$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Золото является одним из наиболее значимых сырьевых товаров на финансовых рынках, важнейшим экономическим ресурсом и инструментом контроля цен. Золото составляет значительную часть резервов центральных банков во многих странах1. В последнее время золото стало более известным в качестве инструмента хеджирования инфляции2. Это ключевой актив хеджирования, и прогнозирование его волатильности улучшается с помощью моделей обобщенной авторегрессионной условной гетероскедастичности - смешанной выборки данных (GARCH-MIDAS), которые учитывают асимметрию, экстремумы искачки. Индия и Китай являются крупнейшими импортерами и потребителями золота, на долю которых приходится около 60% мирового спроса. Непрерывный рост цен на золото, вызванный динамикой рынка и товарными отношениями, позиционирует золото как предпочтительную инвестицию для получения будущей прибыли. В Индии объем запасов физического золота значителен, и домохозяйства часто относятся к золоту как к культурному активу и финансовой защите. Его спрос на физическое золото напрямую влияет на рыночные тенденции, подчеркивая необходимость учитывать его актуальность при прогнозировании цен на золото 5,6. Инвесторы постоянно ищут инвестиционные возможности, которые предлагают самую высокую доходность при наименьшем риске. В этом отношении золото служит активом-убежищем, обеспечивающим финансовую безопасность во время экономической неопределенности. Среди лучших инвестиционных альтернатив в Индии - акции, банки, депозиты, страхование, золотые почтовые сбережения, другие сбережения и варианты инвестиций7. Учитывая его стабильность, золото широко рассматривается как лучший альтернативный вариант инвестирования среди различных вариантов инвестирования и ценный актив, защищающий от инфляции ифинансовых рисков. На определение цены золота влияют такие факторы, как спрос на золото, предложение, инфляция и обменные курсы. Неожиданный вывод указывает на то, что повышение курса доллара коррелирует с повышением цен на золото, что может быть связано со спекулятивнымиинвестициями. Предсказать цену золота сложно из-за его изменчивого, непредсказуемого, нелинейного и неконтролируемого движения цены10. Таким образом, точное прогнозирование цен на золото имеет решающее значение для инвесторов, портфельных менеджеров и политиков, поскольку улучшенное прогнозирование может привести кзначительным возможностям получения прибыли. Текущий ценовой тренд на золото, который в четыре раза выше, чем два десятилетияназад, и желание сохранить золото привлекают инвесторов вкладывать средства в сопутствующие активы. Поэтому, прежде чем вкладывать деньги в золото, каждый инвестор должен понимать ключевые факторы, влияющие наего цену. В финансовой индустрии способность прогнозировать направление цен на золото имеет важное значение; даже незначительные достижения в прогнозировании производительности могут привести к прибыли; деньги необходимы для жизни, а надежное финансовое прогнозирование будет поддерживать экономический рост.
На рисунке 1 показаны тенденции цен на золото в Индии за период с 2014 по 2024 год и то, как цены на золото все больше зависят от глобальных факторов, таких как индекс доллара, ставка по федеральным фондам, индекс потребительских цен (ИПЦ), обменный курс, цены на нефть и индекс S&P50015. К другим факторам относятся бизнес-циклы, номинальные процентные ставки, цены на сырьевые товары, обменные курсы и цены на акции16. В нем отмечаются значительные изменения цен, волатильность на рынке и период устойчивого роста цен на золото, особенно в последние годы. В период с 2014 по 2018 год цены демонстрировали небольшую волатильность, однако в 2019 году наблюдалась устойчивая тенденция к росту с большим количеством колебаний цен. Позиции золота в качестве актива-убежища укрепились благодаря существенному росту в 2020 году, скорее всего, вызванному опасениями по поводу инфляции и экономических потрясений. Цена закрытия тесно связана с ценой открытия, но большая волатильность, особенно после 2020 года, проявляется в более широких разрывах между высокими и низкими ценами. В период с 2023 по 2024 год цены неуклонно росли, достигнув исторических максимумов. График показывает, как золото дорожало с течением времени, что делает его полезным активом для аналитиков и инвесторов.
