京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
实时股票分析系统的架构与算法
如果能在一台服务器上应用人工智能和机器学习算法处理每天的股票交易,而自己则在夏威夷的海滩上享受生活,那将是多么惬意呀。虽然股票价格的变化受多种因素的影响,世上也没有免费的午餐,但是有些公司依然能够借助于开源的机器学习算法和数据分析平台得到“更好、更健康、更便宜的午餐”。本文搜集并整理了一些如何实现实时股票分析系统的资料,从架构和算法两个层面给出了一种可行的方案。
虽然股票交易市场一直在持续地变化,经济力量、新产品、竞争、全球性的事件、法规、甚至是Tweet都有可能引起市场的变动,但是在这个市场上,使用不同的模型通过股票的历史价格来预测未来的价格依然是一种常见的实践。一个实时的股票分析系统不仅需要将影响股票价格的各种数据集合起来进行分析,还需要具有响应低延迟的特性,因而架构必须是高可伸缩、高扩展的,一方面随着时间的流逝,系统将存储越来越多的数据;另一方面数据处理应用程序必须能够通过添加更多的节点进行水平扩展以保持实时地响应速度。
来自于Pivotal公司的企业应用解决方案架构师William Markito最近在公司的博客上发表了题为《实时股票预测系统开源参考架构》的文章,介绍了一个通过开源技术实现实时股票分析系统的参考架构。虽然该架构关注于金融交易,但是也适用于其他行业的实时用例场景。William Markito首先从最顶层的视角,给出了一个高层架构图:
从最顶层的视角看,由预测模型驱动的最优化实时股票预测架构包含数据存储、模型训练、实时评估和采取行动四部分:首先,进入系统的实时交易数据必须被捕获并存储,作为历史数据。第二,系统必须能从数据的历史趋势中学习,识别出影响决定的模式和概率。第三,系统需要能够实时地将新传入的交易数据与从历史数据中学到的模式和概率进行比较。最后,系统还需要预测出输出并决定所要采取的行动。
之后,William Markito又使用Spring XD (现在称为Spring Cloud Data Flow,是一个统一并且可扩展的分布式系统,可用于数据抽取、实时分析、批量处理和数据导出场景)、Apache Geode (一个针对高可扩展应用程序的开源分布式内存数据库,目前正在孵化中)、Spark MLlib 、Apache HAWQ (一个Hadoop原生的大规模并行SQL分析引擎)以及Apache Hadoop™等开源组件对架构中的每一部分进行了细化:
如图所示,整个数据流包含6步,每一部分都是松耦合并且可以水平扩展的:
为了让读者能够在自己的笔记本上运行这一架构,William Markito还给出了一个更为简化的实现,该版本移除了长期的数据存储组件Apache HAWQ和Apache Hadoop™。
该解决方案中的每一个组件都责任明确,支持扩展并且能够在云环境中运行。那么除了架构之外,针对影响股票价格的不同因素,应该选择哪些算法来训练模型并预测股票价格趋势呢?
在SlideShare上LargitData的CEO David Chiu介绍了如何通过隐马尔科夫模型(HMM)来预测股票价格,David Chiu认为股票的历史行为与当前行为具有一定的相似性,明天的股票价格可能会遵循过去的某种模式:
另外,在Vatsal H. Shah 的网站上还有一个文档介绍了Decision Stump 算法、线性回归、支持向量机、Boosting 算法和基于文本分析的方法在股票预测领域的应用,并对这些算法的预测结果进行了比较。
除此之外,与上市公司相关的新闻动态也会对股票价格造成影响,例如并购定增事项、公司领导人的离开等等,对于这一问题,新加坡的数据科学家Lim Zhi Yuan在SlideShare上分享了一些自己的经验。Lim Zhi Yuan在该分享中研究了外部事件对于股票价格的影响,在分析时他分别通过线性模型和非线性模型两种方法进行了实验,线性模型采用了支持向量机(SVM)算法,非线性模型采用了深度神经网络模型。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在数据处理的全流程中,数据呈现与数据分析是两个紧密关联却截然不同的核心环节。无论是科研数据整理、企业业务复盘,还是日常数 ...
2026-03-06在数据分析、数据预处理场景中,dat文件是一种常见的二进制或文本格式数据文件,广泛应用于科研数据、工程数据、传感器数据等领 ...
2026-03-06在数据驱动决策的时代,CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的核心价值,早已超越单纯的数据清洗与统计分析,而是通过数据 ...
2026-03-06在教学管理、培训数据统计、课程体系搭建等场景中,经常需要对课时数据进行排序并实现累加计算——比如,按课程章节排序,累加各 ...
2026-03-05在数据分析场景中,环比是衡量数据短期波动的核心指标——它通过对比“当前周期与上一个相邻周期”的数据,直观反映指标的月度、 ...
2026-03-05数据治理是数字化时代企业实现数据价值最大化的核心前提,而CDA(Certified Data Analyst)数据分析师作为数据全生命周期的核心 ...
2026-03-05在实验检测、质量控制、科研验证等场景中,“方法验证”是确保检测/分析结果可靠、可复用的核心环节——无论是新开发的检测方法 ...
2026-03-04在数据分析、科研实验、办公统计等场景中,我们常常需要对比两组数据的整体差异——比如两种营销策略的销售额差异、两种实验方案 ...
2026-03-04在数字化转型进入深水区的今天,企业对数据的依赖程度日益加深,而数据治理体系则是企业实现数据规范化、高质量化、价值化的核心 ...
2026-03-04在深度学习,尤其是卷积神经网络(CNN)的实操中,转置卷积(Transposed Convolution)是一个高频应用的操作——它核心用于实现 ...
2026-03-03在日常办公、数据分析、金融理财、科研统计等场景中,我们经常需要计算“平均值”来概括一组数据的整体水平——比如计算月度平均 ...
2026-03-03在数字化转型的浪潮中,数据已成为企业最核心的战略资产,而数据治理则是激活这份资产价值的前提——没有规范、高质量的数据治理 ...
2026-03-03在Excel办公中,数据透视表是汇总、分析繁杂数据的核心工具,我们常常通过它快速得到销售额汇总、人员统计、业绩分析等关键结果 ...
2026-03-02在日常办公和数据分析中,我们常常需要探究两个或多个数据之间的关联关系——比如销售额与广告投入是否正相关、员工出勤率与绩效 ...
2026-03-02在数字化运营中,时间序列数据是CDA(Certified Data Analyst)数据分析师最常接触的数据类型之一——每日的营收、每小时的用户 ...
2026-03-02在日常办公中,数据透视表是Excel、WPS等表格工具中最常用的数据分析利器——它能快速汇总繁杂数据、挖掘数据关联、生成直观报表 ...
2026-02-28有限元法(Finite Element Method, FEM)作为工程数值模拟的核心工具,已广泛应用于机械制造、航空航天、土木工程、生物医学等多 ...
2026-02-28在数字化时代,“以用户为中心”已成为企业运营的核心逻辑,而用户画像则是企业读懂用户、精准服务用户的关键载体。CDA(Certifi ...
2026-02-28在Python面向对象编程(OOP)中,类方法是构建模块化、可复用代码的核心载体,也是实现封装、继承、多态特性的关键工具。无论是 ...
2026-02-27在MySQL数据库优化中,索引是提升查询效率的核心手段—— 面对千万级、亿级数据量,合理创建索引能将查询时间从秒级压缩到毫秒级 ...
2026-02-27