前言
機(jī)器學(xué)習(xí)在金融業(yè)的價(jià)值日益顯著�？梢灶A(yù)見，金融市場運(yùn)轉(zhuǎn)必將離不開機(jī)器學(xué)習(xí)。分析師、投資組合經(jīng)理、交易員和首席投資官都應(yīng)熟悉機(jī)器學(xué)習(xí)。銀行和其他金融機(jī)構(gòu)正力求改進(jìn)金融分析技術(shù)，簡化流程，并增強(qiáng)安全性，而機(jī)器學(xué)習(xí)逐漸成為其首選技術(shù)。機(jī)器學(xué)習(xí)在金融機(jī)構(gòu)的應(yīng)用呈上升趨勢，它有潛力改進(jìn)各種系統(tǒng)，這一點(diǎn)體現(xiàn)在交易策略、定價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)管理上。
盡管機(jī)器學(xué)習(xí)正對金融服務(wù)業(yè)所有垂直領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響，但一道鴻溝橫亙于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的理念和實(shí)現(xiàn)之間。網(wǎng)上有關(guān)這些領(lǐng)域的材料鋪天蓋地，可條理清楚者少之又少。此外，大多數(shù)材料跑不出機(jī)器學(xué)習(xí)在算法交易中的應(yīng)用這一主題。本書則填補(bǔ)該空白，為金融市場量身打造機(jī)器學(xué)習(xí)工具箱。讀者掌握這些工具，就可在用機(jī)器學(xué)習(xí)變革金融業(yè)的浪潮中一展身手。本書突破投資或交易策略領(lǐng)域，放眼用機(jī)器學(xué)習(xí)技藝研制金融業(yè)核心算法的全貌。
人們常以為機(jī)器學(xué)習(xí)模型較難實(shí)現(xiàn)，但金融業(yè)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型并不難。人們還誤以為建模必須要用大數(shù)據(jù)。有鑒于此，本書準(zhǔn)備大量案例研究，它們幾乎涵蓋機(jī)器學(xué)習(xí)的所有領(lǐng)域，以幫助讀者消除這類誤解。機(jī)器學(xué)習(xí)在交易策略中的應(yīng)用，其相關(guān)理論和案例研究，本書會(huì)介紹，但除此之外，本書還將深入其他關(guān)鍵、必知概念，比如投資組合管理、衍生品定價(jià)、欺詐檢測、企業(yè)信用評級(jí)、智能投顧開發(fā)和聊天機(jī)器人開發(fā)。本書著力解決金融業(yè)從業(yè)人員所面對的實(shí)際問題，提供經(jīng)科學(xué)論證、真實(shí)可靠的解決方案，并佐以代碼和示例。
本書Python 代碼庫用GitHub 托管（https://github.com/tatsath/fin-ml），該倉庫對金融業(yè)從業(yè)人員非常有用，他們可將該倉庫作為自己項(xiàng)目的起點(diǎn)。本書示例和案例研究所展示技術(shù)可輕松應(yīng)用于多種數(shù)據(jù)集。本書面向未來的案例研究，如用強(qiáng)化學(xué)習(xí)處理交易，搭建智能投顧，用機(jī)器學(xué)習(xí)為金融產(chǎn)品定價(jià)，鼓勵(lì)讀者跳出既有思維模式，調(diào)動(dòng)積極性，發(fā)揮模型和數(shù)據(jù)作用，獲得最大回報(bào)。
目標(biāo)讀者
本書內(nèi)容編排和所有主題適合在對沖基金、投資和零售銀行、金融科技公司工作的專業(yè)人士。其職位可能是數(shù)據(jù)科學(xué)家、數(shù)據(jù)工程師、量化研究員、機(jī)器學(xué)習(xí)架構(gòu)師或軟件工程師。此外，本書還適合堅(jiān)守支持崗位的專業(yè)人士，比如合規(guī)與風(fēng)控崗。讀者不論是對沖基金量化交易員，正考慮采用強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)交易加密貨幣，還是投行量化分析師，尋求用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)改進(jìn)定價(jià)模型的校準(zhǔn)速度，本書都將有所幫助。對于模型開發(fā)生命周期的每一步，從構(gòu)思產(chǎn)生到模型實(shí)現(xiàn)，本書所講理論、概念和代碼庫都極其有用。讀者可用本書共享代碼庫，自行測試本書所提供的解決方案。因此讀者在閱讀之余，還有大量動(dòng)手機(jī)會(huì)。讀者應(yīng)具備統(tǒng)計(jì)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)和Python基礎(chǔ)知識(shí)。
