深度学习实战——CNN+LSTM+Attention预测股票

前言

本文使用pytorch实现，根据历史股票的open,low,close,high数据预测未来股票的变化趋势。
开源地址：点个start吧～giegie

数据样式

模型

模型部分实验了几种不同的attention对整体效果的影响：

• CNN + LSTM
• CNN + LSTM + ECA
• CNN + LSTM + SE(channal维度的attention)
• CNN + LSTM + HW(长宽维度的Attention，不知道叫啥就叫这个吧)
• CNN + LSTM + CBAM(长宽以及channal维度同时attention)

Base模型代码

代码比较简单，模型就几行，主要网上都是tf的，我是真不喜欢用tf就用pytorch改写了一份…

class CNNLSTMModel(nn.Module):

    def __init__(self, window=5, dim=4, lstm_units=16, num_layers=2):
        super(CNNLSTMModel, self).__init__()
        self.conv1d = nn.Conv1d(dim, lstm_units, 1)
        self.act1 = nn.Sigmoid()
        self.maxPool = nn.MaxPool1d(kernel_size=window)
        self.drop = nn.Dropout(p=0.01)
        self.lstm = nn.LSTM(lstm_units, lstm_units, batch_first=True, num_layers=1, bidirectional=True)
        self.act2 = nn.Tanh()
        self.cls = nn.Linear(lstm_units * 2, 1)
        self.act4 = nn.Tanh()

    def forward(self, x):
        x = x.transpose(-1, -2)
        x = self.conv1d(x)  # in： bs, dim, window out: bs, lstm_units, window
        x = self.act1(x)
        x = self.maxPool(x)  # bs, lstm_units, 1
        x = self.drop(x)
        x = x.transpose(-1, -2)  # bs, 1, lstm_units
        x, (_, _) = self.lstm(x)  # bs, 1, 2*lstm_units
        x = self.act2(x)
        x = x.squeeze(dim=1)  # bs, 2*lstm_units
        x = self.cls(x)
        x = self.act4(x)
        return x

实验结果

模型	MSE
CNN + LSTM	0.00011371035229372369
CNN + LSTM + ECA	0.0001245921911587092
CNN + LSTM + SE	0.00009550479312152179
CNN + LSTM + HW	0.00041322291971565306
CNN + LSTM + CBAM	0.0003162174993617968

拟合结果

总结

实验结果就加SE的attention是正向的，然后其实还是有很多可以优化的地方，可以明显看到数据的尖刺比较多，因为这种回归的任务容易过拟合样本多的区间，就比如一百个样本99个分数是85，一个分数是20，那么模型几乎不会有输出20的分数的能力，这就是回归经常碰到的问题，所以有一些突变也可以理解。其实加一些滑动平均就可以把这些毛刺过滤了。

后续优化

• 加transformer来处理序列特征，transformer已经被证明在处理序列信息的能力远超过LSTM了。
• 加滑动平均过滤噪声

心情好再写写玩玩吧，想学学量化相关的知识了，互联网…哎一言难尽啊