वित्तीय पूर्वानुमान के लिए पर्यवेक्षित ऑटोएन्कोडर
सारांश
यह कोड वित्तीय फ़ीचर्स से पूर्वानुमान के लिए पर्यवेक्षित ऑटोएन्कोडर आर्किटेक्चर प्रस्तुत करता है। एक एन्कोडर सामान्यीकृत इनपुट को संपीड़ित करके बॉटलनेक में रखता है, जबकि एक डिकोडर नियमितीकरण के कार्य के रूप में इनपुट का पुनर्निर्माण करता है। पुनर्निर्मित इनपुट पर एक सहायक पूर्वानुमान हेड काम करता है, और बड़ा मुख्य नेटवर्क स्किप कनेक्शन के ज़रिए मूल सामान्यीकृत फ़ीचर्स को एन्कोड किए गए निरूपण के साथ जोड़ता है। मॉडल वर्गीकरण और प्रतिगमन आउटपुट, दोनों का समर्थन करता है।
प्रशिक्षण में बैच नॉर्मलाइज़ेशन, Swish सक्रियण, गॉसियन इनपुट शोर और ड्रॉपआउट का उपयोग होता है। कार्यान्वयन में बैच नॉर्मलाइज़ेशन के पैरामीटर Keras के डिफ़ॉल्ट से मेल खाने के लिए तय किए गए हैं। इसमें बताया गया है कि PyTorch में मोमेंटम की परंपरा अलग है और उसके डिफ़ॉल्ट कालक्रमिक पैनलों में चल रहे आँकड़ों को नवीनतम क्रॉस-सेक्शन के प्रति अत्यधिक प्रतिक्रियाशील बना सकते हैं। पूर्वानुमान सहायक मूल्यांकन मोड में जाता है और उसके बाद पिछला मोड बहाल करता है। दस्तावेज़ आर्किटेक्चर और कार्यान्वयन के विकल्प समझाता है, लेकिन कोई बेंचमार्क परिणाम या इस बात का प्रमाण नहीं देता कि मॉडल ट्रेडिंग प्रदर्शन सुधारता है; ये परिणाम डेटा, प्रशिक्षण प्रक्रिया और मूल्यांकन डिज़ाइन पर निर्भर करते हैं।
मुख्य विचार
- आर्किटेक्चर फ़ीचर पुनर्निर्माण को सहायक और मुख्य पूर्वानुमान उद्देश्यों के साथ जोड़ता है।
- मुख्य पूर्वानुमान नेटवर्क मूल इनपुट और एन्कोडर निरूपण, दोनों का उपयोग करता है।
- गॉसियन शोर और ड्रॉपआउट नियमितीकरण देते हैं, जबकि Swish और बैच नॉर्मलाइज़ेशन नेटवर्क की परतों को आकार देते हैं।
- बैच नॉर्मलाइज़ेशन सेटिंग Keras के व्यवहार से मेल खाने और कालक्रमिक पैनलों में हालिया बैचों के प्रति संवेदनशीलता घटाने के लिए चुनी गई हैं।
- कोड वर्गीकरण और प्रतिगमन का समर्थन करता है, लेकिन तुलनात्मक पूर्वानुमान या ट्रेडिंग परिणाम नहीं बताता।
टैग
पूरा पाठ
# sae.py
```py
"""Supervised Autoencoder (Jane Street architecture).
Three-headed network:
1. Decoder: reconstructs input features (regularization)
2. Aux Head: predicts from bottleneck (forces predictive embedding)
3. Main Head: full MLP with skip connection (best predictions)
Features: BatchNorm, Swish activation, GaussianNoise, skip connections.
Supports both classification (sigmoid) and regression (linear) output.
"""
from __future__ import annotations
import torch
import torch.nn as nn
class Swish(nn.Module):
"""Swish activation: x * sigmoid(x).
Also known as SiLU. Implemented explicitly for pedagogical clarity.
Better than ReLU: smooth, non-monotonic, self-gated, no dead neurons.
"""
def forward(self, x: torch.Tensor) -> torch.Tensor:
return x * torch.sigmoid(x)
class GaussianNoise(nn.Module):
"""Additive Gaussian noise during training (dropout alternative).
Unlike dropout (multiplicative), this adds continuous noise.
Better for continuous features where we want uncertainty, not zeroing.
Args:
std: Standard deviation of noise to add
"""
def __init__(self, std: float = 0.1):
super().__init__()
self.std = std
def forward(self, x: torch.Tensor) -> torch.Tensor:
if self.training:
noise = torch.randn_like(x) * self.std
return x + noise
return x
class SupervisedAutoencoder(nn.Module):
"""Jane Street Supervised Autoencoder MLP.
