עבור לתוכן
כל מסמכי הספרייה

אימות תחזיות חוזים עתידיים של CME ועקיבות בקטסט

קוד Machine Learning for Trading

סיכום

סקריפט ההוכחה מפעיל תהליך מחקר מצומצם בחוזים עתידיים של CME, מתחזיות המודל ועד למשקולות תיק ולבקטסטינג. הוא בודק שהתחזיות מכסות בדיוק את מפתחות המוצר, חותמת הזמן והקיפול הצפויים, שהמצבים המותאמים וקובצי התחזיות תואמים לגיבובים המתועדים, ושהרצת הבקשה מחדש משחזרת את אותם תוצרים. נבדק גם שתוצרי התצוגה המקדימה מופרדים מהאוכלוסיות הרשמיות ומקבוצות המועמדים.

הדוגמה בונה אות לונג-שורט באמצעות בחירת המוצרים המדורגים בראש הרשימה, וקובעת את גודל הפוזיציות ביחס הפוך לתנודתיות. היא טוענת מחירי אימות עם מטא־נתונים של גלגול ופקיעה ברמת המוצר, ואז משווה בין תוצאות מסלול בקטסט מטיפוס מוגדר לבין הרצה ישירה של האסטרטגיה. הסקריפט בודק גם שנרשמו מילויי פקודות ומדדי ביצוע בעלי ערכים סופיים. בדיקות אלה מדגימות שחזוריות, מקור הנתונים וטיפול ייעודי לחוזים עתידיים; הן אינן מוכיחות שהאסטרטגיה רווחית או שהתצוגה המקדימה המצומצמת מייצגת הערכה מלאה בסביבת ייצור.

רעיונות מרכזיים

  • אפשר לאמת את כשירות התחזיות באמצעות השוואת מפתחות המוצר, חותמת הזמן והקיפול המדויקים לקבוצה הצפויה.
  • גיבובי תוצרים והרצות חוזרות מאפשרים לבדוק מצבי מודל שנשמרו ושחזוריות.
  • מונעים מתחזיות ובקטסטים של תצוגה מקדימה להיכנס לאוכלוסיות רשמיות או לקבוצות מועמדים.
  • הדוגמה משלבת אות לונג-שורט המבוסס על דירוג גבוה עם הקצאה ביחס הפוך לתנודתיות.
  • בקטסטים של חוזים עתידיים צריכים לשמר מטא־נתונים של מוצר, גלגול, פקיעה ופוזיציית החוזה.

