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DAY 30
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AI/ ML & Data

打開就會 AI 與數據分析的投資理財術系列 第 30

Day29:人工智能在金融中的應用、倫理與未來展望

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在本課中,我們將綜合探討最新的人工智能技術在金融領域中的應用,理解金融市場的法律與合規要求,並深入考慮AI技術在金融中的倫理問題。最後,我們將回顧整個學習過程,並制定未來的學習和發展計劃。這將幫助您全面了解AI在金融中的角色,並為未來的發展做好準備。另外部分內容會呼應到前面內容,歡迎大家回到 Day0搭配目錄~ 今日 Colab


一、引言

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20241014/20120549M4pPE0ibAV.jpg

1.1 課程目標

  • 理解最新AI技術在金融中的應用:如生成式AI(GPT)、聯邦學習、元學習等前沿技術。
  • 掌握金融市場的倫理與合規要求:確保在使用AI技術時遵守相關法律法規和倫理標準。
  • 回顧與展望:總結整個學習過程,制定未來的學習和發展計劃。

1.2 為什麼這些主題重要

  • AI技術的迅速發展:掌握最新技術,保持競爭力。
  • 倫理與合規的重要性:避免法律風險,維護公司聲譽。
  • 未來展望:規劃職業發展,抓住新機遇。

二、最新AI技術趨勢在金融中的應用

2.1 生成式AI(如GPT)在金融中的應用

  • 自動化報告生成

    • 利用GPT生成財務報告、分析報告,提高效率。

    • 示例:使用GPT撰寫季度財報摘要。

      import openai
      
      openai.api_key = 'YOUR_API_KEY'
      
      prompt = """
      請根據以下數據生成一份Apple公司2023年第四季度的財務報告摘要:
      
      營收:1234億美元
      淨利潤:456億美元
      主要驅動因素:iPhone銷售增長、服務業務擴展
      """
      
      response = openai.Completion.create(
          engine="gpt-4o-mini",
          prompt=prompt,
          max_tokens=150
      )
      
      print(response.choices[0].text.strip())
      
  • 客戶服務與聊天機器人

    • 使用GPT構建智能客服,提供24/7的客戶支持。
    • 優點:提升客戶滿意度,減少人力成本。

2.2 聯邦學習(Federated Learning)在金融中的應用

聯邦學習(Federated Learning, FL)是一種分布式機器學習技術,允許多個參與方(如金融機構)在不共享其原始數據的情況下,共同訓練一個全局模型。這種方法在保護數據隱私和符合合規要求的同時,充分利用了各機構的數據資源,提升了模型的性能和泛化能力。在金融領域,聯邦學習具有廣泛的應用前景,以下將詳細探討其在金融中的具體應用、優勢、挑戰以及實現方法。因篇幅有限今天只會簡單介紹,聯邦學習的詳細算法還請有興趣的人可參考這個


2.2.1 聯邦學習的基本原理

聯邦學習的核心理念是將模型訓練過程分散到各個參與方本地進行,僅傳輸模型參數或梯度,而不涉及原始數據。具體流程如下:

  1. 初始化全局模型:中央伺服器初始化一個全局機器學習模型,並將其分發給各參與方。
  2. 本地訓練:每個參與方在自己的本地數據上訓練模型,生成本地更新(如權重梯度)。
  3. 聚合更新:各參與方將本地更新發送給中央伺服器,中央伺服器對這些更新進行聚合(如加權平均),更新全局模型。
  4. 迭代訓練:重複本地訓練和聚合更新的過程,直到模型收斂或達到預定的訓練輪數。

這一過程保證了數據的本地性和隱私性,同時利用了分布式數據的優勢提升模型性能。

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20241014/20120549tfSBauidRJ.jpg


2.2.2 聯邦學習在金融中的應用場景

聯邦學習在金融領域的應用場景多樣,主要包括但不限於以下幾個方面:

2.2.2.1 信用評分

應用說明
信用評分是金融機構評估借款人信用風險的重要工具。不同銀行和貸款機構擁有不同的客戶數據,這些數據通常包含敏感的個人信息。通過聯邦學習,這些機構可以在不共享原始數據的情況下,共同訓練一個更加準確和全面的信用評分模型。

優勢

  • 數據隱私保護:各機構的客戶數據不會離開本地,符合隱私保護法規(如GDPR)。
  • 模型性能提升:集成更多數據來源,提升模型的泛化能力和準確性。
  • 合作機制建立:促進不同機構之間的合作,共同應對信用風險管理挑戰。

