رفتن به محتوا
همه اسناد کتابخانه

کاربرد شاخص‌های FRED و شیب منحنی بازده برای فیلترکردن رژیم بازار

نوت‌بوک یادگیری ماشین برای معامله‌گری

خلاصه

این سند روندکاری گردآوری بازده اوراق خزانه و شاخص‌های اقتصادی FRED، هم‌ترازکردن سری‌های دارای تناوب گزارش‌دهی متفاوت با تقویم روزانه و بارگذاری یا پالایش مجموعه‌داده حاصل را شرح می‌دهد. شاخص‌ها شامل نرخ‌ها و اسپردهای خزانه، VIX، سنجه‌های اشتغال، تورم، تولید صنعتی و GDP هستند. این محتوا عمدتاً راهنمای آماده‌سازی داده است و کاربرد معاملاتی آن استفاده از اسپرد بازده اوراق خزانه 10-ساله منهای 2-ساله برای طبقه‌بندی رژیم‌های بازار است.

این سند دامنه‌های نمونه‌وار شیب را برای شرایط گسترش، احتیاط و کاهش ریسک ارائه می‌کند و می‌گوید محتوای استراتژی از این شیب برای تعدیل وزن سیگنال‌ها استفاده می‌کند. همچنین راه‌اندازی API، دریافت داده‌ها، خلاصه‌های پایه بازده، نمایه‌های داده و گزینه‌های به‌روزرسانی را پوشش می‌دهد. پرکردن رو به جلوِ مشاهدات ماهانه و دیگر مشاهدات کم‌تناوب به هم‌ترازی روزانه کمک می‌کند، اما آن مشاهدات را به اندازه‌گیری‌های روزانه تبدیل نمی‌کند. دامنه‌های رژیم به‌عنوان قواعد سرانگشتی رایج ارائه شده‌اند؛ دفترچه هیچ شاهدی ارائه نمی‌کند که آن‌ها بازده‌ها را پیش‌بینی کنند یا استراتژی را بهبود دهند.

ایده‌های کلیدی

  • سری‌های FRED با تناوب روزانه، هفتگی، ماهانه یا فصلی منتشر می‌شوند و با تقویم روزانه هم‌تراز می‌شوند.
  • اسپرد خزانه 10-ساله منهای 2-ساله به‌عنوان ورودی فیلترکردن رژیم بازار ارائه شده است.
  • راهنما محدوده‌های شیب مثبت، نزدیک به صفر و منفی را به‌عنوان رژیم‌های متفاوت بازار نشان می‌دهد.
  • مشاهدات اقتصادیِ پرشده رو به جلو، با وجود هم‌ترازی روزانه، محدودیت‌های تناوب گزارش اصلی خود را حفظ می‌کنند.
  • سند دسترسی و بررسی داده را شرح می‌دهد، نه آزمون این‌که فیلتر رژیم ارزش پیش‌بینی افزوده دارد یا خیر.

برچسب‌ها

متن کامل
# FRED Macro Indicators Dataset


# FRED Macro Indicators Dataset

Treasury yields and economic indicators for regime filtering.

| Property | Value |
|----------|-------|
| **Provider** | FRED (Federal Reserve) |
| **Asset Class** | Macro/Economic |
| **Frequency** | Daily (treasury), Monthly (economic) |
| **Series** | 17+ indicators |
| **Coverage** | 2000-2025 |
| **Size** | ~5 MB |
| **API Key** | `FRED_API_KEY` (free) |
| **Loader** | `load_macro()` |

```python
"""FRED Macro Indicators - download, explore, and update workflow."""

import json
import os
from pathlib import Path

import polars as pl
import yaml
from dotenv import load_dotenv

# Load environment variables
load_dotenv()
```

## 1. Configuration

The macro series are defined in `config.yaml`. Primary use: Treasury yields
for regime filtering (risk-on/risk-off based on yield curve slope).

```python
# Load and display configuration
config_path = Path("config.yaml")
config = yaml.safe_load(config_path.read_text())
macro_config = config["macro"]

print("=== Macro Configuration ===")
print(f"Provider: {macro_config['provider']}")
print(f"Date range: {macro_config['start']} to {macro_config['end']}")
print("\nSeries groups:")
for group_name, info in macro_config["series"].items():
    if isinstance(info, dict) and "symbols" in info:
        symbols = info["symbols"]
        print(f"  {group_name}: {info.get('description', '')}")
        for s in symbols:
            print(f"    - {s}")
```

## 2. API Key Setup

FRED requires a free API key.

