Tìm hiểu và xây dựng mô hình fuzzy logic ứng dụng trong bài toán dự báo tài chính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Trần Bá Nghiệp TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH FUZZY LOGIC ỨNG DỤNG TRONG BÀI TOÁN DỰ BÁO TÀI CHÍNH KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Các Hệ Thống Thông Tin HÀ NỘI - 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Trần Bá Nghiệp TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH FUZZY LOGIC ỨNG DỤNG TRONG BÀI TOÁN DỰ BÁO TÀI CHÍNH KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Các Hệ Thống Thông Tin Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Hà Nam HÀ NỘI - 2009 i Lời cảm ơn Trước hết, tôi xin được chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội đặc biệt tới các thầy cô trong khoa Công nghệ Thông tin đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho tôi những kiến thức, những kinh nghiệm quý báu trong suốt 5 năm học tập và rèn luyện tại trường Đại học Công Nghệ. Tôi xin được gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Hà Nam - Giảng viên bộ môn Các Hệ Thống Thông Tin khoa Công Nghệ Thông Tin , trường Đại học Công Nghệ đã định hướng và hướng dẫn tận tình trong quá trình tôi thực hiện khóa luận tốt nghiệp. Tôi cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn của mình tới công ty FTP-IS đã hỗ trợ về mặt tài liệu và kiến thức, kinh nghiệm chuyên môn để tôi có thể hoàn thành được đề tài nghiên cứu và nâng cao tính ứng dụng của đề tài trong thực tiễn. Cuối cùng, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè đã động viên, chăm sóc, đóng góp ý kiến và giúp đỡ trong quá trình học tập tại đại học, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2009 Trần Bá Nghiệp Sinh viên lớp K50 – Các Hệ Thống Thông Tin Khoa Công nghệ Thông tin - Đại học Công Nghệ ii Tóm tắt Thị trường chứng khoán là một điểm nóng thu hút sự quan tâm rất lớn của mọi đối tượng trong xã hội. Nếu như ở các nước trên thế giới, thị trường chứng khoán được hình thành lâu đời thì ở Việt Nam, thị trường này đang dần thu hút sự quan tâm của công chúng. Thực tế sự hình thành và hoạt động mạnh mẽ của sàn giao dịch HASTC và sở giao dịch HOSE là minh chứng rõ ràng cho điều này.Đi đôi với sự phát triển của thị trường chứng khoán là sự hình thành và nâng cấp đáng kể của các công cụ kĩ thuật ứng dụng trong phân tích và đánh giá để đưa ra quyết định đầu tư phù hợp. Trong khóa luận này, về mặt lý thuyết tôi sẽ trình bày tổng quan về Logic mờ (Fuzzy Logic), các công cụ hỗ trợ và các bước để thực hiện một hệ thống Logic mờ. Ngoài ra, tôi cũng trình bày về lý thuyết phân tích kỹ thuật trong chứng khoán. Ở phần thí nghiệm, tôi sẽ trình bày chi tiết việc áp dụng Logic mờ vào việc xây dựng bài toán dự báo tài chính mà cụ thể là dự báo trong thị trường chứng khoán. Tiếp đó, tôi sẽ trình bày quá trình áp dụng trực tiếp sản phẩm thu được từ thí nghiệm vào việc dự đoán xu thế giá của mã chứng khoán Công Ty Cổ Phần Đầu Tư Phát Triển Công Nghệ FPT (mã chứng khoán là FPT) và đánh giá hiệu quả của chương trình. Cuối cùng là định hướng về các chức năng cần bổ sung thêm cho chương trình để có thể sử dụng được trong thực tế. iii Mục lục Lời mở đầu .....................................................................................................................1  Chương 1. .......................................................................................................................3  Tìm hiểu chung về phân tích kĩ thuật trên thị trường chứng khoán và logic mờ ...3  1.1. Lý thuyết kinh tế. ..................................................................................................3  1.1.1. Thị trường chứng khoán. ................................................................................3  1.1.2. Phương pháp phân tích kỹ thuật. ....................................................................4  1.1.3.  