Predicting bitcoin’s volatility using machine learning

Being a revolutionary form of financial instrument, Bitcoin's rapid price fluctuations inevitably prompt the query of whether its price can be predicted. This is a crucial question, particularly in light of Bitcoin's brief history and the ease with several factors may have an impact on...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Κανελλόπουλος, Μιχαήλ
Άλλοι συγγραφείς: Kanellopoulos, Michail
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2022
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:https://hdl.handle.net/10889/23440
id nemertes-10889-23440
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Machine learning
Neural networks
Volatility
Classification
Feature importance
Cryptocurrency
Μηχανική μάθηση
Νευρωνικά δίκτυα
Μεταβλητότητα
Κατηγοριοποίηση
Αξιολόγηση χαρακτηριστικών
Κρυπτονόμισμα
spellingShingle Machine learning
Neural networks
Volatility
Classification
Feature importance
Cryptocurrency
Μηχανική μάθηση
Νευρωνικά δίκτυα
Μεταβλητότητα
Κατηγοριοποίηση
Αξιολόγηση χαρακτηριστικών
Κρυπτονόμισμα
Κανελλόπουλος, Μιχαήλ
Predicting bitcoin’s volatility using machine learning
description Being a revolutionary form of financial instrument, Bitcoin's rapid price fluctuations inevitably prompt the query of whether its price can be predicted. This is a crucial question, particularly in light of Bitcoin's brief history and the ease with several factors may have an impact on its price. This study investigates the direction prediction of Bitcoins volatility using internal, blockchain data, such as the past prices of Bitcoin and blockchain’s characteristics. Convolutional neural networks (CNN), among other methodologies, have lately been used for automatic feature selection and market forecasting. In this research, we propose a CNN based framework using blockchain features for predicting the direction of Bitcoins volatility from a set of data from various sources. The proposed methodology has been used to predict the next day's direction of movement for Bitcoin on a variety of different variables. The evaluation displays a significant accuracy of 57% in prediction's performance and a mean absolute error (loss) of 43%, a result that suggests CNN's framework significant when predicting Bitcoin's volatility. This research proposes an interpretative approach to derive feature importance, which represents the degree to which an input feature may discriminate between distinct classes, in order to better understand how these networks make their final selections. Moreover, we found that the blockchain’s characteristics that had an impact in the performance of the CNN algorithm were the total value of all transaction outputs per day, the miner’s revenue divided by the number of transactions, the total estimated value in USD of transactions, the miner’s revenue and the total number of confirmed transactions per day.
author2 Kanellopoulos, Michail
author_facet Kanellopoulos, Michail
Κανελλόπουλος, Μιχαήλ
author Κανελλόπουλος, Μιχαήλ
author_sort Κανελλόπουλος, Μιχαήλ
title Predicting bitcoin’s volatility using machine learning
title_short Predicting bitcoin’s volatility using machine learning
title_full Predicting bitcoin’s volatility using machine learning
title_fullStr Predicting bitcoin’s volatility using machine learning
title_full_unstemmed Predicting bitcoin’s volatility using machine learning
title_sort predicting bitcoin’s volatility using machine learning
publishDate 2022
url https://hdl.handle.net/10889/23440
work_keys_str_mv AT kanellopoulosmichaēl predictingbitcoinsvolatilityusingmachinelearning
AT kanellopoulosmichaēl problepsētēsastatheiastoubitcoinchrēsimopoiōntasmēchanikēmathēsē
_version_ 1771297257671360512
