Bài tập lớn môn học công nghệ phần mềm đề tài dự đoán giá chứng khoán

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ Bộ mơn: Cơng Nghệ Thơng Tin BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM Sinh viên : Phạm Sỹ Quang Lớp : 55KMT Giáo viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Thị Hương Thái Nguyên – 2023 TRƯỜNG ĐHKTCN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự - Hạnh phúc BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC: Cơng nghệ phần mềm BỘ MƠN : Công nghệ thông tin Sinh viên: Phạm Sỹ Quang Lớp: 55KMT.01 Ngành: Tin học công nghiệp Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Hương Ngày giao đề: 30/03/2023 Ngày hoàn thành: Tên đề tài: Dự đoán giá chứng khoán Nội dung thuyết minh tính tốn: Sử dụng kiến thức học trình tự tìm hiểu để xây dựng chương trình dự đốn giá chứng khốn Sử dụng mơ hình LSTM để dự đốn giá chứng khoán Với liệu file cho trước, đưa kết hiển thị dự đoán dạng website dự đốn giá chứng khốn ngày GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Thái Nguyên, ngày….tháng… năm 20 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM Thái Nguyên, ngày….tháng… năm 20 GIÁO VIÊN CHẤM (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan thị trường chứng khoán 1.3 Phương hướng giải vấn đề TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TTCK: Thị trường chứng khoán LSTM: Long Short Term Memory RNN: Recurrent Neural Network AI: Artificial Intelligence Adam: Adaptive Moment Estimation DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Top cổ phiếu ảnh hưởng đến thị trường Việt Nam Hình Hình ảnh Top 10 cổ phiếu Việt Nam LỜI NÓI ĐẦU Trong thời kì cơng nghiệp hóa, đại hóa ngày Các thành tựu liên quan đến trí tuệ nhân tạo dần người mở rộng phát triển Mọi lĩnh vực cải thiện thông qua giúp đỡ trí tuệ nhân tạo Từ lĩnh vực, ngành nghề khác như: kinh tế, giáo dục, lao động chân tay, nghệ thuật, … áp dụng vào trí tuệ nhân tạo Đặc biệt, việc sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) việc xây dựng mơ hình dự đốn cho tương lại lĩnh vực nhận nhiều quan tâm Việc nắm bắt dự đốn tương lại ln ln khát khao người Mặt khác, kinh tế yếu tố then chốt đời sống người Nó ảnh hưởng đến nhiều ngành nghề nhiều lĩnh vực khác Trong đó, việc tham gia chứng khốn ln chiếm phần khơng nhỏ kinh tế, có nhiều cá nhân tổ chức tham gia vào lĩnh vực chứng khoán Việc tham gia khơng đem lại nguồn thu nhập thụ động cho người tham gia mà cịn đóng góp phần nhỏ giúp cho kinh tế phát triển cách mạnh mẽ Tuy nhiên, thị trường chứng khốn có tính ngẫu nhiên phi tuyến tính, điều có nghĩa việc dự đốn xu hướng thị trường chứng khoán liệu lịch sử tốn đầy thách thức Nhờ có bùng nổ lĩnh vực trí tuệ nhân tạo, có nhiều người sử dụng khả dự đốn mơ hình trí tuệ nhân tạo nhằm dự đoán giá thị trường chứng khoán Chính vậy, đề tài em xin áp dụng kiến thức học lớp trình tự tìm hiểu để xây dựng mơ hình dự đốn giá chứng khốn Em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Hương