Lý thuyết dow ..........................................................................................11  1.2. Lý thuyết máy tính..............................................................................................19  1.2.1 Lý thuyết về Logic mờ...................................................................................19  1.2.2 Công cụ thực hiện hệ Logic mờ.....................................................................20  1.2.3 Một số ứng dụng của Logic mờ.....................................................................21  1.2.4 Các yếu tố xây dựng mô hình Logic mờ. ......................................................23  1.2.5 Qui trình hoạt động của Logic mờ.................................................................27  1.2.6 Phương pháp xây dựng mô hình. ...............................................................27  Tổng kết .....................................................................................................................29  Chương 2. .....................................................................................................................30  Xây dựng mô hình Logic mờ và ứng dụng trong phân tích kỹ thuật.....................30  2.1 Xây dựng mô hình...............................................................................................30  2.1.1 Dữ liệu đầu vào cho mô hình........................................................................31  2.1.2 Các biến ngôn ngữ và giá trị của chúng. .......................................................32  2.1.3 Các hàm được sử dụng trong mô hình...........................................................33  2.1.4 Tập luật ..........................................................................................................36  2.2 Ứng dụng của mô hình. ......................................................................................38  2.2.1  Chức năng nhập dữ liệu. ...........................................................................38  2.2.2  Chức năng xây dựng biểu đồ.....................................................................39  2.2.3  Chức năng xem, xóa biểu đồ theo mã chứng khoán. ................................39  2.2.4  Chức năng phân tích đánh giá xu hướng giá chứng khoán.......................39  2.2.5  Chức năng đưa ra phán đoán dựa vào kết quả phân tích giá chứng khoán. 39  Tổng kết .....................................................................................................................39  iv Chương 3. .....................................................................................................................39  Thực nghiệm và kết quả..............................................................................................40  3.1 Xây dựng chương trình mô phỏng và chạy chương trình. ...............................40  3.1.1 Cơ sở dữ liệu..................................................................................................40  3.1.2 Các chức năng chính......................................................................................41  3.1.4. Giao diện chương trình và kiểm thử chức năng. ..........................................45  3.2 Đánh giá và phân tích.........................................................................................49  3.2.1 Độ chính xác so với thực tế. ..........................................................................49  3.2.2 Phân tích và đánh giá. ....................................................................................51  3.2.3. Những hạn chế của mô hình. ........................................................................53  3.2.4. Hướng phát triển của mô hình. .....................................................................54  Tổng kết .....................................................................................................................54  Kết luận ........................................................................................................................56  