內(nèi)容編排
本書全面介紹如何用機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)模型，解決金融業(yè)不同領(lǐng)域的學(xué)習(xí)任務(wù)。本書內(nèi)容分為四大部分：
第一部分 框架
第一部分概括機(jī)器學(xué)習(xí)在金融業(yè)的使用情況，總覽機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)的構(gòu)建單元。這幾章作為本書后續(xù)章節(jié)案例研究的基礎(chǔ)，涵蓋不同機(jī)器學(xué)習(xí)類型。
第一部分含以下3 章：
第1 章，金融機(jī)器學(xué)習(xí)簡介。
本章概括金融機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用全貌，并扼要介紹幾種機(jī)器學(xué)習(xí)方法。
第2 章，用Python 開發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)模型。
本章探討Python 機(jī)器學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)，并介紹用Python 框架開發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)模型的步驟。
第3 章，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
鑒于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）是多種機(jī)器學(xué)習(xí)的主要算法，本章將介紹ANN的細(xì)節(jié)，并給出用Python 庫實(shí)現(xiàn)ANN 模型的詳細(xì)過程。
第二部分 監(jiān)督學(xué)習(xí)
第二部分涵蓋基本的監(jiān)督學(xué)習(xí)算法，闡述其特定應(yīng)用，研究相關(guān)案例。
第二部分含以下3 章：
第4 章，監(jiān)督學(xué)習(xí)：模型和概念。
本章簡要介紹監(jiān)督學(xué)習(xí)技術(shù)（分類和回歸）。鑒于大量模型既可用于分類又可用于回歸，本章將這些模型的細(xì)節(jié)和分類、回歸問題中的模型選擇和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)放在一起介紹。
第5 章，監(jiān)督學(xué)習(xí)：回歸（含時(shí)間序列模型）。
監(jiān)督學(xué)習(xí)回歸模型是金融業(yè)最常用機(jī)器學(xué)習(xí)模型。本章從基本線性回歸模型一直講到高級(jí)深度學(xué)習(xí)模型。本章研究股價(jià)預(yù)測模型、衍生品定價(jià)模型和投資組合管理模型。
第6 章，監(jiān)督學(xué)習(xí)：分類。
分類是監(jiān)督學(xué)習(xí)的子類，其目標(biāo)是根據(jù)過去所觀察到的實(shí)例，預(yù)測新實(shí)例的類別標(biāo)簽，這些標(biāo)簽是與數(shù)值型相對的類別型。本章研究分類技術(shù)在金融業(yè)的應(yīng)用，比如對率回歸、支持向量機(jī)和隨機(jī)森林。
第三部分 無監(jiān)督學(xué)習(xí)
第三部分涵蓋基本的無監(jiān)督學(xué)習(xí)算法、應(yīng)用和案例研究。
第三部分含以下2 章：
第7 章，無監(jiān)督學(xué)習(xí)：降維。
本章介紹幾種重要降維技術(shù)，用其削減數(shù)據(jù)集特征數(shù)，可保留特征的大多數(shù)有用和特異信息。本章還將討論降維方法主成分分析，案例研究包括投資組合管理、交易策略和收益率曲線構(gòu)造。
第8 章，無監(jiān)督學(xué)習(xí)：聚類。
