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基于图时空学习的危机韧性投资组合管理

机器学习 2025-10-27 v1 人工智能 计算工程、金融与科学

摘要

金融时间序列预测面临一个根本性挑战:预测最优资产配置需要理解在危机时期发生转变的、依赖于体制的相关性结构。现有的基于图的时空学习方法依赖于预定的图拓扑结构——相关性阈值、行业分类——这些结构在市场动态因不同危机机制(信用传染、大流行冲击或通胀驱动的抛售)而转变时无法适应。我们提出CRISP(通过时空模式实现危机韧性投资),这是一个基于图的时空学习框架,通过图卷积网络编码空间关系,通过带自注意力的双向长短期记忆网络编码时间动态,然后通过多头图注意力网络学习稀疏结构。与固定拓扑方法不同,CRISP通过注意力机制发现哪些资产关系重要,过滤掉92.5%的连接作为噪声,同时保留与危机相关的依赖关系以进行准确的体制特定预测。在包含信用危机和大流行危机的2005-2021年数据上训练,CRISP展示了在2022-2024年通胀驱动市场(一种根本不同的体制)上的稳健泛化能力,通过准确预测适合体制的相关性结构。这使得自适应投资组合分配能够在经济低迷期间保持盈利能力,实现了夏普比率3.76:比等权重基线提高707%,比静态图方法提高94%。学习到的注意力权重提供了可解释的体制检测,防御性集群注意力在危机期间增强至49%,而市场整体为31%——这是从学习预测而非强加假设中产生的涌现行为。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.20868,
  title  = {Crisis-Resilient Portfolio Management via Graph-based Spatio-Temporal Learning},
  author = {Zan Li and Rui Fan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.20868},
  year   = {2025}
}