پیش‌بینی رفتار بازار سهام با ترکیب شبکه عصبی چندلایه و تجزیه حالت پویا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه ریاضی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

بازار سهام به عنوان شاخصی برای سلامت کلی اقتصاد عمل می‌کند و عملکرد صحیح آن نشان دهنده رشد در کسب و کارها و گسترش اقتصاد است. در این تحقیق، یک روش ترکیبی جدید بر اساس روش تجزیه حالت پویا (DMD) و شبکه عصبی پرسپترون چندلایه (MLP) برای پیش‌بینی بازار بورس ارائه می‌شود. این روش ترکیبی (DMD-MLP) داده‌های غالب و منسجم را استخراج کرده و با استفاده از آنها، به پیش‌بینی روند صعودی یا نزولی قیمت سهام می‌پردازد. برای اثبات کارآیی این روش، مثال‌هایی از گروه‌های مختلف بورس مطرح شده است که در آنها، رفتارهای صعودی، نزولی یا خنثی وجود دارد. این مثال‌ها شامل تولید ژلاتین کپسول ایران، افق ‌کوروش، بانک دی، بانک ملت، بیمه دانا و بانک پاسارگاد می‌شوند. نتایج نشان می‌دهد که روش پیشنهادی در پیش‌بینی تحرکات بازار بورس از شبکه عصبی MLP بهتر عمل می‌کند و بهره‌گیری از الگوریتم DMD در MLP تأثیر زیادی در بهبود پیش‌بینی‌ها دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] R. Achkar, F. Elias-Sleiman, H. Ezzidine and N. Haidar, Comparison of BPA-MLP and LSTM-RNN for stocks prediction, in 6th International symposium on computational and business intelligence (ISCBI), (2018) 48–51.
[2] G. Ahmadi and Z. Akbari, Investigating air pollutants in Lorestan province and predicting their concentration using multi-layer neural network with stable online training (case studies: Khorramabad and Poldakhter), Nivar, 48 no. 126-127 (2024) 109–126.
[3] G. Ahmadi and M. Dehghandar, Chaotic time series prediction using rough-neural networks, Math. Interdisc. Res., 8 no. 2 (2023) 71–92.
[4] C. C. Aggarwal, Neural networks and deep learning, Springer, 2018.
[5] C. M. Bishop and N. M. Nasrabadi, Pattern recognition and machine learning, Springer, 2006.
[6] M. Doaei, S. A. Mirzaei and M. Rafigh, Hybrid multilayer perceptron neural network with grey wolf optimization for predicting stock market index, Advances in mathematical finance and applications, 6 no. 4 (2021) 883–894.
[7] I. Goodfellow, Y. Bengio and A. Courville, Deep learning, MIT Press, 2016.
[8] S. Haykin, Neural networks and learning machines (3rd ed.), Pearson, 2009.
[9] A. Kurani, P. Doshi, A. Vakharia, et al. A Comprehensive comparative study of artificial neural network
(ANN) and support vector machines (SVM) on stock forecasting, Ann. Data. Sci., 10 (2023) 183–208.
[10] Y. C. Liang, H. P. Lee, S. P. Lim, W. Z. Lin, K. H. Lee and C. G. Wu, Proper orthogonal decomposition and its applications-part i: Theory, Journal of Sound and Vibration, 252 no. 3 (2002) 527–544.
[11] R. Karimkhani, Y. E. Tabriz and G. Ahmadi, A new hybrid method of dynamic mode decomposition and long short-term memory for financial market forecasting, Journal of Mathematics and Modeling in Finance, 3 no. 2 (2023) 1–16.
[12] B. O. Koopman, Hamiltonian systems and transformation in Hilbert space, Proceedings of the National Academy of Sciences, 17 no. 5 (1931) 315–318.
[13] J. N. Kutz, S. L. Brunton, B. W. Brunton and J. L. Proctor, Dynamic mode decomposition: data-driven modeling of complex systems, SIAM, 2016.
[14] M. Lu and X. Xu, TRNN: An efficient time-series recurrent neural network for stock price prediction, Information Sciences, 657 (2024) 119951.
[15] M. L. Minsky and S. A. Papert, Perceptrons: an introduction to computational geometry, MIT Press, Cambridge, 1968.
[16] J. Mann and J. N. Kutz, Dynamic mode decomposition for financial trading strategies, Quantitative Finance, 16 no. 11 (2016) 1643–1655.
[17] T. M. Mitchell, Machine learning (McGraw-Hill international editions computer science series), 1997.
[18] M. P. Naeini, H. Taremian and H. B. Hashemi, Stock market value prediction using neural networks, in International conference on computer information systems and industrial management applications (CISIM), (2010) 132–136.
[19] A. T. Oyewole, O. B. Adeoye, W. Afua Addy, C. C. Okoye, O. C. Ofodile and C. E. Ugochukwu, Predicting stock market movements using neural networks: A review and application study, Computer Science and IT Research Journal, 5 no. 3 (2024) 651–670.
[20] T. Peters, Data-driven science and engineering: machine learning, dynamical systems, and control, Cambridge, Cambridge University Press, 2019.
[21] F. Rosenblatt, The perceptron, a perceiving and recognizing automaton Project Para, Cornell Aeronautical Laboratory, 1957-58.
[22] P. J. Schmid, Dynamic mode decomposition of numerical and experimental data, Journal of fluid mechanics, 656 (2010) 5–28.
[23] Y. G. Song, Y. L. Zhou and R. J. Han, Neural networks for stock price prediction, arXiv preprint arXiv:1805.11317, (2018) pp. 13.
[24] G. W. Stewart, On the early history of the singular value decomposition, SIAM Review, 35 no. 4 (1993) 551–566.
[25] R. S. Sutton and A. G. Barto, Reinforcement learning: an introduction (2nd ed.), MIT Press, 2018.
[26] J. H. Tu, Dynamic mode decomposition: Theory and applications, Princeton University, 2013.
[27] D. Wu, X. Ma and D. L. Olson, Financial distress prediction using integrated Z-score and multilayer perceptron neural networks, Decision Support Systems, 159 (2022) 113814.
[28] P. Yu and X. Yan, Stock price prediction based on deep neural networks, Neural Computing and Applications, 32 no. 6 (2020) 1609–1628.