सामग्री पर जाएं
लाइब्रेरी के सभी दस्तावेज़

शार्प-आधारित सत्यापन और शुरुआती रोक से ट्रेडिंग मॉडल प्रशिक्षित करना

कोड Machine Learning for Trading

सारांश

यह प्रशिक्षण उपयोगिता DeePM-शैली मॉडल के लिए अनुकूलन चक्र बताती है। यह मज़बूत शार्प-उन्मुख लॉस से मॉडल पैरामीटर अपडेट करने के लिए AdamW का उपयोग करती है और फ़ॉरवर्ड रिटर्न, वोलैटिलिटी स्केलिंग, मास्क, लेन-देन लागत तथा कॉन्फ़िगर किए गए बर्न-इन और सॉफ्ट-मिन नियंत्रण देती है। गैर-परिमित मान वाले लॉस को छोड़ दिया जाता है और हर ऑप्टिमाइज़र चरण से पहले ग्रेडिएंट क्लिप किए जा सकते हैं।

निर्धारित अंतरालों पर मॉडल का मूल्यांकन संयुक्त सत्यापन रिटर्न से किया जाता है। उपयोगिता सत्यापन शार्प के साथ प्रशिक्षण उद्देश्य और शार्प माप दर्ज करती है, सर्वोत्तम सत्यापन स्कोर वाली स्थिति रखती है और कॉन्फ़िगर बर्न-इन के बाद घातीय रूप से स्मूद किए गए सत्यापन माप से जल्दी रोक लागू करती है। संयुक्त माप बैचों के वैध रिटर्न जोड़ता है और रिटर्न के फैलाव के सापेक्ष औसत को वार्षिकीकृत करता है। वैध अवलोकन बहुत कम होने पर यह कोई स्कोर नहीं देता। यह अनुभवजन्य प्रमाण के बजाय कार्यान्वयन मार्गदर्शन है: इसमें कोई डेटासेट, परिणाम या ट्रेडिंग प्रदर्शन निर्दिष्ट नहीं है और सत्यापन स्कोर चुने गए डेटा विभाजन तथा कॉन्फ़िगरेशन पर निर्भर रहता है।

मुख्य विचार

  • प्रशिक्षण उद्देश्य में वोलैटिलिटी स्केलिंग, मास्क और वैकल्पिक लागत समायोजन के साथ मज़बूत शार्प लॉस शामिल है।
  • लॉस के गैर-परिमित मान होने पर अनुकूलन चरण छोड़ दिया जाता है।
  • कॉन्फ़िगर की गई अधिकतम नॉर्म धनात्मक होने पर ग्रेडिएंट क्लिपिंग लागू की जाती है।
  • सत्यापन शार्प की गणना लोडर के संयुक्त रिटर्न से की जाती है; छोटे या खाली सैंपल को अनुपलब्ध माना जाता है।
  • शुरुआती रोक सत्यापन स्कोर को घातीय औसत से स्मूद करती है और कॉन्फ़िगर बर्न-इन की अनुमति देती है।
  • लौटाई गई मॉडल स्थिति वह है जिसका देखा गया सत्यापन शार्प सबसे अधिक था।