### Getting a FRED API Key

1. Go to [FRED API Key Signup](https://fredaccount.stlouisfed.org/login/secure/)
2. Create a free account or sign in
3. Navigate to **API Keys** and create a new key
4. Add to your `.env` file in the repository root:

```bash
FRED_API_KEY=your-32-character-api-key
```

FRED is free with generous rate limits (120 requests/minute).

```python
# Verify API key is configured
api_key = os.getenv("FRED_API_KEY")
if api_key:
    print(f"FRED_API_KEY: {api_key[:8]}... (configured)")
else:
    print("WARNING: FRED_API_KEY not set in environment")
    print("Get free key at: https://fredaccount.stlouisfed.org/login/secure/")
    print("Add to .env file: FRED_API_KEY=your-key-here")
```

## 3. Download Data

The download fetches multiple economic series and aligns them to a daily calendar.
Different series have different native frequencies (daily, weekly, monthly, quarterly).

```python
# Key macro indicators with native frequency
FRED_SERIES = {
    # Daily series
    "DFF": ("Fed Funds Rate", "daily"),
    "DGS10": ("10-Year Treasury", "daily"),
    "DGS2": ("2-Year Treasury", "daily"),
    "DGS5": ("5-Year Treasury", "daily"),
    "DGS30": ("30-Year Treasury", "daily"),
    "T10Y2Y": ("10Y-2Y Spread", "daily"),
    "VIXCLS": ("VIX Volatility Index", "daily"),
    # Weekly series
    "ICSA": ("Initial Jobless Claims", "weekly"),
    # Monthly series
    "CPIAUCSL": ("CPI All Urban Consumers", "monthly"),
    "UNRATE": ("Unemployment Rate", "monthly"),
    "PAYEMS": ("Non-Farm Payrolls", "monthly"),
    "INDPRO": ("Industrial Production", "monthly"),
    # Quarterly series
    "GDP": ("Gross Domestic Product", "quarterly"),
}


def download_macro_data(
    dry_run: bool = False, force: bool = False, series: list[str] | None = None
):
    """Download macro data from FRED.

    Args:
        dry_run: If True, show what would be downloaded without doing it
        force: If True, re-download even if data exists
        series: Specific series to download (default: all from FRED_SERIES)
    """
    from ml4t.data.providers import FREDProvider

    from utils import ML4T_DATA_PATH

    api_key = os.getenv("FRED_API_KEY")
    if not api_key and not dry_run:
        raise ValueError("FRED_API_KEY not set. See API Key Setup section.")

    # Load config for date range (resolved relative to this script for cwd-independence;
    # __file__ is undefined in papermill/notebook execution, so fall back to cwd).
    try:
        here = Path(__file__).parent
    except NameError:
        here = Path.cwd()
    config = yaml.safe_load((here / "config.yaml").read_text())
    macro_config = config["macro"]

    if series is None:
        series_to_download = FRED_SERIES
    else:
        series_to_download = {s: FRED_SERIES[s] for s in series if s in FRED_SERIES}

    output_dir = ML4T_DATA_PATH / "macro"
    output_path = output_dir / "fred_macro.parquet"

    print("=== Macro Download ===")
    print(f"Series: {len(series_to_download)}")
    print(f"Date range: {macro_config['start']} to {macro_config['end']}")
    print(f"Output: {output_path}")

    if dry_run:
        print("\n[DRY RUN] Would download:")
        for series_id, (name, freq) in series_to_download.items():
            print(f"  {series_id:12s} ({freq:9s}) {name}")
        return

    # Check existing
    if output_path.exists() and not force:
        existing = pl.read_parquet(output_path)
        print(f"\nData already exists ({len(existing):,} rows).")
        print("Use force=True to re-download.")
        return existing

    # Initialize provider
    provider = FREDProvider(api_key=api_key)

    # Download each series
    all_series = []
    print(f"\nDownloading {len(series_to_download)} series...")
    for series_id, (name, frequency) in series_to_download.items():
        print(f"  {series_id}...", end=" ", flush=True)
        try:
            df = provider.fetch_ohlcv(
                series_id,
                start=macro_config["start"],
                end=macro_config["end"],
                frequency=frequency,
            )
            # Rename close to series_id
            series_df = df.select(
                [
                    pl.col("timestamp").cast(pl.Date).alias("date"),
                    pl.col("close").alias(series_id.lower()),
                ]
            )
            all_series.append(series_df)
            print(f"OK ({len(df):,} obs)")
        except Exception as e:
            print(f"ERROR: {e}")

    provider.close()

    if not all_series:
        raise RuntimeError("No series downloaded!")

    # Create daily date range for alignment
    from datetime import datetime

    dates = pl.date_range(
        datetime.strptime(macro_config["start"], "%Y-%m-%d"),
        datetime.strptime(macro_config["end"], "%Y-%m-%d"),
        eager=True,
    )
    result = pl.DataFrame({"date": dates})

    # Join all series and forward-fill
    for series_df in all_series:
        series_col = [c for c in series_df.columns if c != "date"][0]
        result = result.join(series_df, on="date", how="left")
        result = result.with_columns(pl.col(series_col).forward_fill())

    # Save
    output_dir.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
    result.write_parquet(output_path)

    print("\n=== Complete ===")
    print(f"Total rows: {len(result):,}")
    print(f"Columns: {len(result.columns)}")
    print(f"Saved to: {output_path}")

    return result
```