Точный прогноз цен на золото жизненно важен для принятия обоснованных решений, но он сложен из-за сложных факторов, таких как экономические и геополитические условия. Традиционные модели, такие как авторегрессионное интегрированное скользящее среднее (ARIMA), часто не могут охватить эти сложности, ограничивая их точность прогнозирования. Стремясь преодолеть эти ограничения, последние достижения в области машинного и глубокого обучения значительно повысили точность финансового прогнозирования. Эксперименты показали, что модели глубокого обучения, такие как сети долгосрочной краткосрочной памяти (LSTM), работают значительно лучше, чем традиционные статистические модели, фиксируя последовательные связи и трендыцен на золото. Гибридные модели прогнозирования являются ключевым фактором при прогнозировании цен на золото в больших данных, вычислениях и экономике21. Тем не менее, независимо от их производительности, рекуррентные модели, такие как Long Short-Term Memory (LSTM) и Gated Recurrent Unit (GRU), имеют естественные ограничения, такие как исчезающие проблемы градиента, высокая вычислительная сложность и неспособность фиксировать долгосрочные отношения, что может повлиять на их эффективность при обработке крупномасштабных данных временных рядов финансов.
Для преодоления этих недостатков и дальнейшего повышения точности прогнозирования модели трансформаторов в настоящее время являются привлекательным выбором для прогнозирования временных рядов, по сравнению с сетями LSTM, трансформаторы используют механизмы самовнимания, что позволяет им эффективно обнаруживать долгосрочные закономерности и краткосрочные колебания в финансовых данных и параллельную обработку для улучшения масштабируемости. Трансформаторы обладают значительным потенциалом для повышения точности прогнозирования цен на золото, учитывая их эффективность в прогнозировании финансовых рынков. Настоящее исследование направлено на разработку трансформерной модели для прогнозирования цен на золото с использованием прошлых цен на золото и основных экономических данных, обеспечивающей более надежный подход к прогнозированию золота.
Более ранние исследования предсказывали цену золота с помощью нескольких методов, таких как нейронные сети, алгоритмы, машинное обучение, глубокое обучение и искусственный интеллект. Некоторые из исследований, связанных с прогнозированием цен на золото, следующие:
Регрессия гауссовских процессов (георадар) стала надежным инструментом для прогнозирования цен на металлы с применением в стали, меди и драгоценных металлах, подчеркивая ее эффективность в обработке многомерных финансовых данных и оптимизации моделей с помощью байесовских методов для более точного прогнозирования цены золота RMSE 0,8722. В исследовании представлена новая гибридная модель, которая сочетает в себе нейронную сеть на основе случайных сверточных ядер (RCK) с обобщенной авторегрессионной условной гетероскедастичностью (GARCH) для прогнозирования волатильности золота, серебра и платины. Точность предложенного метода на 53% выше, чем у модели GARCH-LSTM23. В исследовании использовались модели ARIMA и Холта-Уинтерса для прогнозирования будущих цен на золото и темпов инфляции в Индии и США с учетом индекса потребительских цен (ИПЦ). Золото является хорошей защитой от инфляции как для индийских, так и для американских инвесторов24. В исследовании сравниваются модели глубокого и машинного обучения для анализа взаимосвязи биткоина с глобальными факторами, такими как золото, нефть, индекс доллара США (DXY) и процентные ставки. Temporal Fusion Transformer (TFT) превосходит другие, выделяя золото и DXY в качестве ключевых факторов влияния на фоне глобальных событий и нормативных актов25. Кроме того, в исследовании систематически рассматриваются факторы, влияющие на цены фьючерсов на золото, такие как уровень инфляции, процентная ставка, цена на сырую нефть и индекс доллара США, с помощью трех основных методов прогнозирования: традиционных моделей временных рядов (ARIMA GARCH, ARDL), гибридных моделей (MS-MIDAS-CJ, VMD-ICSS-BiGRU) и методов глубокого обучения (SGRU-AM) DBN)26. Архитектуры трансформаторов обладают большим потенциалом в долгосрочном прогнозировании временных рядов, эффективно улавливая долгосрочные зависимости и превосходя традиционные модели, основанные на рекуррентных нейронных сетях (RNN)27. В исследовании изучалась