Modelo fuzzy evolutivo interpretável para predição de séries temporais no mercado financeiro.
| dc.contributor.advisor | Cordovil JÚnior, Luiz Alberto Queiroz | |
| dc.contributor.advisor-lattes | http://lattes.cnpq.br/333284560589237 | |
| dc.contributor.author | Souza,Luan Ferreira de | |
| dc.contributor.author-lattes | http://lattes.cnpq.br/7448179055829579 | |
| dc.contributor.co-advisor | Rodrigo Farias Araújo | |
| dc.contributor.co-advisor-lattes | http://lattes.cnpq.br/2107906714409879 | |
| dc.contributor.referee1 | Kimura Júnior,Almir | |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6263690796263001 | |
| dc.contributor.referee3 | Cosme, LucianaBalieiro | |
| dc.contributor.referee4 | D’Angelo, Marcos Flávio Silveira Vasconcelos | |
| dc.date.accessioned | 2025-02-10T17:34:12Z | |
| dc.date.issued | 2025-02-13 | |
| dc.description.abstract | Financial systems encompass numerous variables, both deterministic and heuristic, ren dering them intricately complex to model mathematically. A framework was developed to address uncertainties inherent in financial markets, employing fuzzy logic and a data clustering algorithm with a focus on semantic data interpretation. Accordingly, this project aimed to construct a system capable of making precise predictions regarding the future values of financial assets, thereby enhancing prediction credibility through explainability techniques. To achieve this objective, an evolving fuzzy model was employed for non linear data representation, alongside the adaptation of the Online Elliptical Clustering (OEC) algorithm for data clustering and change point detection. The evolving fuzzy model integrates multiple linear systems within distinct ranges, termed local models, which are selected through knowledge-based methods. The adaptation of the OEC algorithm facilitates an evolving approach to semantic data representation, utilizing hyper-ellipsoids for data clustering and change point detection to update antecedents. Autoregressive models were employed to represent each local model. Implementation was conducted in Python, utilizing existing open-source libraries for data handling, cluster construction, and model representation. Ultimately, the proposed model yielded suitable predictive out comes, assessed through metrics including MAE, RMSE, MAPE, and sMAPE, effectively providing elucidations for predictions and nuances in the series behavior. | |
| dc.description.resumo | Sistemas financeiros contêm muitas variáveis, estas sendo determinísticas e heurísticas, assim tornando-os matematicamente complexos de representar. Desenvolveu-se uma es trutura capaz de lidar com as incertezas presentes no mercado financeiro, fazendo uso da lógica fuzzy e algoritmo de agrupamento de dados, com foco na semântica dos dados. Em vista disso, este projeto teve como objetivo a construção de um sistema capaz de efetuar predições assertivas quanto ao valor futuro de ativos financeiros, de forma a trazer credibilidade para as predições utilizando técnicas de explicabilidade. Para alcançar tal objetivo, escolheu-se utilizar um modelo fuzzy evolutivo para a representação não-linear dos dados e adaptou-se o algoritmo de clusterização, Online Elliptical Clustering (OEC), para o agrupamento de dados e detecção de pontos de mudança. O modelo fuzzy evolutivo faz uso da combinação de vários sistemas lineares em faixas distintas, também chamados de modelos locais, em que tais faixas são selecionadas através da base de conhecimento. A adaptação do algoritmo OEC fornece uma abordagem evolutiva quanto a representação semântica dos dados, utilizando hiper-elipsóides para o agrupamento dos dados e detecção de pontos de mudança para atualização dos antecedentes. Optou-se pela aplicação de modelos autoregressivos, para representação de cada modelo local. Sua implementação foi realizada em Python, aproveitando-se de bibliotecas existentes open-source para o tratamento dos dados, construção dos clusters e representação dos modelos. Por fim, o modelo proposto obteve resultados adequados quanto às suas predições, através de métricas de avaliação como o MAE, RMSE, MAPE e sMAPE, conseguindo atribuir suas devidas explicações quanto a predição efetuada e as nuances do comportamento da série. | |
