用多因子策略构建强大的加密资产投资组合之大类因子分析

书接上回，关于《用多因子模型构建强大的加密资产投资组合》系列文章中，我们已经发布了三篇：《理论基础篇》、《数据预处理篇》、《因子有效性检验篇》。

前三篇分别解释了多因子策略的理论与单因子测试的步骤。

一、因子相关性检验的原因：多重共线性

我们通过单因子测试部分筛选出一批有效因子，但以上因子不能直接入库。因子本身可以根据具体的经济含义进行大类划分，同类型的因子间存在较强的相关性，若不经相关性筛选直接入库，根据不同因子进行多元线性回归求预期收益率时，会出现多重共线性问题。计量经济学中，多重共线性是指回归模型中的一些或全部解释变量存在“完全”或准确的线性关系（各变量间高度相关）。

因此，有效因子筛选出后，首先需要根据大类对因子的相关性进行T检验，对于相关性较高的因子，要么舍弃显著性较低的因子，要么进行因子合成。

多重共线性的数学解释如下：

会存在两种情况：

多重共线性导致的后果：

1.完全共线性下参数估计量不存在

2.近似共线性下OLS估计量非有效

我们首先定义方差膨胀因子（variance- inflating factor, VIF）为  ，指参数估计量的方差由于出现多重共线性而膨胀，随着相关系数增加，VIF显著增加。

二、步骤一：同类型因子的相关性检验

检验新求出的因子与已入库因子的相关性。通常来说，有两类数据求相关性：

1.根据所有token在回测期间的因子值求相关

2.根据所有token在回测期间的因子超额收益值求相关

我们所求的每个因子对token的收益率都有一定的贡献和解释能力。进行相关性检验**，是为了找到对策略收益有不同解释和贡献的因子，策略的最终目的是收益**。如果两个因子对收益的刻画是相同的，即使两个因子值存在很大差别也无意义。因此，我们并不是想找到因子值本身差异大的因子，而是想找到因子对收益刻画不同的因子，所以最终选择了用因子超额收益值求相关。

我们的策略是日频，所以按回测区间的日期计算因子超额收益之间的相关系数矩阵

编程求解与库内相关最高的前n个因子：

defget_n_max_corr(self, factors, n=1): factors_excess = self.get_excess_returns(factors) save_factor_excess = self.get_excess_return(self.factor_value, self.start_date, self.end_date)iflen(factors_excess)<1:return factor_excess,1.0,None factors_excess[self.factor_name]= factor_excess['excess_return'] factors_excess = pd.concat(factors_excess, axis=1) factors_excess.columns = factors_excess.columns.levels[0]# get corr matrix factor_corr = factors_excess.corr() factor_corr_df = factor_corr.abs().loc[self.factor_name] max_corr_score = factor_corr_df.sort_values(ascending=False).iloc[1:].head(n)return save_factor_excess, factor_corr_df, max_corr_score

三、步骤二：因子取舍、因子合成

对于相关性较高的因子集合，可以采取两种方式处理：

（1）因子取舍

根据因子本身的ICIR值、收益率、换手率、Sharpe 比率，挑选某维度下最有效的因子进行保留，删除其他因子。

（2）因子合成

对因子集合中的因子进行合成，截面上尽可能多的保留有效信息

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假设当前有3个待处理的因子矩阵：

2.1 等权加权

各因子权重相等，综合因子=各因子值加总求平均。

Eg.动量类因子，一个月收益率、两个月收益率、三个月收益率、六个月收益率、十二个月收益率，这六个因子的因子载荷各占1/6的权重，合成新的动量因子载荷，然后再重新进行标准化处理。

synthesis1 = synthesis.mean(axis=1) # 按行求均值

2.2 历史IC加权、历史ICIR、历史收益加权

用回测期的IC值（ICIR值、历史收益值）对因子进行加权。过去有很多期，每一期都有一个IC值，所以用它们的均值作为因子的权重。通常使用回测期IC的均值（算数平均值）作为权重。

2.3历史IC半衰加权、历史ICIR半衰加权

2.1与2.2都是计算算数平均值，回测期的每一次IC、ICIR对于因子的作用被默认为相同。

但现实中，回测期的每一期对于当期的影响程度不完全相同，存在时间上的衰减。越接近当前期的时期，影响越大，越远影响越小。在此原理，求IC权重前首先定义一个半衰权重，距离当期越近的权重值越大、越远权重越小。

半衰权重数学推导：

* 半衰期H：每向前推H期，权重值以指数下降的方式降低一半* T：考虑回测的期数

2.4 最大化ICIR加权

通过求解方程，计算最优因子权重w使得ICIR最大化

协方差矩阵的估计问题：协方差矩阵用于衡量不同资产之间的关联性。统计学中常以样本协方差矩阵代替总体协方差矩阵，但在样本量不足时，样本协方差矩阵与总体协方差矩阵的差异会很大。所以有人提出了压缩估计的方法，原理是使估计协方差矩阵与实际协方差矩阵之间的均方误差最小

方式：

1.样本协方差矩阵

# 最大化ICIR加权(样本协方差) ic_cov = np.array(ic.cov()) inv_ic_cov = np.linalg.inv(ic_cov) ic_vector = np.mat(ic.mean()) w = inv_ic_cov * ic_vector.T w = w / w.sum() synthesis4 =(synthesis * pd.DataFrame(w,index=synthesis.columns)[0]).sum(axis=1)

2.Ledoit-Wolf收缩：引入一个缩小系数，将原始的协方差矩阵与单位矩阵进行混合，以减少噪音的影响。

# 最大化ICIR加权(Ledoit-Wolf压缩估计协方差)from sklearn.covariance import LedoitWolf model=LedoitWolf() model.fit(ic) ic_cov_lw = model.covariance_ inv_ic_cov = np.linalg.inv(ic_cov_lw) ic_vector = np.mat(ic.mean()) w = inv_ic_cov*ic_vector.T w = w/w.sum() synthesis4 =(synthesis * pd.DataFrame(w,index=synthesis.columns)[0]).sum(axis=1)

3.Oracle近似收缩：对Ledoit-Wolf收缩的改进，目标是通过对协方差矩阵进行调整，从而在样本大小较小的情况下更准确地估计真实的协方差矩阵。（编程实现与Ledoit-Wolf收缩同理）

2.5 主成分分析PCA

主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是一种用于降维和提取数据主要特征的统计方法。其目标是通过线性变换，将原始数据映射到一个新的坐标系，使得数据在新坐标系下的方差最大化。

具体而言，PCA首先找到数据中的主成分，也就是数据中方差最大的方向。然后，它找到与第一个主成分正交（无关）且具有最大方差的第二个主成分。这个过程一直重复，直到找到数据中所有的主成分。

# 主成分分析(PCA)from sklearn.decomposition import PCA model1 = PCA(n_components=1) model1.fit(f) w=model1.components_ w=w/w.sum() weighted_factor=(f*pd.DataFrame(w,columns=f.columns).iloc[0]).sum(axis=1)

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