實現步驟

  1. 各銀行本地訓練信用評分模型。
  2. 中央伺服器收集本地模型的梯度或權重更新。
  3. 聚合更新後,中央伺服器分發更新的全局模型。
  4. 重複迭代,直到模型收斂。
2.2.2.2 詐騙檢測

應用說明
詐騙行為在金融交易中屢見不鮮,且不斷演變。不同金融機構面臨的詐騙手法各異,通過聯邦學習,這些機構可以共享詐騙行為的模型學習經驗,提升詐騙檢測系統的準確性和靈敏度。

優勢

  • 多樣化數據來源:融合不同機構的詐騙數據,提升模型對新型詐騙手法的識別能力。
  • 實時更新:聯邦學習支持持續訓練,模型可以實時更新以應對新興詐騙技術。
  • 減少誤報率:更全面的數據支持,降低模型的誤報率和漏報率。

實現步驟

  1. 各金融機構本地訓練詐騙檢測模型。
  2. 中央伺服器收集並聚合本地模型的更新。
  3. 更新全局模型並分發回各機構。
  4. 持續迭代,提升模型的檢測能力。
2.2.2.3 投資策略優化

應用說明
投資機構依賴大量數據來制定和優化投資策略。不同機構擁有不同的市場數據和交易歷史,聯邦學習允許這些機構在保護數據隱私的前提下,共同訓練更為精確和穩健的投資策略模型。

優勢

  • 模型泛化能力提升:多機構數據的融合,提升投資策略模型在不同市場環境下的表現。
  • 降低風險:共同訓練模型,減少因單一數據源帶來的偏見和風險。
  • 知識共享:各機構的專業知識和經驗得以共享,促進策略創新。

實現步驟

  1. 各投資機構本地訓練投資策略模型。
  2. 中央伺服器收集並聚合本地模型的更新。
  3. 更新全局模型並分發回各機構。
  4. 持續迭代,優化投資策略模型。

2.2.3 聯邦學習在金融中的優勢

聯邦學習在金融領域的應用帶來了多方面的優勢,主要包括:

  • 保護數據隱私與合規

金融數據通常包含敏感的個人信息和商業機密,聯邦學習通過在本地訓練模型,避免了數據的集中存儲和傳輸,減少了數據洩露的風險,符合嚴格的隱私保護法規(如GDPR、CCPA)。

  • 提升模型性能

聯邦學習允許多個數據源共同訓練模型,集成了更多樣化和豐富的數據,提升了模型的泛化能力和準確性。在信用評分和詐騙檢測等應用中,這意味著更精確的風險評估和更靈敏的詐騙識別。

  • 降低成本與提升效率

通過聯邦學習,金融機構無需購買和維護大量的數據存儲和處理基礎設施,降低了數據管理的成本。同時,分布式訓練減少了數據傳輸的時間,提高了模型訓練的效率。

  • 促進行業合作與創新

聯邦學習為金融機構之間的數據共享和合作提供了一種安全、有效的方式,促進了行業內的知識共享和創新。這有助於金融機構共同應對市場挑戰,提升整體行業的競爭力。


2.2.4 聯邦學習在金融中的挑戰

儘管聯邦學習在金融領域具有諸多優勢,但在實際應用中也面臨一些挑戰:

  • 2.2.4.1 技術複雜性

聯邦學習的實現需要高度協同的技術架構,包括安全的模型更新傳輸、有效的聚合算法以及分布式計算框架。這對金融機構的技術能力提出了較高要求。

  • 2.2.4.2 通信效率

聯邦學習涉及大量的模型參數或梯度的傳輸,尤其在參與方數量龐大時,通信成本和延遲可能成為瓶頸。需要優化通信協議和數據傳輸效率,減少帶寬消耗。例如可以參考這個研究

  • 2.2.4.3 數據異質性

不同金融機構的數據可能具有不同的分布和特徵,這會影響模型的訓練效果。需要設計能夠處理數據異質性的聯邦學習算法,確保模型在各參與方數據上的穩定性和一致性。可以參考這個研究

  • 2.2.4.4 隱私與安全

儘管聯邦學習提高了數據的隱私保護,但模型參數或梯度仍可能洩

露某些敏感信息。需要引入額外的隱私保護技術,如差分隱私(Differential Privacy)和安全多方計算(Secure Multi-Party Computation),進一步加強數據的保護。


2.2.5 聯邦學習的實現方法

在金融領域實現聯邦學習需要考慮多方面的技術細節,以下將介紹常見的聯邦學習框架和具體實現步驟:

2.2.5.1 常見聯邦學習框架
  • TensorFlow Federated(TFF)

    • 特點:基於TensorFlow,提供靈活的API,支持自定義的聯邦學習算法。
    • 適用場景:研究和實驗聯邦學習模型,快速原型開發。
  • PySyft

    • 特點:基於PyTorch,強調隱私保護和安全性,支持聯邦學習、差分隱私等技術。
    • 適用場景:需要高度隱私保護的應用,如金融數據分析。

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20241014/20120549VsKWNWVe73.jpg

  • Federated AI Technology Enabler(FATE)
    • 特點:由中國百度開發,支持多種聯邦學習場景,強調企業級應用。
    • 適用場景:大規模商業應用,如銀行聯邦學習合作項目。

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20241014/20120549C5kmmKyXfA.png

2.2.5.2 聯邦學習的實現步驟

步驟1:需求分析與設計

  • 確定應用場景:如信用評分、詐騙檢測等。
  • 定義參與方:確定哪些金融機構將參與聯邦學習。
  • 數據特徵分析:分析各參與方數據的特徵和分布,確保數據的一致性和可用性。

步驟2:選擇聯邦學習框架

根據需求和技術能力選擇合適的聯邦學習框架,如TFF、PySyft或FATE。

步驟3:模型選擇與構建

  • 選擇合適的機器學習模型:如決策樹、神經網絡等。
  • 構建本地訓練環境:在每個參與方本地環境中搭建模型訓練環境。

步驟4:實施聯邦學習訓練

  • 初始化全局模型:中央伺服器初始化並分發全局模型。
  • 本地訓練:各參與方在本地數據上訓練模型,生成本地更新。
  • 安全聚合:中央伺服器收集並聚合本地更新,更新全局模型。
  • 模型分發:將更新後的全局模型分發回各參與方,進行下一輪訓練。

步驟5:模型評估與優化

  • 模型性能評估:在各參與方本地評估模型性能,確保模型在不同數據集上的表現一致。
  • 優化聯邦學習算法:根據評估結果調整聯邦學習算法參數,如學習率、聚合方法等,提升模型性能。

步驟6:部署與監控

  • 部署全局模型:將訓練好的全局模型部署到各參與方的生產環境中。
  • 持續監控:使用監控工具實時監控模型的性能和交易系統的運行情況,及時發現並解決問題。

步驟7:維護與更新

  • 定期更新模型:根據新數據和市場變化,定期進行聯邦學習訓練,更新全局模型。
  • 持續優化:根據運行中的反饋,不斷優化聯邦學習流程和模型結構。

2.2.6 聯邦學習的總結

聯邦學習在金融領域的應用,為金融機構提供了一種在保護數據隱私和符合合規要求的前提下,共同訓練高性能機器學習模型的有效方法。通過聯邦學習,金融機構可以在信用評分、詐騙檢測、投資策略優化等多個應用場景中,提升模型的準確性和泛化能力,同時降低數據管理和共享的風險。儘管聯邦學習在實施過程中面臨技術複雜性、通信效率、數據異質性等挑戰,但隨著技術的進步和行業標準的建立,聯邦學習將在金融領域發揮越來越重要的作用。

2.3 元學習(Meta-Learning)在金融中的應用

  • 快速適應新市場或新策略

    • 元學習模型能夠快速適應新的交易策略或市場環境,提升模型的靈活性。
    • 示例:在新興市場中快速調整交易模型參數。
  • 優勢:減少模型重新訓練的時間,提升交易效率。

有興趣請參閱這個 Blog 介紹 & 這個研究

2.4 其他前沿AI技術

  • 強化學習(Reinforcement Learning)

    • 在交易策略開發中的應用,如自適應交易算法。可參閱我們之前的介紹章節 Day17, Day18, Day19 以及 Day20
  • 深度學習(Deep Learning)


三、倫理與合規考慮

3.1 理解金融市場的法律與合規要求

  • 主要監管機構與法規

    • 美國:證券交易委員會(SEC)、商品期貨交易委員會(CFTC)。
    • 歐洲:歐洲證券及市場管理局(ESMA)。
    • 中國:中國證監會(CSRC)。
  • 主要法規

    • GDPR:數據保護與隱私。
    • MiFID II:市場結構與透明度。
    • Dodd-Frank Act:金融市場的監管與穩定。

3.2 考慮AI技術在金融中的倫理問題

  • 算法偏見(Bias)