cung cấp cho em kiến thức môn Cơng nghệ phần mềm để em hồn thành Em nhận thấy cịn nhiều thiếu sót cịn nhiều vấn để chưa nói rõ nên em mong nhận ý kiến, đóng góp từ phía thầy người đọc Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề Thị trường chứng khốn ln thị trường chiếm vị định lĩnh vực đầu tư, việc tham gia đầu tư vào thị trường chứng khốn đem lại nguồn thu nhập khơng nhỏ cho có tính nhạy bén đủ can đảm để tham gia Tham gia vào thị trường chứng khốn khơng đem lại nguồn thu nhập cho cá nhân người tham gia, mà cịn thụ động thúc đẩy phát triển kinh tế đất nước Do đó, thị trường chứng khốn thu hút đông đảo nhà đầu tư Từ cá nhân nhỏ lẻ công ty lớn Cùng vơi phát triển mạnh mẽ công nghệ, việc truy xuất tìm kiếm liệu giao dịch, thông tin thị trường giúp cho nhà đầu tư có sở đưa định đắn để bắt đầu công đầu tư Chính mà thị trường chứng khốn ln ln có sơi động ngày trở nên mạnh mẽ hết Mặc dù, thị trường chứng khoán thị trường đầy hội làm giàu Nhưng thị trường mang tính ngẫu nhiên phi tuyến tính Điều có nghĩa nhiều người giàu lên cách nhanh chóng nhờ chứng khốn, trở thành nghèo khó cách nhanh chóng Việc dự đốn trước xu hướng thị trường chứng khoán với liệu lịch sử cũ việc đầy khó khăn thách thức Thị trường bị ảnh hường nhiều yếu tố thị trường dẫn đến việc dự đoán thị trường chứng khoán với người ngày trở nên khó khăn hết Ngày nay, nhờ có phát triển mạnh mẽ lĩnh vực trí tuệ nhân tạo, cụ thể kỹ thuật học sâu, tốn đầy tính thách thức dư đốn giá chứng khốn bớt phần khó khăn so với trước Việc áp dụng mô hình học sâu vào cơng việc dự đốn giá chứng khoán giúp giảm thiểu rủi ro thua lỗ tối ưu hóa lợi nhuận đầu tư Giúp cho người có hội tiếp cận với thị trường chứng khốn đem lại nguồn kinh tế cho cá nhân cho xã hội Đến nay, có nhiều mơ hình ứng dụng vào thực tế để giải toán dự đoán giá chứng khốn mơ hình học máy Support Vector Machine, Decision Tree, Random Forest, … mơ hình học sâu : Mạng Nơron tích chập (CNN - Convolutional Neural Network), mạng nơron hồi quy (RNN Recurrent Neural Network), … mơ hình thích hợp có hiệu cao với tốn có liệu mạng LSTM GAN 1.2 Tổng quan thị trường chứng khoán a) Khái niệm vai trị trị trường chứng khốn[1] Khái niệm chứng khoán: Chứng khoán tên gọi chung chứng chuyển đổi thành tiền, chứng khốn bao gồm loại trái phiếu cổ phiếu, trái phiếu, chứng quỹ Hay đơn giản loại hàng hóa đặc biệt thỏa thuận thay được, đại diện cho giá trị tài Chứng khốn hình thức bút tồn ghi sổ, chứng hay liệu điện tử Một người sở hữu chứng khốn tay chủ sở hữu phần công ty (cổ phiếu) chủ nợ cơng ty (trái phiếu) Tại Việt Nam, chứng khoán phát hành để huy động vốn cho doanh nghiệp phủ tồn liệu giao dịch chứng khoán lưu lại Trung tâm lưu ký Chứng Khoán Việt Nam nhà nước quản lý Khái niệm thị trường chứng khoán: Thị trường chứng khoán (TTCK) hay sàn chứng khoán nơi phát hành giao dịch mua bán, trao đổi loại cổ phiếu chứng khoán thực chủ yếu sở giao dịch chứng khốn thơng qua cơng ty mơi giới chứng