| dc.identifier.uri | https://ri.uea.edu.br/handle/123456789/7266 | |
| dc.publisher | Universidade do Estado do Amazonas | |
| dc.publisher.initials | UEA | |
| dc.relation.references | AGUIRRE, L. A. Introdução à identificação de sistemas - técnicas lineares e não lineares aplicadas a sistemas: Teoria e aplicação. Editora UFMG, v. 4, 2014. Citado 6 vezes nas páginas ANGELOV, P. P.; FILEV, D. P. An approach to online identification of takagi-sugeno fuzzy models. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B: Cybernetics, v. 34, n. 1, p. 484 – 498, 2004. Citado na página 28. ARRIETA, A. B. et al. Explainable artificial intelligence (xai): Concepts, taxonomies, opportunities and challenges toward responsible ai. 10 2019. Citado na página 36. BIRAN, O.; COTTON, C. V. Explanation and justification in machine learning : A survey or. In: . [S.l.: s.n.], 2017. Citado na página 37. BROŽ, Z.; DOSTÁL, P. Fuzzy logic decision support for long-term investing in the financial markets. In: ZELINKA, I. et al. (Ed.). Nostradamus: Modern Methods of Prediction, Modeling and Analysis of Nonlinear Systems. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2013. p. 113–121. Citado na página 18. BUENO, R. d. L. d. S. Econometria de séries temporais. 2. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2011. Citado 2 vezes nas páginas 40 e 49. CAMILO, E. V. Modelos de previsão utilizando séries temporais. Universidade Estadual da Paraíba, 2012. Citado na página 48. CORDOVIL, L. A. Q. et al. Uncertain data modeling based on evolving ellipsoidal fuzzy information granules. IEEE Transactions on Fuzzy Systems, v. 28, n. 10, p. 2427–2436, Oct 2020. ISSN 1941-0034. Citado 3 vezes nas páginas 29, 30 e 31. DU, M.; LIU, N.; HU, X. Techniques for interpretable machine learning. Communications of the ACM, v. 63, n. 1, p. 68–77, Dec. 2019. ISSN 0001-0782. Citado na página 17. DUFAYS, A.; ROMBOUTS, J. V. Relevant parameter changes in structural break models. Journal of Econometrics, v. 217, n. 1, p. 46 – 78, 2020. Citado na página 81. FEYISA, H. The world economy at covid-19 quarantine: contemporary review. International Journal of Economics, Finance and Management Sciences, v. 8, n. 2, p. 63–74, 2020. Citado na página 60. FREITAS, C. M.; SANTIAGO, Y. V.; CARVALHO, S. M. S. Downside risk aplicado a carteiras de ações brasileiras durante período pandêmico da covid-19. Trends in Computational and Applied Mathematics, Sociedade Brasileira de Matemática Aplicada e Computacional - SBMAC, v. 24, n. 3, p. 557–574, Jul 2023. ISSN 2676-0029. Citado na página 60. GERON, A. Hands-on Machine Learning with Scikit-Learn and TensorFlow: Concepts, Tools, and Techniques to Build Intelligent Systems. Sebastopol, CA: O’Reilly Media, 2017. ISBN 978-1491962299. Citado na página 17. GKATZIA, D.; LEMON, O.; RIESER, V. Natural language generation enhances human decision-making with uncertain information. In: Proceedings of the 54th Annual Meeting of the Association for Computational Linguistics (Volume 2: Short Papers). Berlin, Germany: Association for Computational Linguistics, 2016. p. 264–268. Citado na página 37. GUIDE INVESTIMENTOS. A relação inversa entre o Ibovespa e a taxa de câmbio. São Paulo, SP: [s.n.], 2023. . Acesso em: 27 jun. 2024. Citado na página 39. HACHICHA, N.; JARBOUI, B.; SIARRY, P. A fuzzy logic control using a differential evolution algorithm aimed at modelling the financial market dynamics. Information Sciences, v. 181, n. 1, p. 79–91, 2011. Citado na página 18. JACQUES, K.; BORGES, S.; MIRANDA, G. Relações entre os indicadores econômico financeiros e as variáveis macroeconômicas dos segmentos empresariais da b3. Revista de Administração, Contabilidade e Economia da Fundace, v. 11, 01 2020. Citado 2 vezes nas páginas 39 e 50. JONES, S. L.; NETTER, J. M. Efficient capital markets. The Library of Economics and Liberty, 2008. Coleção: Corporations and Financial Markets. Citado na página 17. KADIMA GESTÃO DE INVESTIMENTOS LTDA. Carta