взаимосвязь между ценами на золото и ключевыми детерминантами, такими как фондовые рынки, сырая нефть, обменные курсы, инфляция и процентные ставки. Он использует алгоритмы машинного обучения, нахождение регрессии градиентного бустинга более точно, чем регрессия случайного леса, при прогнозировании цен на золото14. В исследовании использовалась модель авторегрессионного запаздывания распределения (ARDL) для прогнозирования годовых цен на золото с использованием ставок казначейских векселей, спроса на золото и запаздывающих цен на золото в качестве ковариат28. Предложенная модель сверточной нейронной сети и длинной кратковременной памяти (CNN-LSTM) для прогнозирования цен на золото демонстрирует превосходную производительность по сравнению с традиционными методами с более низкими значениями MAE и RMSE. Включение сверточных слоев в архитектуру LSTM еще больше расширяет ее способность улавливать как краткосрочные закономерности, так и долгосрочные зависимости в данных29.
Будущие цены на золото прогнозируются на основе четырех сырьевых товаров: исторических данных о ценах на золото, цены на серебро, цены на сырую нефть, а также индекс фондового индекса Standard and Poor's 500 (S&P500) и обменный курс иностранной валюты с использованием модели Extreme Learning Machine (ELM) с точностью до 91,67%4. Модель многослойной персептронной нейронной сети (MLP) была использована для прогнозирования колебаний цен на акции и золота на основе данных Тегеранской фондовой биржи (TSE). Результат показал, что искусственная нейронная сеть превосходит традиционные модели прогнозирования с точки зрения точностипрогнозирования30. В исследовании сравнивались модели LSTM с моделями линейной регрессии и было обнаружено, что линейная регрессия достигла несколько более высокого уровня точности в 53,02% при прогнозировании ежедневных колебаний цен на золото. Это говорит о том, что даже более простые модели могут быть эффективными для прогнозирования движения цен на золото, подчеркивая важность понимания взаимосвязи между ценами на золото и более широкими экономическимифакторами. Экспериментальные результаты исследования с помощью вейвлет-нейронной сети (WNN) для прогнозирования цен на золото показали, что усовершенствованный алгоритм искусственной пчелиной колонии (ABC) превосходит традиционный подход ABC в прогнозировании цен на золото с использованием вейвлет-нейронных сетей32.
Для прогнозирования рынков золота и финансовых рынков было предложено несколько продвинутых прогностических моделей. В одном из исследований была разработана модель прогнозирования цен на золото с использованием адаптивной нейро-нечеткой системы вывода (ANFIS) с прошлыми ценами на золото в качестве входных данных. Модель точно предсказала цены на золото на следующий день, превзойдя модели ARIMA и CNN с точки зрения RMSE. Она также превзошла по эффективности стратегии «Купить» и «Держать», обеспечив значительно более высокую доходность инвестиций, продемонстрировав сильный потенциал для прогнозирования цен назолото. В другом исследовании ELM был интегрирован с системой нечеткого вывода (FIS) и использовался метод оптимизации хаотического квантового алгоритма поиска крест-накрест (CQCSA). Эта гибридная модель демонстрирует превосходную производительность в прогнозировании цен на золото и нефть. В исследовании использовались различные модели машинного обучения для прогнозирования финансовых рынков в период COVID-19, где ванильные многоуровневые LSTM превзошли другие подходы в прогнозировании временных рядов. Полученные результаты подчеркнули важность включения неэкономических переменных наряду с историческими финансовыми данными для краткосрочных рыночныхпрогнозов. В исследовании изучались ансамблевые модели для прогнозирования движения цен на золото и серебро. Эти подходы достигли заметных показателей точности в 85% для золота и 79% для серебра, что указывает на их способность улавливать сложнуюдинамику рынка. В другом исследовании, посвященном архитектурам глубокого обучения для прогнозирования цен на золото, модель двунаправленной долгосрочной краткосрочной памяти (BiLSTM) превзошла стандартные LSTM, достигнув более высоких значений R2, более низких MAE и RMSE. Эффективно фиксируя временные закономерности на основе нормализованных исторических данных, BiLSTM продемонстрировал свой потенциал для повышения точности финансовыхпрогнозов.