khốn Thị trường chứng khốn chia thành loại thị trường sơ cấp thị trường thứ cấp Thị trường sơ cấp nơi cổ phiếu lần đầu phát hành từ công ty để hút nguồn vốn đầu tư, điều giúp họ huy động số vốn thị trường chứng khoán Phần lớn người mua thị trường sơ cấp tổ chức lớn hay quỹ đầu tư Với thị trường chứng khoán thứ cấp, cổ phiếu mua bán lại sau phát hành sơ cấp Người mua thị trường sơ cấp tiến hành mua bán nhà đầu tư chứng khốn khác thị trường Chính khơng có tiền sinh mà thay đổi quyền sở hữu cổ phiếu người mua bán Đây nơi nhà đầu tư cá nhân tham gia giao dịch chứng khoán Đối với đất nước, thị trường chứng khốn đóng vai trị quan trọng vì: + Huy động vốn đầu tư cho thị trường kinh tế: Khi nhà đầu tư mua chứng khoán công ty phát hành, số tiền nhàn rỗi họ đưa vào hoạt động sản xuất kinh doanh qua góp phần mở rộng sản xuất xã hội Bằng cách hỗ trợ hoạt động đầu tư cơng ty, TTCK có tác động quan trọng phát triển kinh tế quốc dân Thơng qua TTCK, phủ quyền địa phương huy động nguồn vốn cho mục đích sử dụng đầu tư phát triển hạ tầng kinh tế, phục vụ nhu cầu chung xã hội + Cung cấp môi trường đầu tư cho công chúng: TTCK cung cấp cho công chúng môi trường đầu tư lành mạnh với hội lựa chọn phong phú Các loại chứng khoán thị trường khác tính chất, thời hạn độ rủi ro, cho phép nhà đầu tư lựa chọn cho loại hàng hóa phù hợp với khả năng, mục tiêu sở thích Chính vậy, TTCK góp phần đáng kể làm tăng mức tiết kiệm quốc gia + Tạo tính tốn: Nhờ có TTCK nhà đầu tư chuyển đổi chứng khoán họ sở hữu thành tiền mặt loại chứng khoán khác họ muốn Khả khoản (khả chuyển đổi thành tiền mặt) đặc tính hấp dẫn chứng khốn người đầu tư Đây yếu tố cho thấy tính linh hoạt, an tồn vốn đầu tư TTCK hoạt động động có hiệu có khả nâng cao tính khoản chứng khoán giao dịch thị trường + Thang đo đánh giá hoạt động doanh nghiệp: Thông qua giá chứng khoán, hoạt động doanh nghiệp phản ảnh cách tổng hợp xác, giúp cho việc đánh giá so sánh hoạt động doanh nghiệp nhanh chóng thuận tiện, từ tạo mơi trường cạnh tranh lành mạnh nhằm nâng cao hiệu sử dụng vốn, kích thích áp dụng cơng nghệ mới, cải tiến sản phẩm + Tạo mơi trường thuận lợi giúp phủ thực sách kinh tế: Các báo TTCK phản ánh động thái kinh tế cách nhạy bén xác Giá chứng khoán tăng lên cho thấy đầu tư mở rộng, kinh tế tăng trưởng, ngược lại giá chứng khoán giảm cho thấy dấu hiệu tiêu cực kinh tế Vì thế, TTCK gọi phong vũ biểu kinh tế công cụ quan trọng giúp phủ thực sách kinh tế vĩ mơ Thơng qua TTCK, phủ mua bán trái phiếu phủ để tạo nguồn thu bù đắp thâm hụt ngân sách quản lý lạm phát Ngồi ra, phủ sử dụng số sách, biện pháp tác động vào TTCK nhằm định hướng đầu tư đảm bảo cho phát triển cân đối kinh tế b) Tổng quan thị trường chứng khoán nước Theo số liệu cung cấp Statista – công ty chuyên thị trường liệu người dùng diễn đàn Asktraders, giới có xấp xỉ khoảng 9.6 triệu nhà đầu tư trực tuyến, chiếm khoảng 0.12% dân số giới Trong đó, Mỹ thị trường chứng khốn chiếm gần 52% tổng thị trường giới Tại