Approche basée sur l'apprentissage d'ensemble pour le portefeuille global minimum variance

Ensemble learning-based approach for the global minimum variance portfolio

• Auteur / Autrice : Anh-Tuan Tran
• Direction : Marc Bui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique, mathématique et applications
• Date : Soutenance le 20/03/2024
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'École pratique des hautes études (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement de préparation de la thèse : École pratique des hautes études (Paris ; 1868-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Cognitions humaine et artificielle (Saint-Denis)
• Jury : Président / Présidente : Isis Truck
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Bui, Mhand Hifi, Soufian Ben Amor, Duc Pham-Hi, Vu Duong
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mhand Hifi, Soufian Ben Amor

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse de covariance

Matrices

Apprentissage supervisé (intelligence artificielle)

Apprentissage automatique

Algorithmes

Mots clés libres

Apprentissage d'ensemble

Sous-Échantillonnage

Validation croisée

Estimation de matrice de covariance

Ensemble learning

Undersampling

Cross-Validation

Covariance matrix estimation

Résumé

Ensemble Learning a une idée simple selon laquelle la combinaison de plusieurs algorithmes d'apprentissage a tendance à donner un meilleur résultat que n'importe quel algorithme d'apprentissage unique. Empiriquement, la méthode d'ensemble est meilleure si ses modèles de base sont diversifiés même s'il s'agit d'algorithmes aléatoires non intuitifs tels que des arbres de décision aléatoires. En raison de ses avantages, Ensemble Learning est utilisé dans diverses applications telles que les problèmes de détection de fraude. Plus en détail, les avantages d'Ensemble Learning tiennent à deux points : i) combine les points forts de ses modèles de base afin que chaque modèle soit complémentaire l'un de l'autre et ii) neutralise le bruit et les valeurs aberrantes parmi tous les modèles de base puis réduit leurs impacts sur le prévisions finales. Nous utilisons ces deux idées d'Ensemble Learning pour différentes applications dans les secteurs de l'apprentissage automatique et de la finance. Nos principales contributions dans cette thèse sont : i) traiter efficacement un scénario difficile de problème de données de déséquilibre dans l'apprentissage automatique, qui est un problème de données volumineuses extrêmement déséquilibré en utilisant la technique de sous-échantillonnage et l'apprentissage d'ensemble, ii) appliquer de manière appropriée la validation croisée des séries chronologiques et l'Ensemble Learning pour résoudre un problème de sélection d'estimateur de matrice de covariance dans le trading quantitatif et iii) réduire l'impact des valeurs aberrantes dans les estimations de la matrice de covariance afin d'augmenter la stabilité des portefeuilles en utilisant le sous-échantillonnage et l'Ensemble Learning.

Ensemble Learning has a simple idea that combining several learning algorithms tend to yield a better result than any single learning algorithm. Empirically, the ensemble method is better if its base models are diversified even if they are non-intuitively random algorithms such as random decision trees. Because of its advantages, Ensemble Learning is used in various applications such as fraud detection problems. In more detail, the advantages of Ensemble Learning are because of two points: i) combines the strengths of its base models then each model is complementary to one another and ii) neutralizes the noise and outliers among all base models then reduces their impacts on the final predictions. We use these two ideas of Ensemble Learning for different applications in the Machine Learning and the Finance industry. Our main contributions in this thesis are: i) efficiently deal with a hard scenario of imbalance data problem in the Machine Learning which is extremely imbalance big data problem by using undersampling technique and the Ensemble Learning, ii) appropriately apply time-series Cross-Validation and the Ensemble Learning to resolve a covariance matrix estimator selection problem in Quantitative Trading and iii) reduce the impact of outliers in covariance matrix estimations in order to increase the stability of portfolios by using the undersampling and the Ensemble Learning.