Перейти к содержимому
Все документы библиотеки

Экспорт прогнозов отложенной выборки без утечки из валидации

Код Machine Learning for Trading

Сводка

Эта утилита подготавливает артефакты прогнозов для демонстрационных записных книжек, приводя разные имена столбцов и форматы дат к общей структуре временной метки, актива и прогноза. Она группирует повторяющиеся наблюдения по временной метке и активу, усредняя их оценки. Загрузчик сначала ищет выходные данные моделей, сохранённые в системе контроля версий, а если файлов нет, обращается к реестру.

Резервный механизм реестра отдаёт приоритет запуску модели, связанному с наивысшим валидационным коэффициентом Шарпа среди записанных бэктестов сигналов, распределения активов и риск-надстроек, и экспортирует прогнозы отложенной выборки этого запуска. Так экспортированные прогнозы отделяются от данных валидации, использованных для выбора конфигураций, что снижает риск оценки выбранной модели на выборке, по которой её выбирали. Если подходящий победитель бэктеста не записан, резервный механизм выбирает набор прогнозов отложенной выборки по среднему информационному коэффициенту для заданного горизонта. Это практичный способ восстановления, но критерий выбора здесь другой; код лишь загружает артефакты и не доказывает, что какая-либо выбранная модель хорошо работает вне выборки.

Ключевые идеи

  • Нормализуй столбцы прогнозов и временные метки перед передачей артефактов последующим записным книжкам.
  • Для внешней оценки предпочитай прогнозы отложенной выборки, если данные валидации использовались при выборе модели.
  • Основной путь через реестр выбирает обучающий запуск по валидационному коэффициенту Шарпа на заданных этапах бэктеста.
  • Ранжирование по информационному коэффициенту служит запасным критерием, если подходящий этап бэктеста не записан.
  • Загрузчик не возвращает артефакт, если нет ни зафиксированных файлов, ни подходящего прогноза из реестра.