टैग

पूरा पाठ
# train.py


```py
"""Training utilities for DeePM-style models."""

from __future__ import annotations

from dataclasses import dataclass

import torch
from torch import nn
from torch.optim import AdamW
from torch.utils.data import DataLoader

from .configs import TrainingConfig, validate_training_config
from .dataset import StaticAssetMetadata
from .losses import robust_sharpe_loss
from .utils import set_seed


@dataclass(frozen=True, slots=True)
class TrainHistory:
    steps: list[int]
    train_objective: list[float]
    train_sharpe_pool: list[float]
    val_sharpe_pool: list[float]


class EarlyStopping:
    """Validation-metric early stopping with EMA smoothing."""

    def __init__(
        self,
        *,
        alpha: float,
        min_delta: float,
        patience: int,
        burn_in_iters: int,
    ) -> None:
        self.alpha = float(alpha)
        self.min_delta = float(min_delta)
        self.patience = int(patience)
        self.burn_in_iters = int(burn_in_iters)

        self._ema: float | None = None
        self._best_ema: float = float("-inf")
        self._bad_count: int = 0

    def update(self, value: float, step: int) -> tuple[bool, float, float]:
        """Update state. Returns (stop, ema, best_ema)."""
        if self._ema is None:
            self._ema = float(value)
        else:
            self._ema = self.alpha * float(value) + (1.0 - self.alpha) * self._ema

        if step < self.burn_in_iters:
            return False, self._ema, self._best_ema

        if self._ema >= self._best_ema + self.min_delta:
            self._best_ema = self._ema
            self._bad_count = 0
        else:
            self._bad_count += 1

        return self._bad_count >= self.patience, self._ema, self._best_ema


@torch.no_grad()
def evaluate_pooled_sharpe(
    model: nn.Module,
    loader: DataLoader,
    *,
    static_meta: StaticAssetMetadata,
    cfg: TrainingConfig,
    device: torch.device,
) -> float:
    """Compute pooled Sharpe over the entire loader."""
    model.eval()
    returns: list[torch.Tensor] = []

    for x, y, v, m in loader:
        x = x.to(device=device, dtype=torch.float32)
        y = y.to(device=device, dtype=torch.float32)
        v = v.to(device=device, dtype=torch.float32)
        m = m.to(device=device, dtype=torch.float32)

        p = model(
            x,
            mask=m,
            asset_ids=static_meta.asset_ids.to(device),
            group_ids=None if static_meta.group_ids is None else static_meta.group_ids.to(device),
            costs=None if static_meta.costs is None else static_meta.costs.to(device),
        )

        out = robust_sharpe_loss(
            p=p,
            y_fwd1=y,
            vol_scale=v,
            mask=m,
            costs=None if static_meta.costs is None else static_meta.costs.to(device),
            burn_in=cfg.burn_in,
            gamma_cost=cfg.gamma_cost,
            annualization_factor=cfg.annualization_factor,
            eps=cfg.sharpe_eps,
            tau=cfg.softmin_tau,
            lambda_soft=cfg.softmin_lambda,
        )
        returns.append(out.net_returns[:, cfg.burn_in :].reshape(-1).cpu())

    if not returns:
        return float("nan")

    r = torch.cat(returns)
    r = r[~torch.isnan(r)]
    if r.numel() < 10:
        return float("nan")

    mu = r.mean()
    var = r.var(unbiased=False)
    sharpe = (cfg.annualization_factor**0.5) * mu / torch.sqrt(var + cfg.sharpe_eps)
    return float(sharpe.item())


def train_model(
    model: nn.Module,
    *,
    train_loader: DataLoader,
    val_loader: DataLoader,
    static_meta: StaticAssetMetadata,
    cfg: TrainingConfig,
) -> tuple[dict[str, torch.Tensor], TrainHistory]:
    """Train a DeePM-style model and return the best state dict."""
    validate_training_config(cfg)
    set_seed(cfg.seed)

    device = torch.device(cfg.device)
    model.to(device)

    optimizer = AdamW(model.parameters(), lr=cfg.learning_rate, weight_decay=cfg.weight_decay)

    stopper = EarlyStopping(
        alpha=cfg.metric_ema_alpha,
        min_delta=cfg.metric_min_delta,
        patience=cfg.early_stopping_patience,
        burn_in_iters=cfg.early_stopping_burn_in_iters,
    )

    history = TrainHistory(steps=[], train_objective=[], train_sharpe_pool=[], val_sharpe_pool=[])
    best_state: dict[str, torch.Tensor] = {}
    best_val_sharpe: float = float("-inf")
    train_iter = iter(train_loader)

    for step in range(1, cfg.max_iters + 1):
        model.train()

        try:
            x, y, v, m = next(train_iter)
        except StopIteration:
            train_iter = iter(train_loader)
            x, y, v, m = next(train_iter)

        x = x.to(device=device, dtype=torch.float32)
        y = y.to(device=device, dtype=torch.float32)
        v = v.to(device=device, dtype=torch.float32)
        m = m.to(device=device, dtype=torch.float32)

        optimizer.zero_grad(set_to_none=True)

        p = model(
            x,
            mask=m,
            asset_ids=static_meta.asset_ids.to(device),
            group_ids=None if static_meta.group_ids is None else static_meta.group_ids.to(device),
            costs=None if static_meta.costs is None else static_meta.costs.to(device),
        )

        out = robust_sharpe_loss(
            p=p,
            y_fwd1=y,
            vol_scale=v,
            mask=m,
            costs=None if static_meta.costs is None else static_meta.costs.to(device),
            burn_in=cfg.burn_in,
            gamma_cost=cfg.gamma_cost,
            annualization_factor=cfg.annualization_factor,
            eps=cfg.sharpe_eps,
            tau=cfg.softmin_tau,
            lambda_soft=cfg.softmin_lambda,
        )

        if torch.isnan(out.loss) or torch.isinf(out.loss):
            optimizer.zero_grad(set_to_none=True)
            continue

        out.loss.backward()
        if cfg.max_grad_norm > 0:
            torch.nn.utils.clip_grad_norm_(model.parameters(), max_norm=cfg.max_grad_norm)
        optimizer.step()

        if step % cfg.eval_every != 0:
            continue

        val_sharpe = evaluate_pooled_sharpe(
            model, val_loader, static_meta=static_meta, cfg=cfg, device=device
        )

        stop, _ema, _best_ema = stopper.update(val_sharpe, step)

        history.steps.append(step)
        history.train_objective.append(float(out.objective.item()))
        history.train_sharpe_pool.append(float(out.sharpe_pool.item()))
        history.val_sharpe_pool.append(val_sharpe)

        if val_sharpe > best_val_sharpe:
            best_val_sharpe = val_sharpe
            best_state = {k: v.detach().cpu().clone() for k, v in model.state_dict().items()}

        if stop:
            break

    return best_state, history

```

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।