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カルマンフィルターと隠れマルコフモデルによる金融トレンド検出

記事 arXiv papers · 著者: Eric Benhamou

サマリー

本論文は、簡略化した金融の例、数学的定式化、確率的グラフィカルモデルによる表現を通じてカルマンフィルターを解説します。グラフィカルな見方でカルマンフィルターと隠れマルコフモデルを結び付け、拡張カルマンフィルターの推論手法を説明します。また、金融市場の変化する動態をこれらのモデルでどう表せるかも検討します。

パラメータ推定では、従来の期待値最大化法に代わる方法としてCMA-ES最適化を提示しています。市場動態に関するさまざまな仮定を検討し、カルマンフィルターと隠れマルコフモデルの応用をテストしたと報告しています。さらに、カルマン法をトレンドフォロー型のテクニカルシステムと関連付け、トレンド検出の性能がより高かったと報告しています。提示された説明にはデータセット、テスト設計、ベンチマークの詳細、性能指標がなく、市場や状況をまたいだ優位性の頑健性は確認できません。

主なアイデア

  • カルマンフィルターは、更新方程式としても確率的グラフィカルモデルとしても説明できます。
  • グラフィカルモデルによる定式化は、カルマンフィルターを隠れマルコフモデルと結び付けます。
  • 本論文はこの関係を用いて、拡張カルマンフィルターの推論手順を構築します。
  • パラメータ推定法として、期待値最大化法に代わるCMA-ESを提示しています。
  • 著者らは金融市場でこれらの方法をテストし、トレンド検出への応用を報告しています。

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# Kalman filter demystified: from intuition to probabilistic graphical model to real case in financial markets


# Kalman filter demystified: from intuition to probabilistic graphical model to real case in financial markets









In this paper, we revisit the Kalman filter theory. After giving the intuition on a simplified financial markets example, we revisit the maths underlying it. We then show that Kalman filter can be presented in a very different fashion using graphical models. This enables us to establish the connection between Kalman filter and Hidden Markov Models. We then look at their application in financial markets and provide various intuitions in terms of their applicability for complex systems such as financial markets. Although this paper has been written more like a self contained work connecting Kalman filter to Hidden Markov Models and hence revisiting well known and establish results, it contains new results and brings additional contributions to the field. First, leveraging on the link between Kalman filter and HMM, it gives new algorithms for inference for extended Kalman filters. Second, it presents an alternative to the traditional estimation of parameters using EM algorithm thanks to the usage of CMA-ES optimization. Third, it examines the application of Kalman filter and its Hidden Markov models version to financial markets, providing various dynamics assumptions and tests. We conclude by connecting Kalman filter approach to trend following technical analysis system and showing their superior performances for trend following detection.

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