spelling nemertes-10889-234402022-10-19T03:36:31Z Predicting bitcoin’s volatility using machine learning Πρόβλεψη της αστάθειας του bitcoin χρησιμοποιώντας μηχανική μάθηση Κανελλόπουλος, Μιχαήλ Kanellopoulos, Michail Machine learning Neural networks Volatility Classification Feature importance Cryptocurrency Μηχανική μάθηση Νευρωνικά δίκτυα Μεταβλητότητα Κατηγοριοποίηση Αξιολόγηση χαρακτηριστικών Κρυπτονόμισμα Being a revolutionary form of financial instrument, Bitcoin's rapid price fluctuations inevitably prompt the query of whether its price can be predicted. This is a crucial question, particularly in light of Bitcoin's brief history and the ease with several factors may have an impact on its price. This study investigates the direction prediction of Bitcoins volatility using internal, blockchain data, such as the past prices of Bitcoin and blockchain’s characteristics. Convolutional neural networks (CNN), among other methodologies, have lately been used for automatic feature selection and market forecasting. In this research, we propose a CNN based framework using blockchain features for predicting the direction of Bitcoins volatility from a set of data from various sources. The proposed methodology has been used to predict the next day's direction of movement for Bitcoin on a variety of different variables. The evaluation displays a significant accuracy of 57% in prediction's performance and a mean absolute error (loss) of 43%, a result that suggests CNN's framework significant when predicting Bitcoin's volatility. This research proposes an interpretative approach to derive feature importance, which represents the degree to which an input feature may discriminate between distinct classes, in order to better understand how these networks make their final selections. Moreover, we found that the blockchain’s characteristics that had an impact in the performance of the CNN algorithm were the total value of all transaction outputs per day, the miner’s revenue divided by the number of transactions, the total estimated value in USD of transactions, the miner’s revenue and the total number of confirmed transactions per day. Όντας μια επαναστατική μορφή χρηματοοικονομικού μέσου, η ταχείες εναλλαγές των διακυμάνσεων της τιμής του Bitcoin αναπόφευκτα προκαλούν το ερώτημα εάν η τιμή του μπορεί να είναι προβλευθεί. Αυτή είναι μια κρίσιμη ερώτηση, ιδιαίτερα υπό το φως της σύντομης πορείας του Bitcoin και την ευκολία με την οποία διάφοροι παράγοντες μπορεί να έχουν αντίκτυπο σε αυτήν τιμή. Αυτή η μελέτη διερευνά την πρόβλεψη κατεύθυνσης της αστάθειας των Bitcoin χρησιμοποιώντας εσωτερικά δεδομένα blockchain, όπως οι προηγούμενες τιμές του Bitcoin και χαρακτηριστικά του blockchain. Τα Convolutional neural networks (CNN), μεταξύ άλλων μεθοδολογιών, έχουν χρησιμοποιηθεί πρόσφατα για την αυτόματη επιλογή χαρακτηριστικών και πρόβλεψη της αγοράς. Σε αυτήν την έρευνα, προτείνουμε ένα πλαίσιο βασισμένο στο CNN που χρησιμοποιεί χαρακτηριστικά blockchain για την πρόβλεψη της κατεύθυνσης της μεταβλητότητας του Bitcoin από ένα σύνολο δεδομένων προερχόμενο από διάφορες πηγές. Η προτεινόμενη μεθοδολογία έχει χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη της κατεύθυνσης της κίνσης της επόμενης ημέρας για το Bitcoin σε μια πληθώρα διαφορετικών μεταβλητών. Η αξιολόγηση εμφανίζει σημαντική ακρίβεια 57% στην απόδοση της πρόβλεψης και mean absolute error (απώλεια) 43%, αποτέλεσμα που υποδηλώνει τη σημασία του πλαισίου του CNN για την πρόβλεψη της αστάθειας του Bitcoin. Αυτή η έρευνα προτείνει μια ερμηνευτική προσέγγιση για την εξαγωγή της σημασίας των χαρακτηριστικών, η οποία αντιπροσωπεύει το βαθμό στον οποίο ένα χαρακτηριστικό εισόδου μπορεί να κάνει διάκριση μεταξύ διαφορετικών τάξεων, προκειμένου να κατανοήσουμε καλύτερα πώς αυτά τα δίκτυα κάνουν τις τελικές τους επιλογές. Επιπλέον, διαπιστώσαμε ότι τα χαρακτηριστικά του blockchain που είχαν αντίκτυπο στην απόδοση του αλγόριθμου των CNN ήταν η συνολική αξία όλων των εκροώντων συναλλαγών ανά ημέρα, τα έσοδα των εξορυκτών διαιρεμένα με τον αριθμό των συναλλαγών, το σύνολο της εκτιμώμενης αξίας σε USD των συναλλαγών, τα έσοδα του εξορύκτη και ο συνολικός αριθμός επιβεβαιωμένων συναλλαγών ανά ημέρα. 2022-10-18T20:07:13Z 2022-10-18T20:07:13Z 2022-09-28 https://hdl.handle.net/10889/23440 en application/pdf