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PCAとニューラルネットワークによる金融時系列の異常検知

記事 arXiv papers · 著者: Stéphane Crépey et al.

サマリー

この手法は複数の市場リスク要因を含む金融時系列の異常を検出します。汚染された観測値はリスクモデルとその指標を歪める可能性があります。まず主成分分析を適用して時系列データを圧縮・再構成し、系列を表す特徴量を抽出します。次にフィードフォワードニューラルネットワークが異常スコアを算出し、閾値を超えた観測値に異常の印を付けます。

閾値を手動で設定するのではなく、独自の損失関数を通じてネットワークのパラメータとして学習します。著者らは合成データと実データを用いて既存の異常検知手法と比較し、高く安定した性能を報告しています。また、検出した異常値を基本的な補完手法で修正すると、バリュー・アット・リスクの推定誤差が低下することも示しています。抜粋にはデータセットの規模、比較条件、市場やレジームをまたいだ結果の再現性が示されていません。補完はその後のリスク推定にも影響する可能性があります。

主なアイデア

  • 主成分分析で金融時系列を圧縮・再構成し、検出に使う特徴量を抽出します。
  • フィードフォワードニューラルネットワークが各系列の異常スコアを算出します。
  • 異常検出の閾値は手動で固定せず、最適化の過程で学習します。
  • 合成データと実データを用いて、既知の検出手法と比較評価しています。
  • 検出後に基本的な補完を行うと、バリュー・アット・リスクの推定誤差が低下したと報告されています。

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# Anomaly Detection on Financial Time Series by Principal Component Analysis and Neural Networks


# Anomaly Detection on Financial Time Series by Principal Component Analysis and Neural Networks









A major concern when dealing with financial time series involving a wide variety ofmarket risk factors is the presence of anomalies. These induce a miscalibration of the models used toquantify and manage risk, resulting in potential erroneous risk measures. We propose an approachthat aims to improve anomaly detection in financial time series, overcoming most of the inherentdifficulties. Valuable features are extracted from the time series by compressing and reconstructingthe data through principal component analysis. We then define an anomaly score using a feedforwardneural network. A time series is considered to be contaminated when its anomaly score exceeds agiven cutoff value. This cutoff value is not a hand-set parameter but rather is calibrated as a neuralnetwork parameter throughout the minimization of a customized loss function. The efficiency of theproposed approach compared to several well-known anomaly detection algorithms is numericallydemonstrated on both synthetic and real data sets, with high and stable performance being achievedwith the PCA NN approach. We show that value-at-risk estimation errors are reduced when theproposed anomaly detection model is used with a basic imputation approach to correct the anomaly.

出典を明記したうえで、ライセンスに従って全文を掲載しています。 ライセンス: abstract CC0

この要約は原文をもとにStratmillのリサーチエージェントが作成したもので、出典の複製ではありません。