1 Lời mở đầu Ngày nay, sự bùng nổ của thị trường chứng khoán thúc đẩy mạnh mẽ sự ra đời và nâng cấp của hàng loạt các công cụ phân tích kĩ thuật. Nhìn chung, các biểu đồ chứa đựng các thông tin hữu ích về giá cổ phiếu trong quá khứ, hiện tại và dự báo tương đối chính xác về xu hướng giá trong tương lai. Hệ thống phân tích kĩ thuật giúp cho các nhà đầu tư cập nhật liên tục và phân tích sâu sát giá chứng khoán tại từng thời điểm và đưa ra những dự báo nhanh nhạy hơn với những sự thay đổi tức thì của giá chứng khoán.Tuy nhiên, có một thực tế là tại Việt Nam, một thị trường còn quá non trẻ, các công cụ phân tích kĩ thuật chưa được áp dụng rộng rãi và chưa minh họa được các xu hướng giá vốn là yếu tố cốt lõi của phân tích kĩ thuật. Từ những thực tế nêu trên, tôi nhận thấy cần thiết phải tìm hiểu và xây dựng một công cụ phân tích kĩ thuật phù hợp với môi trường tài chính của Việt Nam nói riêng và tạo ra thêm một công cụ dự báo thống kê đối với thế giới. Trong đề tài nghiên cứu của mình, tôi tập trung tìm hiểu về logic mờ (Fuzzy logic), một logic mềm dẻo hơn logic thông thường (logic Boolean) và thích hợp hơn đối với các bài toán phức tạp (ví dụ bài toán thế nào được coi là nóng, lạnh, ấm thì logic Boolean không đưa ra kết luận chính xác được). Từ các nguyên tắc của fuzzy logic để xây dựng nên các mô hình, kết hợp với các kiến thức chuyên môn về chứng khoán để đưa ra các dự báo về giá chứng khoán trong tương lai. Kết quả thu được sẽ là một hệ thống với tính năng chính là đoán nhận và dự báo xu hướng giá chứng khoán và một số tính năng khác hỗ trợ nhà đầu tư chứng khoán. Sau khi xây dựng được hệ thống, tôi tiến hành thử nghiệm trên chỉ số giá chứng khoán FPT và kết quả thực nghiệm đã chứng minh tính phù hợp và chính xác cao của mô hình trong việc dự báo giá chứng khoán. Khóa luận tốt nghiệp của tôi được chia làm ba phần chính: Chương I tập trung tìm hiểu về phương pháp phân tích kĩ thuật trên thị trường chứng khoán và logic mờ. Đây là những cơ sở lý thuyết về kinh tế và kĩ thuật quan trọng để xây dựng nên hệ thống dự báo giá chứng khoán. Đặc biệt, tôi chú trọng vào tìm hiểu chi tiết Logic mờ cùng các ứng dụng đã có trong thực tế, các bước thực hiện một mô hình logic mờ và cơ sở để lựa chọn công cụ thực hiện. Chương II sẽ đi sâu vào cách tổ chức lắp ghép hệ thống dự báo giá chứng 2 khoán, cụ thể hóa về quá trình xây dựng mô hình và đưa ra được các chức năng cũng như ứng dụng của mô hình đó trong việc tạo ra một hệ thống dự báo giá chứng khoán trong tương lai. Chương III sẽ báo cáo lại quá trình xây dựng mô hình thí nghiệm và đánh giá độ chính xác so với thực tế của mô hình vừa xây dựng bằng thực nghiệm trên mã chứng khoán FPT. Đồng thời, chương này cũng sẽ đưa ra những dự định và cơ sở để phát triển tiếp các chức năng khác của chương trình cũng như khắc phục lỗi và hoàn thiện lại các chức năng đã được xây dựng của chương trình. 3 Chương 1. Tìm hiểu chung về phân tích kĩ thuật trên thị trường chứng khoán và logic mờ 1.1. Lý thuyết kinh tế. 1.1.1. Thị trường chứng khoán. ™ Định nghĩa. Thị trường chứng khoán là một thị trường mà ở nơi đó người ta mua bán, chuyển nhượng, trao đổi chứng khoán nhằm mục đích kiếm lời. Thị trường chứng khoán có thể là TTCK tập trung hoặc phi tập trung. Tính tập trung ở đây là muốn nói đến việc các giao dịch được tổ chức tập trung theo một địa điểm vật chất.Hình thái điển hình của TTCK tập trung là Sở giao dịch chứng khoán ( Stock exchange). Tại Sở giao dịch chứng khoán (SGDCK), các giao dịch được tập trung tại một địa điểm; các lệnh được chuyển tới sàn giao dịch và tham gia vào quá trình ghép lệnh để hình thành nên giá giao dịch. TTCK phi tập trung còn gọi là thị trường OTC (over the counter). Trên thị trường OTC, các giao dịch được tiến hành qua mạng lưới các công ty chứng khoán phân tán trên khắp quốc gia và được nối với nhau bằng mạng điện tử. Giá trên thị trường này được hình thành theo phương thức thoả thuận. ™ Chức