Trimestral - Dezembro 2023. Rio de Janeiro: [s.n.], 2023. Cartas de Gestão. Disponível em: . Acesso em: 22 jun. 2024. Citado na página 17. KWIATKOWSKI, D. et al. Testing the null hypothesis of stationarity against the alternative of a unit root: How sure are we that economic time series have a unit root? Journal of Econometrics, v. 54, n. 1, p. 159–178, 1992. ISSN 0304-4076. Citado 2 vezes nas páginas 39 e 51. LUGER, G. Inteligência Artificial. [S.l.]: PEARSON BRASIL, 2013. ISBN 9788581435503. Citado na página 17. M.; LECKIE, C.; BEZDEK, J. Online clustering of multivariate time-series. In: . [S.l.: s.n.], 2016. p. 360–368. Citado 6 vezes nas páginas 17, 31, 33, 34, 35 e 40. PAN, M.; WANG, H.; HUANG, J. T–s fuzzy modeling for aircraft engines: The clustering and identification approach. Energies, v. 12, n. 17, 2019. Citado na página 28. PESARAN, M.; TIMMERMANN, A. Market timing and return prediction under model instability. Journal of Empirical Finance, v. 9, n. 5, p. 495 – 510, 2002. Citado na página 81. PESARAN, M. H.; TIMMERMANN, A. Small sample properties of forecasts from autoregressive models under structural breaks. Journal of Econometrics, v. 129, n. 1-2, p. 183 – 217, 2005. Citado 2 vezes nas páginas 51 e 81. RANJBAR, N.; MOMTAZI, S.; HOMAYOONPOUR, M. Explaining recommendation system using counterfactual textual explanations. Machine Learning, v. 113, n. 4, p. 1989 – 2012, 2024. Citado na página 37. SAID, S. E.; DICKEY, D. A. Testing for unit roots in autoregressive-moving average models of unknown order. Biometrika, v. 71, n. 3, p. 599, 1984. Citado na página 39. Referências 84 SILVA, A.; NAGHETTINI, M.; PORTELA, M. Sobre a estimação de intervalos de confiança para os quantis de variáveis aleatórias hidrológicas. Recursos Hídricos, v. 32, p. 63–75, 11 2011. Citado na página 59. STEURER, M.; HILL, R. J.; PFEIFER, N. Metrics for evaluating the performance of machine learning based automated valuation models. Journal of Property Research, v. 38, n. 2, p. 99–129, 2021. Citado na página 25. TANAKA, K.; WANG, H. O. Fuzzy Control Systems Design and Analysis. [S.l.: s.n.], 2001. Citado 2 vezes nas páginas 27 e 28. TAYLOR, H.; KARLIN, S. An introduction to stochastic modeling. Rev. ed. San Diego [u.a.]: Academic Press, 1994. Citado na página 17. TRINDADE, J. F. V. Interpretabilidade em Modelos de Sistemas de Recomendação. Dissertação (Mestrado) — Departamento de Ciências de Computadores, Mestrado em Ciências de Dados (Data Science), 2020. Citado na página 36. VARELLA, T. F. Construção e avaliação de estratégias de investimento com o uso de médias móveis como único indicador técnico. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2012. Citado na página 50. XU, D.; TIAN, Y. A comprehensive survey of clustering algorithms. Annals of Data Science, Springer, v. 2, n. 2, p. 165–193, 2015. Citado na página 31. YE, L.; JOHNSON, P. The impact of explanation facilities on user acceptance of expert systems advice. MIS Quarterly: Management Information Systems, v. 19, n. 2, p. 157–172, June 1995. ISSN 0276-7783. Citado na página 37. ZADEH, L. Soft computing and fuzzy logic. IEEE Software, v. 11, n. 6, p. 48–56, 1994. Citado na página 27. ZADEH, L. A. Fuzzy sets. Information and Control, v. 8, n. 3, p. 338–353, 1965. ISSN 0019-9958. Citado na página 17. ZHU, Y.; STEC, P. Simple control-relevant identification test methods for a class of ill-conditioned processes. Journal of Process Control, v. 16, n. 10, p. 1113–1120, 2006. ISSN 0959-1524. Citado na página 25 | |
| dc.subject | Finanças Quantitativas | |
| dc.subject | Mercado Financeiro | |
| dc.subject | Modelos de Predição Interpretáveis | |
| dc.subject | Predição de Séries Temporais | |
| dc.subject | Modelagem fuzzy | |
| dc.subject | Online Clustering | |
| dc.subject | XAI | |
| dc.title | Modelo fuzzy evolutivo interpretável para predição de séries temporais no mercado financeiro. | |
| dc.title.alternative | Interpretable evolutionary fuzzy model for time series prediction in the financial market. | |
| dc.type | Trabalho de Conclusão de Curso |
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