關(guān)聯(lián)模式識(shí)別與預(yù)測(cè)在證券市場(chǎng)的應(yīng)用

沈明宇

(武漢工程大學(xué) 智能機(jī)器人湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430073)

股價(jià)的預(yù)測(cè)長期以來都是人們所關(guān)注的焦點(diǎn)，傳統(tǒng)的分析方法一般有兩種：基本面分析法和技術(shù)分析法.但由于股價(jià)的變化情況一方面受供求、政治、經(jīng)濟(jì)、軍事以及國際形勢(shì)的影響，另一方面還受到其他一些復(fù)雜因素的影響(如：不完全信息和不確定性因素)，因此兩種預(yù)測(cè)方法效果各有千秋，有時(shí)前者占上風(fēng)，有時(shí)后者較準(zhǔn)，總的來說效果并不十分理想.本文中一方面脈承文獻(xiàn)[1]中所采用的混沌動(dòng)力學(xué)方法，即將一維時(shí)間序列通過相空間擴(kuò)維，變化為多維時(shí)間序列模式的分析思想，通過灰關(guān)聯(lián)分析方法并結(jié)合其他金融理論找出最佳的維數(shù)，以此維數(shù)為基礎(chǔ)將歷史數(shù)據(jù)看成一個(gè)一個(gè)的“標(biāo)準(zhǔn)模式”，與現(xiàn)在的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)模式識(shí)別，以獲得對(duì)未來的預(yù)測(cè)值；另一方面我們對(duì)灰關(guān)聯(lián)分析方法進(jìn)行改良.

1 股價(jià)時(shí)間序列擴(kuò)維與灰關(guān)聯(lián)分析

唯物辯證法告訴我們事物的發(fā)展是一種螺旋式的上升的過程，文獻(xiàn)[1]基于混沌動(dòng)力學(xué)和灰關(guān)聯(lián)分析，提出了一種灰關(guān)聯(lián)模式識(shí)別與預(yù)測(cè)方法，并將其應(yīng)用于中長期徑流預(yù)報(bào)中.我們對(duì)其進(jìn)行了部分修改，并將其應(yīng)用于股市短期預(yù)測(cè)中.其思路結(jié)合本文內(nèi)容介紹如下.基于全信息觀點(diǎn)即一個(gè)系統(tǒng)的輸出(股指的變動(dòng))內(nèi)含的信息最豐富，是系統(tǒng)輸入(各種渠道的消息：這里的消息既包括政府公布的消息又包括人為炒作的假消息還包括通過各種途徑得到的消息,但有一個(gè)前提是此消息必須是人們無法通過舊的信息推出的且尚未完全過時(shí)效的信息.)和系統(tǒng)本身(股市自身發(fā)展變化的規(guī)律)綜合作用的結(jié)果，隱含著系統(tǒng)最本質(zhì)的信源.但需要指出的是，過去股價(jià)分析僅習(xí)慣于一維時(shí)間序列分析，僅為信源的一個(gè)部分.本文中將吸取混沌動(dòng)力學(xué)中相空間擴(kuò)維思想，以獲得股價(jià)變動(dòng)更多的信息.因?yàn)楣蓛r(jià)序列從時(shí)間軸上看是一維的，如{x(k)} k=1,2,…,n,但按滑動(dòng)生成的相空間看，則是多維信源，如：{x(k)}k,{x(k+1)}k,…,{x(k+l)}k.后者信息豐富得多.如果我們把擴(kuò)維的每個(gè)序列視為一個(gè)個(gè)“模式”，則“過去”與“現(xiàn)在”，“現(xiàn)在”與“將來”的相似規(guī)律判別歸為模式相似程度判別.從系統(tǒng)分析原理上講，是多個(gè)數(shù)列的序化分析.將灰關(guān)聯(lián)分析法應(yīng)用到上述模式判別，便可進(jìn)行未來相似模式的預(yù)測(cè).這就是灰關(guān)聯(lián)模式識(shí)別與預(yù)測(cè)的基本思想.其基本要點(diǎn)是一維時(shí)間序列的擴(kuò)維和灰關(guān)聯(lián)模式識(shí)別與預(yù)測(cè).二者之間的聯(lián)系有稱之為灰周期的參數(shù)m(?)，這里?是灰變量特指符.不失一般性，記股價(jià)短期預(yù)測(cè)變量為x(t).它的離散樣本集便構(gòu)成一個(gè)一維序列x0，即： x0={x(1),x(2),…,x(n)}

(1)

(2)

其中Xp×m∈χ.