năng của TTCK. • Huy động vốn đầu tư cho nền kinh tế. Khi các nhà đầu tư mua chứng khoán do các công ty phát hành, số tiền nhàn rỗi của họ được đưa vào hoạt động sản xuất kinh doanh và qua đó góp phần mở rộng sản xuất xã hội. Thông qua TTCK, Chính phủ và chính quyền ở các địa phương cũng huy động được các nguồn vốn cho mục đích sử dụng và đầu tư phát triển hạ tầng kinh tế, phục vụ các nhu cầu chung của xã hội. • Cung cấp môi trường đầu tư cho công chúng. TTCK cung cấp cho công chúng một môi trường đầu tư lành mạnh với các cơ 4 hội lựa chọn phong phú. Các loại chứng khoán trên thị trường rất khác nhau về tính chất, thời hạn và độ rủi ro, cho phép các nhà đầu tư có thể lựa chọn loại hàng hoá phù hợp với khả năng, mục tiêu và sở thích của mình. • Tạo tính thanh khoản cho các chứng khoán. Nhờ có TTCK các nhà đầu tư có thể chuyển đổi các chứng khoán họ sở hữu thành tiền mặt hoặc các loại chứng khoán khác khi họ muốn. Khả năng thanh khoản là một trong những đặc tính hấp dẫn của chứng khoán đối với người đầu tư. Đây là yếu tố cho thấy tính linh hoạt, an toàn của vốn đầu tư. TTCK hoạt động càng năng động và có hiệu quả thì tính thanh khoản của các chứng khoán giao dịch trên thị trường càng cao. • Đánh giá hoạt động của doanh nghiệp. Thông qua chứng khoán, hoạt động của các doanh nghiệp được phản ánh một cách tổng hợp và chính xác, giúp cho việc đánh giá và so sánh hoạt động của doanh nghiệp được nhanh chóng và thuận tiện, từ đó cũng tạo ra một môi trường cạnh tranh lành mạnh nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng vốn, kích thích áp dụng công nghệ mới, cải tiến sản phẩm. • Tạo môi trường giúp Chính phủ thực hiện các chính sách kinh tế vĩ mô. Các chỉ báo của TTCK phản ánh động thái của nền kinh tế một cách nhạy bén và chính xác. Giá các chứng khoán tăng lên cho thấy đầu tư đang mở rộng, nền kinh tế tăng trưởng; ngược lại giá chứng khoán giảm sẽ cho thấy các dấu hiệu tiêu cực của nền kinh tế. Vì thế, TTCK được gọi là phong vũ biểu của nền kinh tế và là một công cụ quan trọng giúp Chính phủ thực hiện các chính sách kinh tế vĩ mô. Thông qua TTCK, Chính phủ có thể mua và bán trái phiếu Chính phủ để tạo ra nguồn thu bù đắp thâm hụt ngân sách và quản lý lạm phát. Ngoài ra, Chính phủ cũng có thể sử dụng một số chính sách, biện pháp tác động vào TTCK nhằm định hướng đầu tư đảm bảo cho sự phát triển cân đối của nền kinh tế. 1.1.2. Phương pháp phân tích kỹ thuật. ™ Định nghĩa. Phân tích kỹ thuật là việc sử dụng các mô hình toán học (đồ thị, biến đổi miền, xác suất thống kê,…) dựa trên dữ liệu thu thập về thị trường trong quá khứ và hiện tại để chỉ ra trạng thái của thị trường tại thời điểm xác định, thông thường là nhận định xu hướng thị trường đang lên, xuống hay “dập dềnh” hoặc nhận định tương quan lực 5 lượng giữa sự tăng và sự giảm giá. Phân tích kỹ thuật không để ý đến các chỉ số tài chính, tình hình phát triển hay các thông tin về thị trường về doanh nghiệp mà chỉ chú trọng vào tập các dữ liệu về giá cả, khối lượng… của cổ phiếu thu thập được tại các phiên giao dịch trong quá khứ. Chính vì chỉ dựa vào tập dữ liệu đã tồn tại trên thị trường, tức là các thông tin trong quá khứ- phân tích kỹ thuật không phải là công cụ để dự đoán tương lai giá cả của cổ phiếu. Những kết luận thu được từ các biện pháp phân tích kỹ thuật chỉ thị trạng thái của thị trường đã xảy ra trong quá khứ; thời điểm rút ra kết luận về trạng thái của thị trường luôn luôn đi sau so với sự kiện đã xảy ra. Khoảng thời gian chênh lệch đó gọi là độ trễ. Xét ví dụ về một phương pháp phân tích kỹ thuật sử dụng trung bình động. Giá CK trong 5 phiên đến ngày 18/05/2007 của Công ty cổ phần nhựa Đồng Nai – Mã CK DNP. Bảng 1: Ví dụ về thống kê chứng khoán Ngày Giá Thay đổi % thay đổi Khối lượng 18/05 76.000 2.000 2,7% 56,350 17/05 74.000 2.000 2,78% 36.190 16/05 72.000 -3.500 -4.64% 43.350 15/05 75.500 3.500 4,86% 30.550 14/05 72.000 3.000 4,35% 52.750 Vậy giá trị trung bình động trong 5 phiên của DNP