Việt Nam, thị trường chứng khoán thành lập vào năm 1998 Từ đó, thị trường chứng khốn Việt Nam tăng mạnh, nhiều kỉ lục xác lập năm 2020 Hình Top cổ phiếu ảnh hưởng đến thị trường Việt Nam Hình Hình ảnh Top 10 cổ phiếu Việt Nam 1.3 Phương hướng giải vấn đề Việc dự đoán chứng khoán việc khó khăn thị trường chứng khốn ln thay đổi cách nhanh chóng theo giờ, ngồi cịn chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố bên ngồi : Thay đổi kinh tế, trị, biến động thị trường, … Có nhiều phương hướng giải vấn đề như: 1, Sử dụng mô hình học máy: Các mơ hình học máy mạng nơ-ron, hồi quy tuyến tính, máy vector hỗ trợ LSTM sử dụng để dự đốn giá chứng khốn Những mơ hình học mối quan hệ phức tạp giá chứng khoán yếu tố ảnh hưởng đến giá chứng khoán, từ giúp dự đốn giá chứng khốn tương lai 2, Sử dụng kỹ thuật xử lý liệu: Dữ liệu lịch sử giá chứng khoán, số kinh tế yếu tố khác sử dụng để huấn luyện mơ hình dự đốn giá chứng khoán Các kỹ thuật xử lý liệu chuẩn hóa liệu, loại bỏ nhiễu tách thành phần liệu cải thiện độ xác mơ hình 3, Sử dụng phân tích kỹ thuật: Phân tích kỹ thuật phương pháp dự đoán giá chứng khoán dựa việc phân tích biểu đồ giá chứng khốn số kỹ thuật đường trung bình động, RSI, MACD, Phương pháp tập trung vào việc phân tích xu hướng mơ hình liệu giá chứng khoán để đưa dự đoán giá chứng khoán tương lai 4, Sử dụng liệu thời tiết tin tức: Dữ liệu thời tiết tin tức ảnh hưởng đến giá chứng khốn Sử dụng công nghệ khai thác liệu để thu thập, xử lý phân tích từ đưa phán đoán Trong đề tài sử dụng kết hợp nhiều phương pháp RNN, LSTM, GAN,… để dự đoán giá chứng khoán tương lai Từ đự đốn đó, người sử dụng đưa lựa chọn mua (hoặc bán) cho đem lại lợi ích cho người sử dụng CHƯƠNG PHÂN TÍCH THIẾT KẾ 2.1 Phân tích u cầu u cầu đặt ra: Sử dụng liệu để dự đốn giá cổ phiếu tương lai Để giải toán Trước hết cần phải giải yêu cầu sau: 1, Thu thập liệu : Để liệu có tính xác cao Dữ liệu sử dụng cho toán dự đoán giá chứng khoán lấy từ trang Kaggle – Đây tảng trực tuyến cho cộng đồng Machine Learning (ML) Khoa học liệu Kaggle cho phép người dùng chia sẻ, tìm kiếm liệu Tìm hiểu xây dựng models, tương tác với nhà khoa học kỹ sư ML toàn giới 2, Xử lý liệu : Loại bỏ liệu thừa, không cần thiết để tránh ảnh hưởng đến trình huấn luyện học chương trình 3, Phương hướng tiếp cận : Có nhiều hướng tiếp cận lĩnh vực trí tuệ nhân tạo Học máy (Machine Learning), Học sâu (Deep Learning) Học tăng cường (Reinforcement Learning) đề tài tập trung vào viêc sử dụng mơ hình học sâu kết hợp với phương pháp phân tích liệu kĩ thuật 4, Kết đầu : Dựa vào liệu đầu vào để đưa giá dự đoán cho ngày với độ xác cao 2.2 Phân tích tốn Dữ liệu huấn luyện: Sử dụng liệu lấy trang tảng cung cấp liệu thị trường chứng khoán Dữ liệu lấy lưu dạng file csv Sẽ bao gồm trường cung cấp thông tin liệu như: Thời gian, Giá đóng cửa, Giá mở cửa, Giá cao nhất, Giá thấp nhất, … 2.3 Phương pháp sử dụng Phương pháp học máy sử dụng đề tài sử dụng mơ hình học sâu LSTM kết hợp