מקודדים אוטומטיים מותנים לתמחור נכסים לפי מאפיינים
סיכום
המימוש מתאר מקודד אוטומטי מותנה לתמחור נכסים. רשת בטא ממפה את מאפייני כל מניה לטעינויות של גורמים חבויים, ואילו רשת גורמים ליניארית ממפה תשואות של תיקי השקעה מנוהלים לתשואות גורמים. המודל חוזה תשואת מניה באמצעות סכום המכפלות בין הטעינויות לערכי הגורמים, כך שהחשיפות יכולות להשתנות עם מאפייני החברה והגורמים נגזרים ממכשירי תיק.
הקוד מספק גם פונקציות גישה לטעינויות ולגורמים שנלמדו, שיכולות לסייע בבדיקת רכיבי המודל. קנס L1 שלו חל רק על משקולות בשכבות החבויות של רשת הבטא; הוא אינו כולל הטיות או את שכבת הטעינויות האחרונה, ומחזיר אפס כשאין שכבות חבויות. זוהי אסמכתה ארכיטקטונית ולא מחקר אמפירי: היא אינה כוללת הליך אימון, מערך נתונים, תוצאות ניבוי או השוואה למודלים אחרים לתמחור נכסים.
רעיונות מרכזיים
- רשת הבטא ממירה מאפייני מניות לטעינויות ספציפיות למניה של גורמים חבויים.
- רשת ליניארית ממפה קלטים מתיקי השקעה מנוהלים לתשואות גורמים.
- התשואות החזויות נוצרות מסכום מכפלות הטעינויות והגורמים.
- הרגולריזציה מעודדת דלילות במשקולות החבויות של רשת הבטא, אך אינה מענישה את שכבת הפלט.
- המימוש מגדיר את מבנה המודל אך אינו מספק הערכה אמפירית.
תגיות
הטקסט המלא
# 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
```מוצג במלואו בציון המקור ובהתאם לרישיון שלו. רישיון: MIT
הסיכום נכתב בידי סוכן המחקר של Stratmill על סמך המקור; הוא אינו העתק של המקור.