(Luận văn) ứng dụng mô hình mạng thần kinh nhân tạo trong dự báo kinh tế trường hợp thị trường chứng khoán việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ TP.HỒ CHÍ MINH t to  ng hi ep LÊ ĐẠT CHÍ w n lo ad ju y th ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MẠNG THẦN KINH yi NHÂN TẠO TRONG DỰ BÁO KINH TẾ – pl n ua al TRƯỜ NG HỢP THỊ TRƯỜNG CHỨNG KHOÁN n va VIỆT NAM ll fu oi m z z Mã số : 62.31.12.01 at nh Chuyên ngành : Kinh tế Tài – Ngân hàng ht vb k jm n GS TS TRẦN NGỌC THƠ a Lu Người hướng dẫn khoa học: om l.c gm LUẬN ÁN TIẾN SĨ KINH TẾ n va y te re TP.HỒ CHÍ MINH Năm 2011 i Mục lục t to ng hi ep Lời cam đoan w Mục lục i n lo Danh mục bảng biểu v ad ju y th Danh mục hình vii yi Danh mục từ viết tắt ix pl ua al Phần mở đầu n Chương 1: Quan điểm chứng thực nghiệm việc ứng dụng mơ hình mạng thần kinh nhân tạo dự báo n va fu Quan điểm lựa chọn cơng cụ phân tích dự báo 1.2 Mơ hình mạng thần kinh nhân tạo – ANN 11 ll 1.1 oi m nh at 1.2.1 Mạng thần kinh nhân tạo và đặc điể m bản của bô ̣ naõ 11 z z ht vb 1.2.2 Những yếu tố tạo nên mơ hình mạng thần kinh nhân tạo 13 k jm 1.2.3 Cách thức huấn luyện mô hình ma ̣ng thầ n kinh nhân ta ̣o 15 l.c gm 1.2.4 Mô ̣t số thước đo viê ̣c lựa cho ̣n cấ u trúc ma ̣ng ANN 16 1.2.5 Các đặc trưng mơ hình mạng thần kinh nhân tạo 17 om Một số mơ hình mạng thần kinh nhân tạo điển hình 19 an Lu 1.3 1.3.1 Mơ hình mạng truyền thẳng 19 ey Sự vượt trội mô hình mạng thần kinh việc phân tích dự báo 25 t re 1.4 n 1.3.3 Mơ hình mạng lặp lại 23 va 1.3.2 Mơ hình mạng truyền thẳng đa lớp 21 ii t to 1.5 Việc ứng dụng mơ hình ANN dự báo – chứng thực nghiệm 29 1.6 Thiết kế mơ hình mạng thần kinh nhân tạo 32 ng hi ep Chương 2: Thiết kế ứng dụng mạng thần kinh nhân tạo để dự báo giá chứng khoán thị trường chứng khoán Việt Nam 37 w 2.1 n Thiết kế mạng thần kinh nhân tạo để dựa báo giá chứng khoán với nhóm biến kinh tế vĩ mô 38 lo ad 2.1.1 Lựa chọn biến kinh tế vĩ mơ tác động đến giá chứng khốn 38 y th ju 2.1.2 Thu thập liệu kinh tế 38 yi pl 2.1.3 Tiền xử lý liệu 39 ua al 2.1.4 Phân chia liệu thu thập để huấn luyện ANN 40 n va n 2.1.5 Xây dựng cấu trúc – Xác định thông số ANN 41 fu ll 2.1.6 Tiêu chuẩn đánh giá tính phù hợp kết dự báo ANN 44 oi m at nh 2.1.7 Huấn luyện hệ thống ANN 45 z 2.1.8 Kết sử dụng mô hin ̀ h ma ̣ng ANN để dự báo VN-Index 45 z Sử dụng mạng thầ n kinh khái quát hóa mạng truyền thẳng để dự báo giá chứng khoán với nhóm biến kinh tế vĩ mô 47 jm ht vb 2.2 k 2.2.1 Dự báo giá chứng khoán bằ ng cấ u trúc mạng thầ n kinh nhân ta ̣o đươ ̣c khái