vào ngày 18/05/2007 là (76.000 + 74.000 + 72.000 + 75.500 + 72.000) / 5 = 73.900 đ Tập hợp các giá trung bình động của DNP trong các ngày khác nhau sẽ được đường trung bình động giá trong 5 phiên của DNP. 6 Hình 1: Biểu đồ kỹ thuật chứng khoán trong thực tế Bằng mắt thường quan sát đường trung bình động có thể nhận định rằng xu thế của DNP đến thời điểm ngày 18/05/2007 là tăng giá, liệu sau ngày 18/05/2007 giá CP của DNP có tiếp tục tăng không? Đây chính là nhiệm vụ của việc phân tích kỹ thuật. ™ Các khái niệm cơ bản trong phân tích kỹ thuật. • Điểm đảo chiều Có điểm đảo chiều lên và đảo chiều xuống, trong trường hợp xu thế của giá chứng khoán đang tăng xuất hiện điểm đảo chiều mà tại đó giá chứng khoán đi xuống thì gọi là điểm đảo chiều lên. Ngược lại khi giá chứng khoán đang xuống mà xuất hiện điểm đảo chiều mà tại đó giá chứng khoán đi lên thì gọi là điểm đảo chiều xuống. • Ngưỡng kháng cự và ngưỡng hỗ trợ Ngưỡng hỗ trợ giữ cho giá cổ phiếu ở trên một mức giá nhất định nào đó, ngược lại ngưỡng kháng cự lại kìm giá cổ phiếu ở dưới một mức giá nhất định nào đó. Biểu diễn các đường hỗ trợ và kháng cự trên biểu đồ giúp nhà đầu tư hiểu được tầm quan trọng của nó trong quá khứ cũng như trong tương lai như thế nào. Nếu chúng ta thấy có giao dịch ở tại một trong hai ngưỡng này thì có thể dự đoán một cách tuơng đối giá của cổ phiếu mà chúng ta chọn mua. Và dĩ nhiên sau đó chúng ta có thể ra quyết định mua bán trên những mức giá mong đợi này. • Phân kỳ. 7 Phân kỳ đóng vai trò phát sinh các tín hiệu mua và bán hoặc giữ vai trò là một cảnh báo về sự thay đổi xu thế. Có 2 loại phân kỳ là phân kỳ dương và phân kỳ âm. Phân kỳ dương là phân kỳ mà giá trị của phân tích tăng nhưng giá của chứng khoán đang có xu hướng giảm; phân kỳ dương báo hiệu về sự thay đổi xu hướng sắp tới của giá là tăng giá. Hình 2: Phân kỳ dương Nguồn: www.bsc.com.vn Phân kỳ âm là phân kỳ mà giá trị của phân tích giảm nhưng giá của chứng khoán tăng; phân kỳ âm báo hiệu về sự thay đổi xu thế sắp tới sẽ là giảm giá. Điều này không có nghĩa là tại thời điểm mà nhà đầu tư nhìn thấy chu kỳ dương hoặc chu kỳ âm thì xu thế giá sẽ thay đổi trong tương lai gần, rất khó xác định khi nào sự thay đổi xu thế sẽ xảy ra. Vì vậy không thể ra quyết định mua hoặc bán chỉ dựa vào phân kỳ mà phải sử dụng với vai trò củng cố bổ trợ với các tín hiệu khác. • Siêu mua /Siêu bán. Siêu mua và siêu bán là hai ngưỡng giá trị của phân tích. Mọi giá trị nằm trên ngưỡng siêu mua thì tại đó nó thể hiện giá CP tăng. Mọi giá trị nằm dưới ngưỡng siêu bán là giá CP giảm. Phân tích việc xuyên phá các ngưỡng giá trị này nhằm chỉ ra khi giá CP đang biến động dập dềnh nhằm chỉ ra xu thế sắp tới của giá CP sẽ là tăng giá hay giảm giá. Trong trường hợp giá CP biến động có xu thế, sử dụng các ngưỡng siêu mua hoặc siêu bán thường hay cho tín hiệu không phù hợp nếu việc mua và bán đi 8 ngược lại xu thế của thị trường. Tuy nhiên vẫn có thể sử dụng các tín hiệu mua hoặc bán khi giá trị siêu mua hoặc siêu bán bị xuyên phá nhưng phải thuận theo xu thế chung thị trường mà không được đi ngược lại. Cụ thể nếu có tín hiệu mua và biến động là tăng thì có thể mua, nếu có tín hiệu bán và biến động là giảm thì có thể bán; xu thế càng mạnh mẽ thì tín hiệu càng đáng tin cậy. • Đường trung bình. Đường trung bình là ngưỡng trung bình giá trị của phân tích. Nếu sự xuyên phá là vượt ngưỡng trung bình, thế trận đổi chiều nghiêng phần thắng về phe bán cổ phiếu. Ngược lại nếu sự xuyên phá là xuống dưới ngưỡng trung bình điều đó có nghĩa thế trận đổi chiều nghiêng phần thắng về phe mua cổ phiếu. • Tín hiệu mua và bán. Để đưa ra các quyết định mua và bán hợp lý, cần có một số tín hiệu khác nhau bổ trợ lẫn nhau nhằm tăng cường độ chính xác của các tín hiệu và giảm thiểu rủi ro đối mới mỗi quyết định. Các dấu hiệu sau được sử dụng để báo hiện việc mua hoặc bán: Nếu giá trị của máy dao động từ dưới vượt qua ngưỡng siêu mua rồi quay trở lại xuống dưới ngưỡng này, đồng t