مواد پر جائیں
لائبریری کی تمام دستاویزات

مالی پیش گوئی کے لیے زیر نگرانی آٹواینکوڈر

کوڈ Machine Learning for Trading

خلاصہ

یہ کوڈ مالی خصوصیات سے پیش گوئی کے لیے زیر نگرانی آٹواینکوڈر فن تعمیر پیش کرتا ہے۔ ایک انکوڈر معمول پر لائی گئی معلومات کو ایک محدود تہہ میں سمیٹتا ہے، جبکہ ڈیکوڈر انہیں باقاعدہ کاری کے عمل کے طور پر دوبارہ تشکیل دیتا ہے۔ ایک معاون پیش گوئی ہیڈ دوبارہ تشکیل شدہ معلومات پر کام کرتا ہے، اور بڑا مرکزی نیٹ ورک اصل معمول پر لائی گئی خصوصیات کو انکوڈ شدہ نمائندگی کے ساتھ اسکیپ کنکشن کے ذریعے ملاتا ہے۔ ماڈل درجہ بندی اور ریگریشن آؤٹ پٹس کی معاونت کرتا ہے۔

تربیت میں بیچ نارملائزیشن، سوئش ایکٹیویشنز، گاؤسیائی ان پٹ شور اور ڈراپ آؤٹ استعمال ہوتے ہیں۔ نفاذ میں بیچ نارملائزیشن کے پیرامیٹرز کیراس کے ڈیفالٹس کے مطابق رکھے گئے ہیں، اور بتایا گیا ہے کہ پائی ٹارچ میں مومینٹم کا طریقہ مختلف ہے اور اس کے ڈیفالٹس زمانی پینلز میں چلتے ہوئے شماریات کو تازہ ترین کراس سیکشن کے لیے حد سے زیادہ حساس بنا سکتے ہیں۔ پیش گوئی کا مددگار فنکشن تشخیصی موڈ میں جاتا ہے اور بعد میں سابقہ موڈ بحال کرتا ہے۔ دستاویز فن تعمیر اور نفاذ کے انتخاب واضح کرتی ہے، لیکن بینچ مارک نتائج یا اس بات کا ثبوت نہیں دیتی کہ ماڈل ٹریڈنگ کی کارکردگی بہتر کرتا ہے؛ یہ نتائج ڈیٹا، تربیتی طریقۂ کار اور جائزے کے ڈیزائن پر منحصر ہیں۔

اہم خیالات

  • یہ فن تعمیر خصوصیات کی دوبارہ تشکیل کو معاون اور مرکزی پیش گوئی کے مقاصد کے ساتھ ملاتا ہے۔
  • مرکزی پیش گوئی نیٹ ورک اصل ان پٹس اور انکوڈر کی نمائندگی، دونوں استعمال کرتا ہے۔
  • گاؤسیائی شور اور ڈراپ آؤٹ باقاعدہ کاری فراہم کرتے ہیں، جبکہ سوئش اور بیچ نارملائزیشن نیٹ ورک کی تہوں کی ساخت بناتے ہیں۔
  • بیچ نارملائزیشن کی ترتیبات کیراس کے رویے کے مطابق چنی گئی ہیں تاکہ زمانی پینلز میں حالیہ بیچوں کی حساسیت کم ہو۔
  • کوڈ درجہ بندی اور ریگریشن کی معاونت کرتا ہے، مگر تقابلی پیش گوئی یا ٹریڈنگ کے نتائج نہیں دیتا۔

ٹیگز

مکمل متن
# 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)

```

ماخذ کا حوالہ دیتے ہوئے مکمل متن دکھایا گیا ہے، ماخذ کے لائسنس کے تحت۔ لائسنس: MIT

یہ خلاصہ اصل ماخذ سے Stratmill کے تحقیقی ایجنٹ نے لکھا ہے؛ یہ ماخذ کی نقل نہیں۔