quát hóa 47 l.c gm om 2.2.2 Dự báo giá chứng khốn dựa phân tích tác động biến kinh tế vĩ mô theo cấ u trúc mạng truyền thẳng 50 an Lu n va 2.2.3 So sánh khả dự báo giá chứng khốn mơ hình mạng thầ n kinh nhân ta ̣o với mơ hình hồi quy tuyến tính 51 2.3.1 Mơ hình mạng ANN tuyến tính 55 ey Sự vượt trội mô hin ̀ h ma ̣ng thầ n kinh nhân ta ̣o so với mơ hin ̀ h hờ i quy tuyến tính sử dụng biến số tài 54 t re 2.3 iii 2.3.2 Kết mơ hình hồi quy tuyến tính truyền thống 56 t to 2.3.3 Mơ hình mạng ANN phi tuyến khảo sát biến tài 57 ng Phân tích dự báo giá chứng khoán TTCK VN tác động biến động TTCK giới 61 hi 2.4 ep w 2.5 n Sử du ̣ng sự thay đổ i giá quá khứ để dự báo giá chứng khoán TTCK VN 66 lo ad 2.6 ju y th Dự báo giá chứng khoán TTCK VN tác động báo tâm lý thị trường 71 yi 2.6.1 Lựa chọn nhập lượng đầu vào 72 pl n ua al 2.6.2 Thu thập và xử lý liệu 72 n va 2.6.3 Mơ hình mạng thần kinh nhân tạo 74 ll fu 2.6.4 Xây dựng mơ hình mạng thần kinh tuyến tính 76 m oi 2.6.5 So sánh và kết luận 76 nh at Chương 3: Một số đề xuất từ q trình phân tích dự báo giá chứng khoán thị trường chứng khoán Việt Nam 79 z z Khả dự báo giá chứng khoán thị trường chứng khoán Việt Nam 80 3.2 Hành vi tài nhà đầu tư tác động mạnh mơ hình ANN 84 3.3 Mơ ̣t số đề xuấ t từ quá trin ̀ h phân tích và dự báo giá chứng khoán TTCK VN 85 k jm ht vb 3.1 om l.c gm an Lu 3.3.1 Gia tăng điều kiện phát hành chứng khoán nhằm kiểm soát hoạt động huy động vốn doanh nghiệp 87 n ey t re 3.3.3 Gia tăng điều kiện niêm yết sàn giao dịch chứng khoán Viê ̣t Nam để tạo khác biệt thực thị trường 93 va 3.3.2 Sớm thay đổi quy định tín dụng đầu tư chứng khoán hiện ngân hàng nhà nước 89 iv 3.3.4 Tăng tính chủ động cho Ủy ban chứng khoán nhà nước tiến tới độc lập hoạt động quản lý phủ 96 t to ng Những hạn chế trình nghiên cứu 97 3.5 Những ứng dụng khác mơ hình mạng thần kinh nhân tạo 98 hi 3.4 ep w Kết luận 100 n lo Các cơng trình nghiên cứu khoa học công bố 101 ad ju y th Danh mục tài liệu tham khảo 102 yi Phụ lục 1:Mô ̣t số hàm kić h hoa ̣t của ma ̣ng thầ n kinh nhân ta ̣o 109 pl ua al Phụ lục 2: Q trình phân loại biến theo mơ hình ANN 116 n Phụ lục 3: Xây dựng mô hiǹ h hồ i quy tuyế n tin ́ h truyề n thố ng để phân tić h và dự báo VN-Index 123 n va fu ll Phụ lục 4: Cách tính chỉ số phân tích kỹ thuật 152 oi m at nh z z k jm ht vb om l.c gm an Lu n va ey t re v Danh mục bảng biểu t to ng hi Bảng 1.1: Tám bước thiết kế mơ hình phân tích và dự báo ANN 36 ep Bảng 2.1: Các biến kinh tế đưa vào thiết kế ANN để dựa báo VN-Index 39 w Bảng 2.2: Kết