    • 問題:模型可能反映或放大數據中的偏見,導致不公平的決策。
    • 解決方案:多樣化訓練數據,使用公平性指標評估模型。
  • 透明性與可解釋性(Transparency & Explainability)

    • 問題:深度學習模型通常是“黑盒”,難以解釋決策過程。
    • 解決方案:使用可解釋AI技術,如LIME、SHAP。
  • 責任與問責(Accountability)

    • 問題:在AI系統出錯時,誰應負責?
    • 解決方案:建立明確的責任機制,確保人類監督。
  • 隱私保護(Privacy)

    • 問題:處理敏感金融數據時,如何保護個人隱私?
    • 解決方案:使用聯邦學習、差分隱私等技術。

3.3 負責任的AI實踐

  • 公平性(Fairness):確保AI系統對所有用戶公平無偏。
  • 透明性(Transparency):提升AI系統的透明度,使其決策過程可理解。
  • 問責制(Accountability):建立責任機制,確保AI系統的正確運行。
  • 隱私保護(Privacy):嚴格保護用戶數據隱私。

四、總結與未來展望

4.1 回顧整個學習過程

全部內容目錄可見於Day0~

  • 數據獲取與處理:學習了如何從不同數據源獲取和預處理數據。
  • 策略開發與回測:掌握了使用Backtrader進行策略回測的方法。
  • 股價預測與情緒分析:透過 AI 來進行股價預測以及情緒分析
  • 高頻交易系統部署:了解了在雲端環境中部署高頻交易系統的步驟和最佳實踐。
  • AI技術與倫理:探討了最新AI技術在金融中的應用及其倫理與合規問題。

4.2 制定未來的學習和發展計劃

  • 持續學習最新技術

    • AI與機器學習:深入學習深度學習、強化學習等技術。
    • 分布式系統:掌握更多分布式計算框架,如 Kubernetes。
  • 實踐與項目經驗

    • 開發和部署實際交易系統:應用所學知識,完成實際項目。
    • 參與開源社區:貢獻代碼,學習行業最佳實踐。
  • 專業認證與進修

    • 金融工程師認證:如CFA、CQF。
    • 技術認證:如AWS Certified Solutions Architect、Google Cloud Professional Data Engineer。
  • 關注行業趨勢

    • FinTech創新:了解最新的金融科技創新,如區塊鏈、DeFi。
    • 監管動態:持續關注金融監管政策的變化,確保合規運營。

4.3 未來發展趨勢

  • 人工智能與量子計算:未來,量子計算可能徹底改變金融交易系統的運行方式,結合AI技術將帶來更強大的分析和決策能力。
  • 邊緣計算與5G:邊緣計算與5G網絡的結合將進一步降低交易系統的延遲,提升高頻交易的效率。
  • 負責任的AI:隨著AI在金融中的應用越來越廣泛,負責任的AI實踐將成為行業標準,確保技術發展與社會責任同步。

五、作業

  1. AI在金融中的應用案例分析

    • 任務:選擇一個AI技術(如GPT、聯邦學習、元學習)在金融中的應用案例,撰寫一篇分析報告,描述其應用場景、優勢、挑戰及未來發展。
  2. 倫理與合規報告

    • 任務:選擇一個AI在金融中的應用,分析其可能面臨的倫理和合規問題,並提出具體的風險控制措施和解決方案。
  3. 未來學習計劃制定

    • 任務:根據自己的興趣和職業目標,制定一個詳細的未來學習和發展計劃,包括需要掌握的技能、參加的課程或認證、計劃參與的項目等。
  4. 實際應用項目

    • 任務:選擇一個AI技術,結合所學的量化交易知識,開發一個簡單的金融應用或交易策略,並在雲端環境中部署和測試。

六、參考資源


通過本課的學習,應該對最新的AI技術在金融中的應用有了深入的理解,並能夠考慮和解決AI應用中的倫理與合規問題。同時,也對整個學習過程有了全面的回顧,並制定了未來的學習和發展計劃。希望這些知識和技能能夠幫助您在金融科技領域取得更大的成就。


注意:在實際應用AI技術於金融領域時,請務必遵守相關法律法規和倫理標準,並諮詢專業人士的意見,以確保技術應用的合法性和道德性。


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1 則留言

0
hlb
iT邦新手 5 級 ‧ 2024-11-11 12:46:53

這世界上沒有 text-davinci-004 這種東西唷,而且 text-davinci 系列在 2024/1 就已經 deprecated 啦

zivzhong iT邦新手 3 級 ‧ 2024-11-11 12:49:57 檢舉

感謝大大~~
那我改成 gpt-4o-mini

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