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資訊補給站-利用深度學習預測 糖、大豆之國際期貨價格


10月號 2021 Oct
資訊補給站-利用深度學習預測 糖、大豆之國際期貨價格

前言

經濟部資訊中心為推廣資料分析應用，今（110）年與台糖公司合作，協助建置糖（紐約11 號粗糖、倫敦5號白糖）與大豆的國際期貨價格預測系統，採用近年來資料科學界相當火紅的深度學習，希望讓採購承辦同仁更能掌握未來期貨價格的漲跌趨勢，以利執行採購作業。

採購需求

台糖公司每年會依據年度採購計畫量分批採購大宗物品（糖、大豆），採購作業期程約半年。在期貨下單時，若預期未來價格上漲，則考慮多買一些；反之，若評估未來價格即將下跌，則本次下單可以少買一些。至於如何得知期貨價格未來趨勢呢？目前採購承辦同仁平時都會上網蒐集期貨價格與相關資料，主要影響期貨價格之因素包含匯率、油價、全球生產量與消耗量、種植面積、氣候、特定事件、相關商品價格等，採購承辦同仁會綜合評估上述資料以決定如何採購，主要是仰賴人工專業判斷，尚無工具輔助。

建立預測模型

如果能利用電腦輔助預測期貨價格，相信對於採購承辦同仁執行採購業務會更有信心。利用電腦來預測價格，主要流程是使用歷史資料與相關影響因子來建立預測模型，有了模型之後，便可用來預測未來價格趨勢。有關預測模型使用哪個演算法，經廠商研究相關文獻後，挑選統計的ARIMA 模型與深度學習的循環神經網路（RNN、LSTM 和GRU 模型）進行各項模型實驗，其結果為循環神經網路的預測較佳。

建立模型是一件很耗時的工程，首先初步篩選模型可能需要的資料變數，雖然影響因子很多，但並不是每個變數都可以納入模型，可能因為資料尺度的不同、資料取得不完整、或是模型太複雜也會影響預測結果。將各項資料與不同演算法交叉組合比較預測結果，歷經好幾百次的模型實驗後，找出預測結果較佳的模型，如圖表。

結果呈現

預測模型所需的資料皆由網路下載，後續使用者不須再人工更新資料。預測系統以網頁的方式呈現，透過此系統，使用者可以用圖表的方式清楚瞭解歷史價格與未來價格之預測趨勢，並且數據量化影響因子的相關程度，以利得知哪些資料會顯著影響未來幾月的期貨價格。本系統尚處於系統開發階段，系統功能暫定如下：

　期貨價格預測分析：以圖表方式讓使用者更容易瞭解未來趨勢，包含：價格趨勢圖（半年）、比較當期與上月價格、比較當期與去年同期價格。期貨價格之影響因子分析：顯示期貨價格與其影響因子之關聯程度，使用者可藉此知道哪些資料對期貨價格的影響程度比較大。資訊處協助事項資訊處在本專案中，擔任經濟部資料分析團隊與業務單位之間的溝通橋樑，協助業務單位將需求明確化，讓系統功能更符合使用者需求，例如：將原始資料整理成可用來訓練模型的資料來源、提出預測模型的改善建議、檢視系統功能是否符合業務需求等。

另資訊處也趁此機會向廠商學習資料分析的技巧，資訊處本來就具備一些資料分析的能力，曾經使用WEKA 軟體與R 語言進行本公司商品銷售量預測，因此藉著本次專案，把握機會向廠商請益深度學習實作技巧，包含資料前置處理、模型的建立與調整、系統平台視覺化呈現等，期望能提升整體的預測開發能力，以利日後與各單位合作進行資料分析相關應用。

結語

感謝經濟部資訊中心今年協助本公司建立糖、大豆的預測模型，透過預測系統，採購承辦同仁可以用圖表清楚知道期貨價格過去與未來之趨勢，也能知道哪些資料對於期貨價格的影響較大，以利日後加強蒐集相關資料。本系統預計今年年底前上線，希望採購承辦同仁屆時能多多利用此系統，以利瞭解實際預測準確程度供後續滾動式修正。

電腦輔助預測期貨價格模型

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