với việc phân tích kỹ thuật Vậy, lại sử dụng mạng LSTM? Mạng LSTM có khác so với mạng truyền thống mạng khác? Bắt đầu từ mạng nơron truyền thống khơng thể lưu lại liệu thực trước đó, coi khuyết điểm lớn mạng nơron truyền thống Ví dụ, muốn phân loại bối cảnh xảy phim cần phải nhớ tình xảy trước hiểu tình Mạng nơron truyền thống làm việc này, sử dụng mạng nơron truyền thống để dự đoán cho tương lai Mạng nơron hồi quy (RNN) sinh giải vấn đề RNN sử lý thơng tin dạng chuỗi sequence/time-series) dự đốn hành động video, RNN mang thông tin frame từ state trước kết hợp lại để dự đốn hành động state sau video Hình Mơ hình mạng Recurrent Neural Network Tuy nhiên, state xa so với trước độ xác q trình dự đốn giảm mạnh hệ số khơng Update Về lý thuyết RNN mang thông tin từ layer trước đến layer sau, thực tế qua số state định, sau độ xác ngày giảm, gọi tượng Short term memory Nói cách khác, RNN học thông tin xa so với state trước Nếu cần thơng tin từ state trước xa cần Long term memory điều mà RNN không làm Từ việc giải vấn đề mà mạng LSTM đời Khái niệm mạng LSTM (Long Short Term Memory) : Đây mạng cải tiến RNN nhằm giải vấn đề nhớ bước dài RNN Mơ hình giới thiệu Hochreiter & Schmidhuber (1997) sau cải tiến phổ biến nhiều người ngành Chúng hoạt động hiệu nhiều toán khác nên dần trở nên phổ biến Hình Mơ hình mạng LSTM Mạng LSTM không xử lý điểm liệu đơn lẻ mà cịn xử lý tồn chuỗi liệu (bao gồm lời nói video) Mạng LSTM sử dụng để nhận dạng chữ viết tay, nhận dạng tiếng nói, dự đốn chuỗi thời gian, nhận dạng hành động người, sáng tác nhạc, … Về cấu trúc mạng LSTM: Mọi mạng hồi quy có dạng chuỗi modun lặp lặp lại mạng nơron Với mạng RNN chuẩn, modun có cấu trúc đơn giản, thường ‘tầng tanh’ Hình Kiến trúc mạng RNN Khác với cấu trúc RNN, cấu trúc LSTM thay có tầng nơron, chúng có thới tầng tương tác với cách đặc biệt – gọi tầng ẩn (hidden layer) tầng bao gồm thành phần : tế bào trạng thái (cell state), cổng (gate), sigmoid Hình Kiến trúc LSTM Ý tưởng cốt lõi LSTM trạng thái tế bào (cell state) - đường sơ đồ mơ hình Trạng thái tế bào xun suốt qua nơron tương tác tuyến tính đơi chút thơng tin liên tục mà khơng sợ bị thay đổi Hình Trạng thái tế bào LSTM Nhờ cổng (gate) mà LSTM có khả bỏ thêm thơng tin cần thiết vào trạng thái tế bào, thông tin qua cổng sàng lọc hàm kích hoạt phép nhân Đầu cổng số thực nằm khoảng từ đến 1, dùng để mơ tả có thơng tin qua Nếu khơng có thơng tin qua, tồn thơng tin qua Hình Cổng quên LSTM Tiếp cổng cập nhật vào định thông tin cập nhật vào trạng thái tế bào Đầu tiên, trạng thái xt kết hợp với trạng thái ẩn trước ht-1 qua hàm sigmoid thứ hai để định thơng tin cập nhật Hình Cổng cập nhật LSTM Cuối cổng đầu ra, cổng đầu tiếp tục sàng lọc giá trị đầu vào để đưa thông tin trạng thái tế bào cần xuất cách đưa qua tầng kích hoạt sigmoid Hình 10 Cổng đầu LSTM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Khái niệm thị trường chứng khoán: https://luatminhkhue.vn/thi-truong-chung-khoan-la-gi.aspx