由于現(xiàn)有關(guān)聯(lián)度多存在諸多不足，故本文中采用我們自創(chuàng)的關(guān)聯(lián)度方法：三角關(guān)聯(lián)度.

2 三角關(guān)聯(lián)度

為使灰關(guān)聯(lián)度模型能用于股市預(yù)測(cè)，我們構(gòu)造了一種便于逆算的關(guān)聯(lián)度—三角關(guān)聯(lián)度，該關(guān)聯(lián)度不僅沿用文獻(xiàn)[2]的先定性分析，后定量計(jì)算的原則，將值域由[0,1]，擴(kuò)展為[-1，1]，其具有文獻(xiàn)[2]的一切優(yōu)點(diǎn)，且計(jì)算公式簡便，便于編程.

其具體計(jì)算步驟如下.

原始參考序列：X:{x(k),k=1,2,…,n},原始比較序列：Y:{y(k),k=1,2,…,n}.

(1)定性分析.類似于文獻(xiàn)[2]已作的詳細(xì)闡述，我們應(yīng)先對(duì)所研究的序列作定性分析，然后根據(jù)具體情況選擇初值化方法.

(2)一次累減生成序列.根據(jù)分析結(jié)果，若為第一種情況則：

ax(k+1)=x(k+1)-x(k),ay(k+1)=y(k+1)-y(k),k=1,2,…,n-1.

并將此過程稱為絕對(duì)初值化方法.

若為第二種情況則：

并將其稱為相對(duì)初值化方法，其實(shí)質(zhì)是研究每單位基數(shù)的變化率.

(3)計(jì)算各段折線的關(guān)聯(lián)系數(shù)

(4)計(jì)算三角關(guān)聯(lián)度的值： r(X,Y)=(r(1)+r(2)+…+r(n-1))/(n-1).

3 對(duì)三角關(guān)聯(lián)度性質(zhì)的初步研究

我們建立平面直角坐標(biāo)系，以a(x(k))為x軸上的坐標(biāo)值，以a(y(k))為y軸上的坐標(biāo)值(k=1,2,…,n-1),從坐標(biāo)圖形上觀察a(x(k)),a(y(k))與r(k)的關(guān)系，從而得出一些基本性質(zhì).

圖1 三角關(guān)聯(lián)度的性質(zhì)

從圖1上我們不難發(fā)現(xiàn)

r(k) =2a(x(k))a(y(k))/(a(x(k))2+a(y(k))2)=

2sinA(k)cosA(k)=sin2A(k).

性質(zhì)1 -1≤r(k)≤1,-1≤r≤1;

性質(zhì)2 r(k)=1的充要條件是a(x(k))=a(y(k))(k=1,2,…,n-1);

性質(zhì)3 r(k)=-1的充要條件是a(x(k))=-a(y(k)) (k=1,2,…,n-1);

性質(zhì)4 歸零性.r(k)=0的充要條件是a(x(k)),a(y(k))中有一個(gè)是0，而另一個(gè)不是.

定義1 a(X)=a(Y)當(dāng)且僅當(dāng)a(x(k))=a(y(k))(k=1,2,…,n-1)時(shí);a(X)=-a(Y)當(dāng)且僅當(dāng)a(x(k))=-a(y(k))(k=1,2,…,n-1)時(shí).

性質(zhì)5 r=1的充要條件是a(X)=a(Y). r=-1的充要條件是a(X)=-a(Y).也就是說當(dāng)且僅當(dāng)每一段折線斜率相等(或互補(bǔ))時(shí),r才等于1(或-1).

如果X，Y定性分析為第一種情形，則有下列性質(zhì).

