量化金融|基于算法和模型的預測研究綜述

一、研究背景與發展歷程??

  1. 1.

    ??量化投資理論演進??

    • ?奠基階段(1950s-1960s)??:Markowitz均值方差理論(1952)、CAPM模型(1964)奠定現代量化投資基礎
    • ?衍生品定價(1970s-1980s)??:Black-Scholes期權定價模型(1973)、套利定價理論(APT,1976)
    • ?風險管理(1990s)??:VaR模型、行為金融學興起
    • ???AI融合(21世紀)??:深度學習、強化學習與大語言模型(LLM)推動量化投資智能化發展
  2. 2.

    ??技術驅動因素??

    • ?大數據時代多源異構數據(股價、新聞、政策文本)的爆發式增長
    • ?機器學習在非線性模式識別與時序預測中的突破性應用

二、核心預測模型與技術對比??

??1. 傳統機器學習模型

模型類型??

??典型算法??

??優勢??

??局限性??

??代表研究??

支持向量機

SVM/SVR

小樣本非線性分類

核函數選擇敏感

Parray等(2020)準確率89.93%

集成學習

RF/XGBoost

抗過擬合、特征重要性分析

解釋性弱

Han等(2023)勝率65.3%

特征工程優化

小波去噪+TSVR

噪聲分離、計算效率高

可能丟失有效信息

Zhang等(2023)命中率提升5.87%

2. 深度學習模型??

??模型架構??

??創新點??

??應用場景??

??性能表現??

??文獻案例??

CNN-LSTM

時空特征聯合提取

多模態數據融合預測

MAE 27.564(上證指數)

Lu等(2020)

BiLSTM+注意力機制

雙向時序依賴建模

股價與情感因子協同分析

MAE降低20%

袁婧等(2024)

GAN-TrellisNet

生成對抗網絡改進

局部特征捕捉與訓練加速

MAE 0.0438

葛業波等(2023)

3. 強化學習與大語言模型?
  • 強化學習??:
    • ??框架特點??:基于POMDP建模,動態調整投資組合(如TD3算法)
    • ??優勢??:自適應市場變化,夏普比率達2.68(Kabbani等,2023)
    • ??挑戰??:獎勵函數設計復雜,需平衡收益與風險控制
  • ??大語言模型(LLM)??:
    • ??創新應用??:
      • 金融文本語義推理(Elahi等,2024)
      • 檢索增強生成框架FinSeer(Xiao等,2025)
    • 局限??:實時性不足,存在"幻覺生成"風險

三、關鍵技術突破??

  1. 1.??數據融合方法??
    • ??多模態對齊??:通過VMD分解解決政策文本與行情數據時間粒度差異
    • ??弱信號挖掘??:停牌股/新股數據保留(Liu等,2024提出LSTMA+TCNA架構)
  2. 2.??算法優化方向??
    • ?參數搜索??:改進麻雀算法優化BP神經網絡(Liu等,2023)
    • ???約束設計??:LASSO+PCA因子降維(胡聿文,2021)
  3. 3.可解釋性增強??
    • ??LIME框架??:可視化MLP模型決策過程(Wu等,2022)
    • ??直覺模糊推理??:IIFI模型提供特征貢獻度量化(Wang等,2022)

以下是基于論文《基于模型和算法的量化投資方法股票預測研究綜述》的內容總結與模型分析:


??一、研究背景與發展歷程??

  1. 1.

    ??量化投資理論演進??

    • ?

      ??奠基階段(1950s-1960s)??:Markowitz均值方差理論(1952)、CAPM模型(1964)奠定現代量化投資基礎

    • ?

      ??衍生品定價(1970s-1980s)??:Black-Scholes期權定價模型(1973)、套利定價理論(APT,1976)

    • ?

      ??風險管理(1990s)??:VaR模型、行為金融學興起

    • ?

      ??AI融合(21世紀)??:深度學習、強化學習與大語言模型(LLM)推動量化投資智能化發展

  2. 2.

    ??技術驅動因素??

    • ?

      大數據時代多源異構數據(股價、新聞、政策文本)的爆發式增長

    • ?

      機器學習在非線性模式識別與時序預測中的突破性應用


??二、核心預測模型與技術對比??

??1. 傳統機器學習模型??

??模型類型??

??典型算法??

??優勢??

??局限性??

??代表研究??

支持向量機

SVM/SVR

小樣本非線性分類

核函數選擇敏感

Parray等(2020)準確率89.93%

集成學習

RF/XGBoost

抗過擬合、特征重要性分析

解釋性弱

Han等(2023)勝率65.3%

特征工程優化

小波去噪+TSVR

噪聲分離、計算效率高

可能丟失有效信息

Zhang等(2023)命中率提升5.87%

??2. 深度學習模型??

??模型架構??

??創新點??

??應用場景??

??性能表現??

??文獻案例??

CNN-LSTM

時空特征聯合提取

多模態數據融合預測

MAE 27.564(上證指數)

Lu等(2020)

BiLSTM+注意力機制

雙向時序依賴建模

股價與情感因子協同分析

MAE降低20%

袁婧等(2024)

GAN-TrellisNet

生成對抗網絡改進

局部特征捕捉與訓練加速

MAE 0.0438

葛業波等(2023)

??3. 強化學習與大語言模型??
  • ?

    ??強化學習??:

    • ?

      ??框架特點??:基于POMDP建模,動態調整投資組合(如TD3算法)

    • ?

      ??優勢??:自適應市場變化,夏普比率達2.68(Kabbani等,2023)

    • ?

      ??挑戰??:獎勵函數設計復雜,需平衡收益與風險控制

  • ?

    ??大語言模型(LLM)??:

    • ?

      ??創新應用??:

      • ?

        金融文本語義推理(Elahi等,2024)

      • ?

        檢索增強生成框架FinSeer(Xiao等,2025)

    • ?

      ??局限??:實時性不足,存在"幻覺生成"風險


??三、關鍵技術突破??

  1. 1.

    ??數據融合方法??

    • ?

      ??多模態對齊??:通過VMD分解解決政策文本與行情數據時間粒度差異

    • ?

      ??弱信號挖掘??:停牌股/新股數據保留(Liu等,2024提出LSTMA+TCNA架構)

  2. 2.

    ??算法優化方向??

    • ?

      ??參數搜索??:改進麻雀算法優化BP神經網絡(Liu等,2023)

    • ?

      ??約束設計??:LASSO+PCA因子降維(胡聿文,2021)

  3. 3.

    ??可解釋性增強??

    • ?

      ??LIME框架??:可視化MLP模型決策過程(Wu等,2022)

    • ?

      ??直覺模糊推理??:IIFI模型提供特征貢獻度量化(Wang等,2022)


??四、挑戰與未來方向??

  1. 1.

    ??現存問題??

    • ?

      數據噪聲與市場反身性導致模型泛化能力不足

    • ?

      黑箱模型難以滿足金融監管透明度要求

  2. 2.

    ??前沿趨勢??

    • ?因果推理??:結合領域知識構建可解釋預測框架
    • ?聯邦學習??:跨機構數據協作下的隱私保護建模
    • ?實時決策系統??:高頻交易場景的輕量化部署

五、典型模型性能對比??

(以下表格摘自原文Table 1 & Table 2)

??機器學習模型對比??

模型

平均準確率

優勢領域

XGBoost

65.3%

技術指標分析

AdaBoost+MVaR

MAE 0.0826

風險調整后收益優化

??深度學習模型對比??

模型

RMSE

創新點

CNN-BiLSTM

0.4606

多頭注意力機制

TELM(遷移學習)

0.0530

多尺度數據分解

?

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