trình tiền xử lý liệu đưa lần lược biến đầu vào biến để dự báo VN-Index 40 n lo ad y th Bảng 2.3: Hai cấu trúc mạng ANN cho kết dự báo tốt nhất 45 ju Bảng 2.4: Kết huấn luyện hệ thống mạng GNN-14PE 47 yi pl Bảng 2.5: Kết kiểm định ngoài mẫu mơ hình GNN-14PE 48 al n ua Bảng 2.6: Kết kiểm định ngoài mẫu cấu trúc GNN-4PE GNN-5PE 49 n va Bảng 2.7: Kết dự báo ngoài mẫu theo cấ u trúc mạng ANN truyền thẳng MFF-2PE, MFF-3PE, MFF-4PE, MFF-5PE 51 ll fu oi m Bảng 2.8: Kết kiểm định ngoài mẫu cấ u trúc mạng ANN tuyến tính 52 at nh Bảng 2.9: Kết kiểm định ngoài mẫu cấ u trúc mạng MLN 9-3-1, MLN 9-4-1, MLN 9-5-1, MLN 9-6-1 59 z z Bảng 2.10: Kết kiểm định ngoài mẫu GNN 9-5-1 GNN 9-6-1 60 vb jm ht Bảng 2.11: Kết kiểm định ngoài mẫu mạng ANN tuyến tính 63 k Bảng 2.12: Kết kiểm định ngoài mẫu cấ u trúc 65 gm om l.c Bảng 2.13: Kết kiểm định ngoài mẫu cấ u trúc MLF 3-5-3-1 GNN 3-5-3-1 68 an Lu Bảng 2.14: Kết kiểm định cấ u trúc MLF 5-3-1 chuỗi tỷ suất sinh lợi VNI theo ngày 69 n ey t re Bảng 2.16: Các chỉ báo kỹ thuật sử dụng làm nhập lượng đầu vào cho mơ hình 73 va Bảng 2.15: Kiểm định ngoài mẫu mơ hình ANN với liệu thu thập năm 2010 71 vi Bảng 2.17: Kết mơ hình mạng thần kinh lớp ẩn với số lượng neuron khác 75 t to ng Bảng 2.18: Kết mơ hình mạng truyền thẳng lớp ẩn với 10 neuron 76 hi ep Bảng 2.19: Kết mơ hình mạng thần kinh tuyến tính 76 Bảng 3.1: Thống kê số lượng doanh nghiệp niêm yết TTCK VN huy động vốn phát hành cổ phiếu 86 w n lo ad Bảng 3.2: Điều kiện niêm yết tại sở giao dịch chứng khoán 93 ju y th Bảng 3.3: Quan sát quy mô vốn công ty niêm yết sàn chứng khoán vào thời điể m kế t thúc quý 3/2010 94 yi pl n ua al n va ll fu oi m at nh z z k jm ht vb om l.c gm an Lu n va ey t re vii Danh mục hình t to ng Hình 1.1: Minh ho ̣a bản của mơ ̣t neuron 13 hi ep Hình 1.2: Mơ hình phi tuyến neuron 14 w Hình 1.3: Phương pháp điề u chỉnh các tro ̣ng số synapse theo nguyên tắ c giảm độ dốc Gradient 16 n lo ad y th Hình 1.4: Mơ hình mạng truyền thẳng 19 ju Hình 1.5: Mơ hình mạng truyền thẳng với hai lớp ẩn 21 yi pl Hình 1.6: Mơ hình mạng lặp lại Elman 24 ua al n Hình 1.7: Thiết kế mơ hình mạng thần kinh nhân tạo 34 va n Hình 2.1: Kết mơ hình ANN sử dụng để phân tích và dự báo VNI 42 fu ll Hình 2.2: Kết dự báo theo mơ hình ANN và thực tế VNI mơ hình mơ hình 46 oi m nh at Hình 2.3: VNI dự báo từ mơ hình GNN-14PE so với VNI thực tế 48 z z Hình 2.4: Mơ tả mạng GRNN với neuron lớp ẩn GNN-4PE 49 ht vb jm Hình 2.5: Giá trị VNI dự báo từ GNN-4PE GNN-5PE với giá trị VNI thực tế 50 k Hình 2.6: VNI thực tế và dự báo