Теги

Полный текст
# demo_artifacts.py


```py
from __future__ import annotations

import polars as pl

from utils.paths import get_case_study_source_dir


def normalize_demo_predictions(df: pl.DataFrame, asset_column: str) -> pl.DataFrame:
    """Normalize prediction artifacts to ``timestamp``, ``asset_column``, ``prediction``."""
    rename_map = {}
    # Normalize entity column: accept "asset" or "symbol" as source
    if asset_column not in df.columns:
        if "asset" in df.columns:
            rename_map["asset"] = asset_column
        elif "symbol" in df.columns:
            rename_map["symbol"] = asset_column
    if "prediction" not in df.columns and "y_score" in df.columns:
        rename_map["y_score"] = "prediction"
    # Normalize legacy "date" column to canonical "timestamp"
    if "date" in df.columns and "timestamp" not in df.columns:
        rename_map["date"] = "timestamp"
    if rename_map:
        df = df.rename(rename_map)

    required = {"timestamp", asset_column, "prediction"}
    if required - set(df.columns):
        raise ValueError(
            f"Prediction artifact missing required columns: {required - set(df.columns)}"
        )

    ts = df["timestamp"]
    if ts.dtype == pl.Utf8:
        df = df.with_columns(pl.col("timestamp").str.to_date())
    elif ts.dtype in (pl.Datetime, pl.Date):
        df = df.with_columns(pl.col("timestamp").dt.date())

    return (
        df.select(["timestamp", asset_column, "prediction"])
        .group_by(["timestamp", asset_column])
        .agg(pl.col("prediction").mean().alias("prediction"))
        .sort([asset_column, "timestamp"])
    )


def load_demo_predictions(strategy_id: str, horizon: int, asset_column: str) -> pl.DataFrame | None:
    """Load prediction artifacts for live-demo notebooks.

    Searches committed model directories first, then falls back to the
    content-addressed registry (run_log/predictions/) which is the
    primary output of the model training pipeline. The registry fallback
    returns the sealed **holdout** split — the once-touched out-of-sample
    set — never validation, so a deployment export never ships predictions
    from the data used to select the model.
    """
    import os
    import sqlite3
    from pathlib import Path

    source_dir = get_case_study_source_dir(strategy_id)
    models_dir = source_dir / "models"
    candidates = [
        models_dir / "gbm" / f"fwd_ret_{horizon}d" / "predictions.parquet",
        models_dir / "linear" / f"fwd_ret_{horizon}d" / "predictions.parquet",
        models_dir / "deep_learning" / f"fwd_ret_{horizon}d" / "predictions.parquet",
        models_dir / "tabular_dl" / f"fwd_ret_{horizon}d" / "predictions.parquet",
    ]

    # Also check seeded predictions in ML4T_OUTPUT_DIR (CI / test mode)
    output_dir = os.environ.get("ML4T_OUTPUT_DIR", "")
    if output_dir:
        seeded_dir = Path(output_dir) / strategy_id / "models"
        candidates.append(seeded_dir / f"predictions_reg_{horizon}d.parquet")

    for path in candidates:
        if not path.exists():
            continue
        df = pl.read_parquet(path)
        has_time = "date" in df.columns or "timestamp" in df.columns
        has_entity = "asset" in df.columns or "symbol" in df.columns
        has_score = "y_score" in df.columns or "prediction" in df.columns
        if not (has_time and has_entity and has_score):
            continue
        return normalize_demo_predictions(df, asset_column)

    # Fall back to registry — export the sealed HOLDOUT prediction set, never
    # validation. A deployment bridge that exported validation predictions would
    # be backtesting on the data used to select the model (leakage). The holdout
    # is the once-touched out-of-sample set, so it is the only honest thing to
    # ship to an external backtester.
    #
    # Pick that holdout by the *selected winner*, not by raw IC: the selected configuration is
    # the cross-stage validation-Sharpe rank-1 config, pooling the selection
    # stages (signal/allocation/risk_overlay). cost_sensitivity is a
    # perturbation, not a selection axis, and the holdout stage is the sealed
    # set itself, so both are excluded. The winner's training run owns exactly
    # one holdout prediction set (the "one holdout per case study" rule), which
    # is what we export. This also derives the label/horizon from the winner
    # rather than trusting the caller's `horizon`. The IC-sorted query is kept
    # only as a fallback for case studies that have predictions but no backtest
    # stages recorded.
    registry_db = source_dir / "run_log" / "registry.db"
    if registry_db.exists():
        conn = sqlite3.connect(str(registry_db))
        pred_hash = None
        winner = conn.execute(
            """SELECT ps.training_hash
               FROM backtest_runs br
               JOIN backtest_metrics bm ON br.backtest_hash = bm.backtest_hash
               JOIN prediction_sets ps ON br.prediction_hash = ps.prediction_hash
               WHERE br.stage IN ('signal', 'allocation', 'risk_overlay')
               ORDER BY bm.sharpe DESC LIMIT 1""",
        ).fetchone()
        if winner:
            row = conn.execute(
                """SELECT prediction_hash FROM prediction_sets
                   WHERE training_hash = ? AND split = 'holdout'
                   ORDER BY prediction_hash LIMIT 1""",
                (winner[0],),
            ).fetchone()
            if row:
                pred_hash = row[0]
        if pred_hash is None:
            label = f"fwd_ret_{horizon}d"
            row = conn.execute(
                """SELECT ps.prediction_hash
                   FROM prediction_sets ps
                   JOIN training_runs tr ON ps.training_hash = tr.training_hash
                   JOIN prediction_metrics pm ON ps.prediction_hash = pm.prediction_hash
                   WHERE tr.label = ? AND ps.split = 'holdout'
                   ORDER BY pm.ic_mean DESC LIMIT 1""",
                (label,),
            ).fetchone()
            if row:
                pred_hash = row[0]
        conn.close()
        if pred_hash:
            pred_path = source_dir / "run_log" / "predictions" / pred_hash / "predictions.parquet"
            if pred_path.exists():
                df = pl.read_parquet(pred_path)
                return normalize_demo_predictions(df, asset_column)

    return None

```

Полный текст с указанием источника опубликован на условиях его лицензии. Лицензия: MIT

Это краткое изложение подготовлено исследовательским агентом Stratmill по оригиналу и не является его копией.