Three-headed architecture:
1. Decoder: reconstructs input features (regularization)
2. Aux Head: predicts from bottleneck (forces predictive embedding)
3. Main Head: full MLP with skip connection (best predictions)
Args:
n_features: Number of input features
n_labels: Number of output labels
hidden_units: Hidden layer sizes [encoder, decoder_mlp, mlp1, mlp2, ...]
dropout_rates: Dropout rates for each position
noise_std: Standard deviation for input noise
output_activation: "sigmoid" for classification, "linear" for regression
"""
# Keras `BatchNormalization()` defaults are eps=1e-3, momentum=0.99 for the
# running-stat update. PyTorch flips the convention: `momentum` is the weight
# given to the new batch, so the Keras-equivalent is 1 - 0.99 = 0.01. Using
# PyTorch's defaults (eps=1e-5, momentum=0.1) makes eval-time stats
# heavily skew toward the last training cross-section seen in each epoch,
# producing chronological drift on financial panels.
BN_EPS = 1e-3
BN_MOMENTUM = 0.01
def __init__(
self,
n_features: int,
n_labels: int = 1,
hidden_units: list[int] | None = None,
dropout_rates: list[float] | None = None,
noise_std: float = 0.035,
output_activation: str = "sigmoid",
):
super().__init__()
if hidden_units is None:
hidden_units = [96, 96, 896, 448, 448, 256]
if dropout_rates is None:
dropout_rates = [0.035, 0.038, 0.424, 0.104, 0.492, 0.320, 0.272, 0.438]
if len(hidden_units) != 6:
raise ValueError(
f"hidden_units must contain exactly 6 entries (encoder, aux_hidden, "
f"main_mlp_1..4); got {len(hidden_units)}"
)
if len(dropout_rates) != 8:
raise ValueError(
f"dropout_rates must contain exactly 8 entries (noise, decoder, aux, "
f"main_input, main_1..4); got {len(dropout_rates)}"
)
if output_activation not in {"sigmoid", "linear", "identity"}:
raise ValueError(
f"output_activation must be 'sigmoid' / 'linear' / 'identity'; "
f"got {output_activation!r}"
)
self.n_features = n_features
self.n_labels = n_labels
self.output_activation = output_activation
bn_eps = self.BN_EPS
bn_mom = self.BN_MOMENTUM
# Encoder: input -> bottleneck
self.input_bn = nn.BatchNorm1d(n_features, eps=bn_eps, momentum=bn_mom)
self.input_noise = GaussianNoise(noise_std)
self.encoder = nn.Sequential(
nn.Linear(n_features, hidden_units[0]),
nn.BatchNorm1d(hidden_units[0], eps=bn_eps, momentum=bn_mom),
Swish(),
)
# Decoder: reconstruct input from bottleneck
self.decoder_dropout = nn.Dropout(dropout_rates[1])
self.decoder = nn.Linear(hidden_units[0], n_features)
# Auxiliary head: predict from decoder output
def _make_output_act() -> nn.Module:
return nn.Sigmoid() if output_activation == "sigmoid" else nn.Identity()
self.aux_head = nn.Sequential(
nn.Linear(n_features, hidden_units[1]),
nn.BatchNorm1d(hidden_units[1], eps=bn_eps, momentum=bn_mom),
Swish(),
nn.Dropout(dropout_rates[2]),
nn.Linear(hidden_units[1], n_labels),
_make_output_act(),
)
# Main MLP head with skip connection
concat_dim = n_features + hidden_units[0]
self.main_bn = nn.BatchNorm1d(concat_dim, eps=bn_eps, momentum=bn_mom)
self.main_dropout_input = nn.Dropout(dropout_rates[3])
mlp_layers: list[nn.Module] = []
in_dim = concat_dim
for i, out_dim in enumerate(hidden_units[2:]):
mlp_layers.extend(
[
nn.Linear(in_dim, out_dim),
nn.BatchNorm1d(out_dim, eps=bn_eps, momentum=bn_mom),
Swish(),
nn.Dropout(dropout_rates[min(i + 4, len(dropout_rates) - 1)]),
]
)
in_dim = out_dim
self.main_mlp = nn.Sequential(*mlp_layers)
self.main_output = nn.Sequential(
nn.Linear(in_dim, n_labels),
_make_output_act(),
)
def forward(self, x: torch.Tensor) -> tuple[torch.Tensor, torch.Tensor, torch.Tensor]:
"""Forward pass returning all three outputs.
Returns:
decoded: reconstructed features (for MSE loss)
aux_pred: auxiliary predictions
main_pred: main predictions (best quality)
"""
x_norm = self.input_bn(x)
x_noisy = self.input_noise(x_norm)
encoded = self.encoder(x_noisy)
decoded = self.decoder(self.decoder_dropout(encoded))
aux_pred = self.aux_head(decoded)
concat = torch.cat([x_norm, encoded], dim=1)
concat = self.main_bn(concat)
concat = self.main_dropout_input(concat)
mlp_out = self.main_mlp(concat)
main_pred = self.main_output(mlp_out)
return decoded, aux_pred, main_pred
def predict(self, x: torch.Tensor) -> torch.Tensor:
"""Main predictions only (for inference).
Forces ``eval`` mode so dropout, Gaussian noise, and BatchNorm batch
statistics never leak into predictions even if the caller forgot to
switch the model out of training mode. Restores the prior mode on exit.
"""
was_training = self.training
self.eval()
try:
with torch.no_grad():
_, _, main_pred = self.forward(x)
return main_pred
finally:
self.train(was_training)
```स्रोत के लाइसेंस के तहत श्रेय सहित पूरा पाठ दिखाया गया है। लाइसेंस: MIT
यह सारांश मूल स्रोत के आधार पर Stratmill के शोध एजेंट ने लिखा है; यह स्रोत की प्रति नहीं है।