Точное прогнозирование цен на золото уже давно представляет собой серьезную проблему для инвесторов, аналитиков и политиков из-за волатильного, нелинейного и многофакторного характерафинансовых рынков. Традиционные статистические модели, такие как ARIMA, и регрессионные подходы показали ограниченность в учете сложных и динамичных взаимосвязей, присущих колебаниям цен на золото, особенно под влиянием макроэкономических показателей, геополитической напряженности и глобальных финансовыхсдвигов. Несмотря на то, что ARIMA и подобные модели полезны для краткосрочного линейного прогнозирования, им не хватает возможности учитывать нелинейность, структурные разрывы и долгосрочные зависимости18,38. Хотя модели глубокого обучения, такие как LSTM и GRU, улучшили производительность прогнозирования за счет изученияпоследовательных шаблонов. Эти модели по-прежнему страдают от внутренних ограничений, таких как исчезающие градиенты и трудности в моделировании долгосрочных зависимостей в данных временных рядов29. Кроме того, несмотря на то, что гибридные и ансамблевые модели были изучены, они часто испытывают трудности с масштабируемостью и вычислительной эффективностью в крупномасштабных финансовых наборах данных. Золото, которое все чаще используется в качестве инструмента хеджирования против инфляции и экономической неопределенности, особенно в таких странах, как Индия, где оно имеет существенное культурное и финансовое значение, спрос на надежные, высокоточные прогностические моделистал первостепенным. Последние инновации в глубоком обучении, в частности архитектура трансформера, известная своим механизмом самовнимания, показали многообещающие результаты в задачах прогнозирования временных рядов в финансовыхобластях. Тем не менее, в существующей литературе отсутствует всестороннее исследование трансформеров, специально предназначенных для прогнозирования цен на золото с использованием долгосрочных исторических наборов данных, обогащенных различными экономическими показателями. Большинство предыдущих исследований были либо сосредоточены на краткосрочном прогнозировании, либо использовали ограниченные входные данные, пренебрегая полным потенциалом моделей трансформаторов в улавливании как краткосрочных, так идолгосрочных рыночных тенденций.
Таким образом, настоящее исследование устраняет критический пробел в исследованиях, предлагая и оценивая трансформерную модель глубокого обучения, обученную на исторических данных о ценах на золото за десятилетие (2014-2024 гг.), собранных с помощью автоматизированного и воспроизводимого метода веб-скрейпинга с использованием UiPath. Модель направлена на повышение точности прогнозирования по сравнению с существующими моделями, такими как LSTM, CNN-LSTM и регрессия. Он предоставляет инвесторам и политикам надежный инструмент для принятия обоснованных решений в условиях неопределенности на рынке22.
Неудержимый рост цен на золото усилил потребность в прогнозировании, которое как никогда важно для инвесторов, финансовых аналитиков и политиков. Золото широко ценится как актив-убежище и играет ключевую роль в инвестиционных стратегиях, особенно в таких странах, как Индия, где оно имеет экономическое и культурное значение. В условиях растущей волатильности рынка и глобальной неопределенности надежные прогнозы имеют решающее значение для максимизации прибыли, управления рисками и принятия обоснованных финансовых решений. Исследование призвано разработать точную и эффективную модель прогнозирования цен на золото, которая соответствует сложностям современных финансовых рынков.