本章介紹聚類算法和技術(shù)，它們可將具有一定相似度的對象聚在一起。本章案例研究介紹聚類在交易策略、投資組合管理中的應(yīng)用。
第四部分 強(qiáng)化學(xué)習(xí)和自然語言處理
第四部分介紹強(qiáng)化學(xué)習(xí)和自然語言處理技術(shù)。
第四部分含以下2 章：
第9 章，強(qiáng)化學(xué)習(xí)。
本章介紹強(qiáng)化學(xué)習(xí)概念，做相關(guān)案例研究。該學(xué)習(xí)方法在金融業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。強(qiáng)化學(xué)習(xí)的主要理念最大獎(jiǎng)賞，完美契合金融業(yè)多個(gè)領(lǐng)域的核心動(dòng)機(jī)。本章案例研究包括交易策略、投資組合優(yōu)化和對沖策略。
第10 章，自然語言處理。
本章介紹自然語言處理技術(shù)，并討論金融業(yè)多個(gè)領(lǐng)域的文本數(shù)據(jù)是如何一步步轉(zhuǎn)換為有意義的文本表示形式的。本章案例研究涵蓋情感分析、聊天機(jī)器人和文檔解讀。
排版約定
本書排版遵循以下約定：
斜體（Italic）
表示新術(shù)語、URL、郵件地址、文件名和文件擴(kuò)展名。
等寬字體（constant width）
表示程序片段和段落中出現(xiàn)的編程元素，如變量、函數(shù)名、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)類型、環(huán)境變量、語句和關(guān)鍵字。
使用代碼示例
本書（案例研究和主模板）所有代碼均可從以下GitHub 目錄獲�。篽ttps://github.com/tatsath/fin-ml。此外，本書代碼還用云平臺(tái)托管，每個(gè)案例研究點(diǎn)擊https://mybinder.org/v2/gh/tatsath/fin-ml/master 即可運(yùn)行，無需在本地機(jī)器安裝任何包。本書旨在幫你完成工作。一般來講，書中示例代碼，你用于自己項(xiàng)目和文檔，無需聯(lián)系我們征得許可，但大量復(fù)制代碼另議。例如，你寫程序使用書中多處代碼，無需我們授權(quán)，但出售或分發(fā)OReilly 圖書示例代碼，則需我們授權(quán)。引用本書內(nèi)容或示例代碼回答問題，無需授權(quán)。但在你產(chǎn)品文檔中大量使用本書示例代碼，則需經(jīng)我們授權(quán)。
所用之處，如能添加內(nèi)容出處，我們將非常感激，當(dāng)然這并非必須。出處通常要標(biāo)明書名、作者、出版社和ISBN 號(hào)。例如：Machine Learning and Data Science Blueprints for Finance by Hariom Tatsat, Sahil Puri, and Brad Lookabaugh (OReilly,2021), 978-1-492-07305-5。
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Python 庫
本書使用Python 3.7。建議先安裝Conda 包管理器，再建Conda 環(huán)境，安裝必要的包。安裝指南請見本書GitHub 倉庫的README 文件（https://github.com/tatsath/fin-ml）。
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致謝
我們衷心感謝為本書付梓而辛勤付出的所有人。我們特別感謝Jeff Bleiel 那誠摯和發(fā)人深省的反饋，他指導(dǎo)我們完成本書。我們非常感激Juan Manuel Contreras、Chakri Cherukuri 和Gregory Bronner，他們百忙之中抽時(shí)間詳細(xì)審閱本書，其反饋和建議非常有價(jià)值，我們受益頗多。我們還要把感謝送給OReilly 公司各位出色的員工，特別感謝Michelle Smith 對該寫作項(xiàng)目深信不疑，并幫我們界定項(xiàng)目范圍。
來自Hariom 的特別致謝
感謝妻子Prachi 和父母對我的關(guān)愛和支持。特別感謝父親，他總是鼓勵(lì)我的各種追求，并源源不斷提供靈感。
來自Sahil 的特別致謝
感謝家庭。他們總是鼓勵(lì)和支持我的各種努力。
來自Brad 的特別致謝
感謝妻子Megan，她對我的愛和支持無窮無盡。