cấ u trúc mạng ANN tuyến tính 52 gm om l.c Hình 2.7: VNI dự báo và thực tế từ cấ u trúc mạng ANN tuyến tính tập kiểm tra lại 56 an Lu Hình 2.8: VNI dự báo và thực tế từ cấ u trúc MLN 9-3-1 MLN 9-4-1 58 ey t re Hình 2.11: Chuỗi tỷ suất sinh lợi VNI dự báo ngoài mẫu từ mạng ANN tuyến tính và VNI thực tế 62 n Hình 2.10: VNI dự báo và thực tế tập kiểm tra lại từ cấ u trúc ma ̣ng GNN 9-5-1 GNN 9-6-1 60 va Hình 2.9: VNI dự báo và thực tế từ cấ u trúc MLN 9-6-1 58 viii Hình 2.12: Chuỗi tỷ suất sinh lợi VNI dự báo ngoài mẫu từ mạng MLF 4-4-1 MLF 4-3-2-1 với giá trị thực tế 65 t to ng hi ep Hình 2.13: Chuỗi tỷ suất sinh lợi VNI dự báo ngoài mẫu từ mạng MLF 4-4-3-1 GNN 4-3-1 với giá trị thực tế 65 Hình 2.14: Chuỗi tỷ suất sinh lợi VNI theo tuần từ tháng 1/2005 đến tháng 9/2010 67 w n Hình 2.15: Chuỗi tỷ suất sinh lợi VNI theo tuần dự báo từ cấ u trúc MLF 3-5-3-1, GNN 3-5-3-1 và chuỗi tỷ suất sinh lợi thực tế 68 lo ad y th ju Hình 2.16: Chuỗi tỷ suất sinh lợi VNI theo ngày dự báo từ cấ u trúc MLF 5-3-1 và chuỗi VNI thực tế 69 yi pl n ua al Hình 2.17: Chuỗi tỷ suất sinh lợi VNI dự báo và thực tế mạng MLF 5-3-1 MLF 5-4-3-1 năm 2010 70 n va Hình 2.18: Chuỗi tỷ suất sinh lợi VNI theo ngày năm 2010 dự báo từ MLF 5-4-3-2-1, GNN 5-4-3-1 và chuỗi thực tế 70 ll fu oi m Hình 2.19: Chuỗi giá trị Ln(VNI) từ ngày 2/1/2008 đến ngày 22/9/2010 73 at nh Hình 2.20: Chuỗi giá trị Ln(VNI) thực tế và dự báo từ mơ hình mạng ANN tập hợp quan sát kiểm tra lại 77 z z jm ht vb Hình 2.21: Phần trăm sai lệch giá trị Ln(VNI) dự báo so với thực tế tập hợp quan sát kiểm tra lại 78 k Hình 3.1: Số liệu doanh nghiệp huy động vốn qua năm doanh nghiệp niêm yết TTCK VN (ĐVT: nghìn tỷ đồng) 86 l.c gm om Hình 3.2: Thống kê tỷ lệ vốn cổ phần huy động thông qua nguồn năm 2010 doanh nghiệp niêm yết TTCK VN 88 an Lu n va Hình 3.3: Quy triǹ h thực hiê ̣n hoa ̣t đô ̣ng cấ p tin ́ du ̣ng đầ u tư kinh doanh chứng khoán 92 ey t re ix Danh mục từ viết tắt t to ng hi : Mạng thần kinh nhân tạo BP : Thuâ ̣t toán truyề n ngươ ̣c Backpropagation GDP : Tổ ng thu nhâ ̣p quố c dân GRNN : Mô hin ̀ h ma ̣ng thầ n kinh nhân ta ̣o đươ ̣c khái quát hóa ep ANN w n lo ad y th : Sở giao dịch chứng khoán Hà Nội ju HNX yi pl HSX : Sở giao dich ̣ chứng khoán Tp.HCM al : Quỹ tiền tệ quố c tế n ua IMF va : Mô hin ̀ h ma ̣ng truyề n thẳ ng NHNN : Ngân hàng nhà nước PE : Số neuron mô ̣t lớp ẩ n TTCK : Thị trường chứng khoán VN : Viê ̣t Nam VNI : Chỉ số thị trường chứng khoán Việt Nam – VN-Index n MFF ll fu oi m at nh z z k jm ht vb om l.c gm an Lu n va ey t re