### Download All Series

```python
# Uncomment to download all macro data
# download_macro_data()
```

### Dry Run (Preview)

```python
download_macro_data(dry_run=True)
```

## 4. Load and Explore

Once downloaded, use the loader throughout the book:

```python
from data import load_macro

# Load all macro data
df = load_macro()

print(f"Shape: {df.shape}")
print(f"Columns: {df.columns}")
print(f"Date range: {df['timestamp'].min()} to {df['timestamp'].max()}")
print(f"Memory: {df.estimated_size('mb'):.1f} MB")
```

```python
# Schema
df.schema
```

```python
# Preview
df.head(10)
```

### Treasury Yield Statistics

```python
# Treasury yield summary
yield_cols = [c for c in df.columns if c.startswith("dgs")]
if yield_cols:
    print("Treasury Yield Summary:")
    for col in yield_cols:
        series = df[col].drop_nulls()
        print(
            f"  {col.upper()}: mean={series.mean():.2f}%, min={series.min():.2f}%, max={series.max():.2f}%"
        )
```

### Yield Curve Slope

```python
# Yield curve slope (10Y - 2Y)
if all(c in df.columns for c in ["dgs10", "dgs2"]):
    df_with_slope = df.with_columns((pl.col("dgs10") - pl.col("dgs2")).alias("yield_curve_slope"))

    slope = df_with_slope["yield_curve_slope"].drop_nulls()
    print("\nYield Curve Slope (10Y - 2Y):")
    print(f"  Mean: {slope.mean():.2f}%")
    print(f"  Current: {slope[-1]:.2f}%")
    print(f"  % Inverted (< 0): {(slope < 0).sum() / len(slope) * 100:.1f}%")
```

## 5. Data Profile

```python
from ml4t.data.storage.data_profile import load_profile

from utils import ML4T_DATA_PATH

profile_path = ML4T_DATA_PATH / "macro" / "fred_macro_profile.json"
profile = load_profile(profile_path)

if profile is None:
    print(f"No profile at {profile_path}")
    print(
        "Profiles are written next to the data by whatever builds the dataset - the\n"
        "download script in this directory, or the ml4t-data loader it drives - through\n"
        "ml4t.data.storage.data_profile. There is no separate profile-generating script,\n"
        "and nothing in this notebook writes one."
    )
else:
    print("=== Macro Profile ===")
    print(f"Written by {profile.source}")
    print(profile.summary())
```

## 6. Loader Options

The loader supports filtering by series and date range:

```python
# Specific series
yields_only = load_macro(series=["DGS2", "DGS10", "DGS30"])
print(f"Treasury yields only: {yields_only.shape}")
```

```python
# Date range
recent = load_macro(start_date="2020-01-01")
print(f"2020 onwards: {recent.shape}")
```

```python
# Combined filters
filtered = load_macro(
    series=["DGS10", "DGS2", "VIXCLS"], start_date="2020-01-01", end_date="2023-12-31"
)
print(f"Yields + VIX, 2020-2023: {filtered.shape}")
```

## 7. Documentation

### FRED API
- [FRED API Documentation](https://fred.stlouisfed.org/docs/api/)
- [API Key Request](https://fredaccount.stlouisfed.org/login/secure/)


### Regime Filtering

The yield curve slope is commonly used for regime detection:

| Slope Range | Regime | Interpretation |
|-------------|--------|----------------|
| > 0.5% | Risk-on | Normal economic expansion |
| 0% to 0.5% | Caution | Late cycle |
| < 0% | Risk-off | Inverted curve, recession signal |

Chapter 6 strategies use this for conditional signal weighting.

### Data Quality Notes
- Treasury yields are daily (excluding weekends/holidays)
- Economic series are forward-filled to daily alignment
- VIX is close price (not intraday high)

## 8. Updating Data

To update with the latest data:

```python
# Update all series
download_macro_data()

# Force full re-download
download_macro_data(force=True)
```

**Tip**: Update the `end` date in `config.yaml` before re-downloading.

## Summary

| Item | Value |
|------|-------|
| Series | 13+ (treasury yields, economic indicators) |
| Frequency | Daily (aligned from native frequencies) |
| Coverage | 2000-2025 |
| Provider | FRED (free API key) |
| Config | `config.yaml` |
| Loader | `load_macro(series, start_date, end_date)` |

**Primary use**: Yield curve slope for regime filtering in strategy signals.

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.