תגיות

הטקסט המלא
# prove_cme_futures_interface.py


```py
"""Run the reduced real-data proof for the CME futures research interface."""

from __future__ import annotations

import argparse
import hashlib
import json
import math
import sqlite3
from pathlib import Path

import polars as pl

from case_studies.cme_futures.research_workflow import (
    load_futures_price_path,
    model_request_catalog,
    open_study,
    publish_product_weights,
    resolve_model_requests,
    run_resolved_model_requests,
)
from case_studies.research import CandidateSet, OfficialPopulation
from case_studies.research.execution import run_backtests
from case_studies.utils.artifact_digest import value_digest

CASE_STUDY = "cme_futures"


def _product_keys(frame: pl.DataFrame) -> pl.DataFrame:
    entity_columns = [column for column in ("symbol", "product") if column in frame.columns]
    fold_columns = [column for column in ("fold", "fold_id") if column in frame.columns]
    if len(entity_columns) != 1 or len(fold_columns) != 1:
        raise ValueError("prediction eligibility requires one entity key and one fold key")
    result = frame.select(entity_columns[0], "timestamp", fold_columns[0])
    return result.rename({entity_columns[0]: "product", fold_columns[0]: "fold"})


def _sha256(path: Path) -> str:
    return hashlib.sha256(path.read_bytes()).hexdigest()


def _fitted_state_rows(study, training_hash: str) -> list[tuple]:
    root = study.storage_root("preview")
    with sqlite3.connect(root / "run_log" / "registry.db") as db:
        rows = db.execute(
            "SELECT fold_id, fitted_state_path, fitted_state_digest, "
            "prediction_shard_path, prediction_shard_digest "
            "FROM candidate_fold_completions WHERE training_hash = ? ORDER BY fold_id",
            (training_hash,),
        ).fetchall()
    if not rows:
        raise AssertionError("reduced model run persisted no fitted-state rows")
    for _, fitted_path, fitted_digest, shard_path, shard_digest in rows:
        fitted = root / fitted_path
        shard = root / shard_path
        assert fitted.is_file() and _sha256(fitted) == fitted_digest
        assert shard.is_file() and _sha256(shard) == shard_digest
    return rows


def _returns(result) -> pl.DataFrame:
    path = result.root / "run_log" / "backtest" / result.hash / "daily_returns.parquet"
    return pl.read_parquet(path)


def _reject_preview_population(study, *, member_kind: str, member_hash: str) -> None:
    try:
        OfficialPopulation.create(
            study,
            name=f"preview-{member_kind}-must-not-enter-official",
            member_kind=member_kind,
            members=[member_hash],
        )
    except ValueError as error:
        assert "preview" in str(error) or "exploratory" in str(error)
    else:
        raise AssertionError(f"preview {member_kind} entered an official population")


def prove(workspace: Path) -> dict[str, object]:
    study = open_study(execution_tier="preview", workspace=workspace)
    request_catalog = model_request_catalog(
        "linear",
        labels=("fwd_ret_5d",),
        config_names=("ols",),
    )
    preview_reductions = {"folds": [0], "max_symbols": 6}
    resolved = resolve_model_requests(
        study,
        request_catalog,
        execution_tier="preview",
        preview_reductions=preview_reductions,
    )[0]
    assert resolved.spec["computation"]["preview_reductions"] == preview_reductions

    execution = run_resolved_model_requests(study, [resolved])
    run = execution.runs[0]
    prediction = run.predictions[-1]
    prediction_frame = prediction.load()
    expected = _product_keys(resolved._context.expected_keys)
    actual = _product_keys(prediction_frame)
    key_columns = ["product", "timestamp", "fold"]
    assert actual.height == actual.n_unique(key_columns)
    assert actual.join(expected, on=key_columns, how="anti").is_empty()
    assert expected.join(actual, on=key_columns, how="anti").is_empty()
    assert actual.get_column("fold").unique().to_list() == [0]
    assert 1 < actual.get_column("product").n_unique() <= 6
    coverage = prediction.coverage()
    assert coverage is not None and coverage["status"] == "complete"
    assert coverage["n_expected"] == coverage["n_actual"] == actual.height
    state_rows = _fitted_state_rows(study, run.training.hash)

    restarted = run_resolved_model_requests(study, [resolved]).runs[0]
    assert restarted.training.hash == run.training.hash
    assert [item.hash for item in restarted.predictions] == [item.hash for item in run.predictions]
    assert value_digest(restarted.predictions[-1].load()) == value_digest(prediction_frame)
    assert _fitted_state_rows(study, restarted.training.hash) == state_rows

    preview_catalog = study.predictions.table(include_preview=True)
    canonical_catalog = study.predictions.table(include_preview=False)
    selected = preview_catalog.filter(pl.col("prediction_hash") == prediction.hash)
    assert selected.height == 1 and selected.item(0, "complete") is True
    if not canonical_catalog.is_empty():
        assert prediction.hash not in canonical_catalog.get_column("prediction_hash").to_list()
    _reject_preview_population(study, member_kind="prediction", member_hash=prediction.hash)

    products = set(actual.get_column("product"))
    price_path = load_futures_price_path(
        "fwd_ret_5d",
        split="validation",
        products=sorted(products),
    )
    assert set(price_path.prices.get_column("product")) == products
    assert "symbol" not in price_path.prices.columns
    assert price_path.audit.get_column("position").unique().to_list() == [0]
    assert price_path.roll_transitions.height > 0
    assert price_path.roll_transitions.get_column("roll_adjustment_factor").is_finite().all()
    assert set(price_path.expiry_rules.get_column("product")) == products

    signal = {"method": "equal_weight_top_k", "top_k": 2}
    allocation = {"method": "inverse_vol", "vol_window": 20}
    decision = publish_product_weights(
        prediction,
        prices=price_path.prices,
        signal=signal,
        allocation=allocation,
    )
    assert decision.spec["decision_keys"] == ["product", "timestamp"]
    resolved_signal = decision.spec["parameters"]["signal"]
    resolved_allocation = decision.spec["parameters"]["allocation"]
    assert resolved_signal["long_short"] is True
    assert resolved_allocation["long_short"] is True
    assert decision.load().filter(pl.col("weight") < 0).height > 0
    assert decision.load().filter(pl.col("weight") > 0).height > 0
    typed = run_backtests(
        study,
        predictions=selected,
        signal=resolved_signal,
        allocation=resolved_allocation,
        decision=decision,
        prices=price_path.prices,
    ).results[0]
    direct = study.strategy(
        prediction=prediction,
        signal=resolved_signal,
        allocation=resolved_allocation,
    ).run(prices=price_path.prices)
    assert _returns(typed).equals(_returns(direct))
    typed_spec = typed.spec()
    assert typed_spec["entity_contract"]["reader_key"] == "product"
    assert typed_spec["decision_artifact"]["hash"] == decision.hash
    assert typed_spec["decision_artifact"]["decision_keys"] == ["product", "timestamp"]
    assert typed_spec["futures_market"]["roll"]["type"] == "volume"
    assert typed_spec["futures_market"]["contract_position"] == 0
    assert set(typed_spec["futures_market"]["expiry"]["products"]) == products
    assert typed.lineage()["prediction_hash"] == prediction.hash
    backtest_dir = typed.root / "run_log" / "backtest" / typed.hash
    fills = pl.read_parquet(backtest_dir / "fills.parquet")
    assert fills.height > 0
    with sqlite3.connect(typed.root / "run_log" / "registry.db") as db:
        metrics = db.execute(
            "SELECT sharpe, num_trades FROM backtest_metrics WHERE backtest_hash = ?",
            (typed.hash,),
        ).fetchone()
    assert metrics is not None
    sharpe, num_trades = metrics
    assert math.isfinite(sharpe) and num_trades > 0
    try:
        CandidateSet.create(study, "preview-backtest-must-not-rank", [typed])
    except ValueError as error:
        assert "preview" in str(error) or "exploratory" in str(error)
    else:
        raise AssertionError("preview backtest entered a candidate set")
    _reject_preview_population(study, member_kind="backtest", member_hash=typed.hash)

    return {
        "backtest_hash": typed.hash,
        "eligible_rows": actual.height,
        "fitted_state_rows": len(state_rows),
        "num_fills": fills.height,
        "num_products": len(products),
        "num_trades": int(num_trades),
        "prediction_hash": prediction.hash,
        "roll_transitions": price_path.roll_transitions.height,
        "sharpe": float(sharpe),
        "training_hash": run.training.hash,
        "workspace": str(study.storage_root("preview")),
    }


def main() -> None:
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("workspace", type=Path)
    args = parser.parse_args()
    print(json.dumps(prove(args.workspace), indent=2, sort_keys=True))


if __name__ == "__main__":
    main()

```

מוצג במלואו בציון המקור ובהתאם לרישיון שלו. רישיון: MIT

הסיכום נכתב בידי סוכן המחקר של Stratmill על סמך המקור; הוא אינו העתק של המקור.