaNetwork hidden Dense weights only.

    Matches the GKX (2021) reference, which applies ``kernel_regularizer='L1'``
    only to the *hidden* Dense layers. We exclude biases (sparsity is not
    meaningful) and the final output ``Linear(in, n_factors)`` layer (factor
    loadings should not be pushed to zero by an external regularizer — the
    autoencoder itself learns their magnitudes).
    """
    layers = [m for m in model.beta_net.network if isinstance(m, nn.Linear)]
    if len(layers) <= 1:
        # No hidden layers (CA0 — direct linear projection); no L1 to apply.
        return torch.zeros((), device=next(model.parameters()).device)
    hidden_layers = layers[:-1]  # exclude the final output Linear
    l1 = sum(layer.weight.abs().sum() for layer in hidden_layers)
    return lambda_l1 * l1

```

با ذکر منبع و مطابق مجوز اثر، به‌طور کامل نمایش داده می‌شود. مجوز: MIT

این خلاصه را عامل پژوهشی Stratmill بر پایه متن اصلی نوشته است؛ نسخه‌ای از اثر منبع نیست.