性質(zhì)6 r=0的充分條件是X,Y中有一個(gè)是常數(shù)序列，另一個(gè)不是.逆則未必.

性質(zhì)7 易證下列公式：(1)r(X,Y)=r(Y,X);(2)r(X+C1,Y+C2)=r(X,Y)(其中C1,C2為常數(shù)列).

另外，由于本文中采取了先定性，后計(jì)算的原則,因此此關(guān)聯(lián)度值具有唯一性，不會(huì)產(chǎn)生序數(shù)效應(yīng)，因而具有可比性；再由于擴(kuò)展了其值域，具備了靈敏性，客觀性，規(guī)范性，從而具備了刻劃上的精確性.

具體計(jì)算步驟如下：

設(shè)X={x(k),k=1,2,…,n}為參考序列，Y={Yj(k),k=1,2,…,n}為被比較序列，j=1,2,…,m.

將全部的Rj(j=1,2,…,p-1)按從大到小排列，便獲得灰關(guān)聯(lián)分析的序關(guān)系.

4 關(guān)聯(lián)模式識(shí)別的預(yù)測(cè)方法

由于股價(jià)變化的隨機(jī)性較強(qiáng)，作中長期預(yù)測(cè)可能效果不太理想，故本文中只將這種方法用作短期預(yù)測(cè).其方法歸納如下.

(1)收集歷史數(shù)據(jù)，如每天的開盤價(jià)、收盤價(jià)、最高價(jià)、最低價(jià)等等.

(3)取Xp={x(p),x(p+1),…,x(n)}為母序列，求出相空間各序列Xj(j=1,2,…,p-1)與Xp的關(guān)聯(lián)度向量R和預(yù)報(bào)值向量，即

R={R1,R2,…,Rp-1},

Y={Y1,Y2,…,Yp-1}={x(m+1),x(m+2),…,x(n)}.

(4)由排序法確定關(guān)聯(lián)度最大的相似模式序列Xp～Yj*，即

5 證券市場(chǎng)中的應(yīng)用

本文中應(yīng)用此方法采用1997年12月31日至1998年12月31日的上證綜合指數(shù)對(duì)1999年的股市進(jìn)行短期預(yù)測(cè)檢驗(yàn)，預(yù)測(cè)結(jié)果見圖2和表1：

表1 預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的比較

圖2 預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的比較

幾點(diǎn)分析和說明如下.

(1)我們通過對(duì)上證綜合指數(shù)股價(jià)序列進(jìn)行相空間擴(kuò)維，建立股指短期預(yù)測(cè)模式.

(2)對(duì)于維數(shù)的確定，我們是通過對(duì)1998年這一年的指數(shù)進(jìn)行了不同維的關(guān)聯(lián)分析，并結(jié)合江恩(W.D.Gann)理論中的重要的循環(huán)數(shù)將維數(shù)定為5日(即一周).實(shí)際上我們從經(jīng)驗(yàn)上就知道股票的漲或跌持續(xù)的時(shí)間往往以周來計(jì)算.

(3)本文中采用的關(guān)聯(lián)模型為我們自創(chuàng)的三角關(guān)聯(lián)度模型，其優(yōu)點(diǎn)前面已經(jīng)闡述，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)也可根據(jù)實(shí)際需要采用其他模型進(jìn)行預(yù)測(cè).

(4)本文中方法預(yù)測(cè)效果較好，預(yù)測(cè)誤差小于1%的達(dá)到70%，有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.

由于我們收集的數(shù)據(jù)較少，如果將所有歷史數(shù)據(jù)收集起來，再根據(jù)這些歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行不同維的關(guān)聯(lián)分析確定更好的維數(shù)模式，預(yù)測(cè)效果會(huì)更好.

參考文獻(xiàn)：

[1] 夏軍.中長期徑流預(yù)報(bào)的一種灰關(guān)聯(lián)模式識(shí)別與預(yù)測(cè)方法[J].水科學(xué)進(jìn)展,1993(3):190-197.

[2] 沈明宇,胡寶清.修正T型關(guān)聯(lián)度及其在證券市場(chǎng)中的應(yīng)用[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐,2003(5):36-40.