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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/15940
Tipo: | Dissertação |
Título: | Uma avaliação sistemática de técnicas de aprendizado de máquina baseadas em ensemble para previsão de índices do mercado de ações usando séries temporais financeiras |
Autor(es): | Ferro, João Victor Ribeiro |
Primeiro Orientador: | Costa, Evandro de Barros |
metadata.dc.contributor.referee1: | Pimentel, Bruno Almeida |
metadata.dc.contributor.referee2: | Araújo, Icaro Bezerra Queiroz de |
metadata.dc.contributor.referee3: | Cavalcanti, George Darmiton da Cunha |
Resumo: | A previsão de índices de séries temporais nos mercados de ações tem despertado crescente interesse, fornecendo aos investidores informações valiosas sobre as tendências econômicas futuras de um país a curto, médio e longo prazo. Esse tipo de predição tem sido amplamente realizado por meio de modelos de aprendizado de máquina. No entanto, devido à volatilidade, ao ruído e à estocasticidade dos dados, os modelos individuais (single) frequentemente apresentam limitações em termos de precisão. Para mitigar esses problemas, surgiram as técnicas de ensemble, que combinam múltiplos modelos para aumentar a robustez e a acurácia das previsões. As abordagens de ensemble exploram a diversidade dos modelos e técnicas de machine learning, aproveitando as características individuais de cada um para obter resultados mais confiáveis do que aqueles gerados por modelos isolados. Dessa forma, foi realizada uma revisão sistemática da literatura voltada para a predição de índices da bolsa de valores utilizando séries temporais financeiras e abordagens de ensemble, com o objetivo de mapear os princi pais artigos, autores, tipos de técnicas utilizadas e lacunas na literatura. A revisão revela que muitas análises comparativas se limitam ao uso de métricas de desempenho tradicionais, como erro quadrático médio, raiz do erro quadrático médio, erro absoluto médio e erro percentual absoluto médio, o que pode introduzir vieses nas comparações. Além disso, essas análises fre quentemente omitem testes estatísticos robustos, focam-se apenas em um tipo de mercado e adotam protocolos de comparação inadequados. Este estudo investiga como diferentes técnicas de ensemble podem aprimorar a previsão em séries temporais financeiras, adotando um protocolo meticuloso para eliminar vieses nos dados e padronizar comparações entre metodologias. Além das métricas tradicionais, foi introduzida uma análise de custo-benefício para uma avaliação mais abrangente das arquiteturas de ensemble. O teste de hipótese de Wilcoxon foi aplicado para validar as descobertas, juntamente com os testes de Friedman e Nemenyi. Os resultados destacam a importância de executar os algoritmos em diferentes ambientes, como os selecionados IBOVESPA e S&P 500, pois há divergências no desempenho das métricas de avaliação e nos testes estatísticos, o que ressalta a necessidade de utilizar a métrica de custo-benefício para verificar se há um ganho real na performance geral da arquitetura utilizada em comparação aos modelos single, estabelecendo assim uma estruturação para a construção e avaliação das abordagens de ensemble. Com estes resultados, espera-se contribuir para a construção de metodologias mais robustas e eficazes no uso de técnicas de ensemble para a predição de índices de ações, garantindo uma melhor compreensão das vantagens e limitações dessas técnicas em diferentes ambientes de mercado. |
Abstract: | The prediction of time series indices in stock markets has been garnering increasing interest, providing investors with valuable information about a country’s future economic trends in the short, medium, and long term. This type of prediction has been widely performed through machine learning models. However, due to the volatility, noise, and stochasticity of the data, single models often present limitations in terms of accuracy. To mitigate these issues, ensem ble techniques have emerged, combining multiple models to increase the robustness and accu racy of predictions. Ensemble approaches exploit the diversity of models and machine learning techniques, leveraging the individual characteristics of each to achieve more reliable results than those generated by isolated models. Thus, a systematic literature review was conducted focusing on stock index prediction using financial time series and ensemble approaches, with the aim of mapping the main articles, authors, types of techniques used, and gaps in the literature. The review reveals that many comparative analyses are limited to the use of traditional performance metrics, such as mean squared error, root mean squared error, mean absolute error, and mean absolute percentage error, which can introduce biases in comparisons. Furthermore, these analyses often omit robust statistical tests, focus on only one type of market,and adopt nadequate comparison protocols. This study investigates how different ensemble techniques can enhance prediction in financial time series, adopting a meticulous protocol to eliminate data biases and standardize comparisons between methodologies. In addition to tra ditional metrics, a cost-benefit analysis was introduced for a more comprehensive evaluation of ensemble architectures. The Wilcoxon hypothesis test was applied to validate the findings,along with the Friedman and Nemenyi tests. The results highlight the importance of running algorithms in different environments, such as the selected IBOVESPA and S&P 500, as there are divergences in the performance of evaluation metrics and statistical tests, emphasizing the need to use the cost-benefit metric to verify whether there is a real gain in the overall performance of the architecture compared to single models. This establishes a framework for constructing and evaluating ensemble approaches. With these results, the aim is to con tribute to the development of more robust and effective methodologies in the use of ensemble techniques for stock index prediction, ensuring a better understanding of the advantages and limitations of these techniques in different market environments. |
Palavras-chave: | Análise de séries temporais Inteligência artificial Mercado financeiro Índices de mercados e ações Machine Learning Comparative Analysis Machine Learningt Ensemble Financial Time Series Index Market |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Informática |
Citação: | FERRO, João Victor Ribeiro. Uma avaliação sistemática de técnicas de aprendizado de máquina baseadas em ensemble para previsão de índices do mercado de ações usando séries temporais financeiras. 2025. 150 f. Dissertação (Mestrado em Informática.) – Programa de Pós-Graduação em Informática, Instituto de Informática, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/15940 |
Data do documento: | 10-set-2024 |
Aparece nas coleções: | Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IC |
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