Medellín - Minas - Maestría en Ingeniería - Analítica · 2024
Inteligencia artificial y autoaprendizaje para la mejora de modelos predictivos : caso de estudio con el índice S&P500
La realización de pronósticos precisos es crucial en la sociedad y en la ciencia, debido a que permiten anticipar tendencias y comprender el impacto de las variables consideradas en el comportamiento futuro de un fenómeno de interés. Este trabajo aborda el desafío de mejorar el desempeño de los modelos predictivos. Para ello, se llevó a cabo una investigación cuantitativa con el objetivo de evaluar la predicción del precio de cierre del índice bursátil S&P500 mediante la aplicación de un modelo Transformer, integrando técnicas de autoaprendizaje. Acorde con lo anterior, se realizó la implementación y optimización del modelo, logrando un error porcentual promedio del 1,52% y un máximo del 4,04% en la predicción de los próximos 60 valores del S&P500. Para mejorar el desempeño se incorporó autoaprendizaje basado en la distancia de Mahalanobis. Así se mejoró el rendimiento al reducir el error a 1,22%, que corresponde a una disminución de 19,67% con respecto al valor antes de incorporar el método mencionado. Comparado con métodos tradicionales, el Transformer demostró una precisión superior, capturando patrones complejos y fue posible ajustar sus resultados automáticamente a través de la distancia de Mahalanobis. Los hallazgos resaltan la importancia de la investigación continua en la predicción de series de tiempo utilizando inteligencia artificial en combinación con técnicas que permitan ajustar los modelos de acuerdo con información histórica y los registros de desempeño. (Tomado de la fuente)
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Contenido
- Introducciónp. 11
- Capítulo 1. Descripción del problemap. 15
- Delimitación del problemap. 15
- 1.1.1 Hipótesisp. 16
- Justificaciónp. 16
- Objetivosp. 18
- 1.3.1 Objetivo generalp. 18
- 1.3.2 Objetivos específicosp. 19
- Capítulo 2. Revisión sistemática de literaturap. 21
- Tipo de revisiónp. 21
- Protocolo de revisiónp. 22
- 2.2.1 Criterios de inclusión y exclusión de artículosp. 22
- Desarrollo de la revisiónp. 23
- Síntesis de la revisión de literaturap. 29
- Capítulo 3. Marco teóricop. 33
- Conceptos y teorías de soportep. 33
- 3.1.1 ¿Qué son pronósticos?p. 33
- 3.1.2 Modelos predictivosp. 33
- 3.1.3 Inteligencia artificialp. 37
- 3.1.4 Aprendizaje automáticop. 37
- 3.1.5 Autoaprendizajep. 18
- 3.1.6 Optimizador RMSPropp. 39
- 3.1.7 Distancia de Mahalanobisp. 39
- 3.1.8 Automatización de modelos predictivosp. 40
- 3.1.9 Bases de datosp. 41
- 3.1.10 Modelo canónico de la arquitectura Transformerp. 42
- 3.1.11 Transformer para series de tiempo (Método de Pronóstico propuesto)p. 44
- Capítulo 4. Metodologíap. 47
- Base de datos usadap. 47
- Modelo Transformerp. 48
- Evaluación de desempeñop. 50
- 4.3.1 Formulasp. 51
- Error absoluto mediop. 51
- Error cuadrático mediop. 51
- Error porcentualp. 51
- Modelo propuesto con autoaprendizajep. 52
- 4.4.1 Formula de integración de autoaprendizaje en los pronósticosp. 53
- Capítulo 5. Resultados y discusiónp. 57
- predecir el comportamiento del índice bursátil S&P500p. 57
- 5.1.1 Arquitectura resumida del modelo implementadop. 58
- Transformer con el fin de incrementar su capacidad predictivap. 64
- enfoques de predicción del S&P500, identificando sus ventajas y limitacionesp. 70
- Conclusiones y recomendacionesp. 73
- Conclusionesp. 73
- Recomendacionesp. 75
- Bibliografíap. 85
- Figura 2-1: Producción de documentos por año en la temática de interésp. 24
- Figura 2-2: Gráfico de producción de documentos por paísp. 25
- Figura 2-3: Número de documentos por tipop. 26
- Figura 2-4: Número de documentos por área temáticap. 26
- Figura 3-1: Comparación entre 5 modelos de pronóstico comunesp. 36
- Figura 3-2: Diagrama de funcionamiento general de un modelo Transformerp. 42
- de series de tiempop. 44
- Figura 4-1: Matriz de autoaprendizajep. 53
- Figura 4-2: Diagrama del proceso de autoaprendizajep. 54
- Figura 5-1: Dataframe de trabajop. 57
- Figura 5-2: Flujo de la implementación posterior a la programación del modelop. 59
- Figura 5-3: Gráfica de la función de perdidap. 60
- Figura 5-4: Gráfica de valores reales vs pronósticos usando Transformerp. 62
- observaciones reales en valor absolutop. 63
- observaciones reales sin valor absolutop. 64
- Autoaprendizaje basado en distancia de Mahalanobisp. 66
- respecto a las observaciones reales en valor absolutop. 67
- respecto a las observaciones reales sin valor absolutop. 67
- respecto a las observaciones reales en valor absolutop. 67
- respecto a las observaciones reales sin valor absolutop. 67
- Artículos seleccionados en la revisión de literaturap. 28
- Valor de los pronósticos generados con Transformerp. 61
- Valor de los pronósticos generados con Transformer y Autoaprendizajep. 65