news 2026/9/18 16:59:57

大模型驱动的量化因子自动挖掘与WorldQuant回测优化实战

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张小明

前端开发工程师

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大模型驱动的量化因子自动挖掘与WorldQuant回测优化实战

1. 先搞清楚:为什么用大模型挖时序因子

1.1 因子挖掘这件事的本质

先说个行业里很多人不愿意直说的现实:量化研究员的日常工作,有相当大比例不是在“研究”,而是在“试”。试什么?试因子。你去翻任何一家做实盘的中小量化团队,他们的因子库里可能有几百上千个候选,但真正能稳定上线的,往往只有那几十个。每个因子背后都是无数次的回测、校验、衰减分析,最终活下来的才算数。

我把因子挖掘这件事拆开看,它其实就是三件事的组合:找逻辑、写表达式、做验证。找逻辑,是发现市场上某个可重复的定价异象,比如动量、反转、波动率聚集,这些东西你从金融理论或者盘面观察里能得到;写表达式,是把逻辑翻译成一种机器能计算的数学公式,涉及到时序算子、截面运算、条件组合;做验证,是把表达式放到历史数据上跑一遍,看它的收益、波动、换手、分层单调性。

这三件事里,最耗时间的是“找逻辑”和“写表达式”之间的循环。人脑的惯性很强,你脑子里已有的金融直觉会在不知不觉中限制搜索范围,翻来覆去就在那几类逻辑里打转。这也是为什么现在很多团队开始引入大模型来做因子挖掘——它不解决“哪个因子一定有效”的问题,它解决的是“如何更大范围地、自动地、快速地试错”的问题。

这个话题并不是什么学术界的前沿空谈,而是已经有相当多团队在验证的路线。做法大致是:把历史时序数据切片、把算子库、把回测评价函数交给大模型,让它扮演一个不知疲倦的因子研究员,不断生成候选因子表达式,再通过量化平台回测,把结果反馈回去形成自动优化闭环。整套流程跑通之后,人力从“手动试错”解放出来,变成“设定方向和审核结果”。

1.2 三种范式:手工、遗传程序、大模型

在讲大模型方案之前,有必要把因子的发现方式做一个横向对比,因为很多人一提自动挖因子就想到遗传规划(Genetic Programming),好像这是唯一的路。实际上,现在至少有三条路线:

手工范式。这是绝大多数人的起步方式,也是基本功。研究员基于某些经济学直觉、市场微观结构观察,手写一个表达式,比如动量类因子、均线偏离因子,然后丢到回测平台里看表现。优点是逻辑清晰、可解释性强;缺点是效率低,而且容易陷入“换参数、换窗口、换市场”这种不断在旧思路上打转的循环。说白了,你在用自己的思维惯性给自己设限。

遗传程序范式。这是过去十几年里被反复尝试的自动化方案。核心思路是,把因子表达式看成树形结构,用进化算法去杂交、变异、选择,让表达式种群一代一代地进化。这个方案在学术论文里很多,工程落地上也有效果,但问题同样明显:搜索空间不可控,容易产生大量毫无金融含义的“怪物表达式”;计算资源消耗巨大;而且进化过程本身是个黑盒,一旦结果不理想,你很难干预它往哪个方向走。

大模型范式。这是最近两年才逐渐成熟的路线。它和遗传程序最大的不同在于,大模型在生成表达式时,天然“理解”算子的语义。你给它一组时序算子,比如滚动均值、滚动标准差、时序回归残差,它能组合出类似“价格动量减去波动率调整的均值回归”这种有逻辑含义的表达式;甚至你还可以直接把一段市场状态的文本描述给它,让它基于语义去构造因子。这种带语义约束的搜索,比纯随机的进化搜索要干净得多。

我自己在实际操作中更喜欢把大模型当“创意生成器 + 代码解释器”的结合体:它生成的不是最终的真理,而是高质量的候选池;真正做裁判的是回测平台,是统计指标,不是模型本身。这个定位想清楚,后面所有工程架构都好设计了。

2. 把因子表达空间设计成一个“提示词工程”

2.1 算子库定义:给大模型一套有限元语言

大模型写代码很强,但它不是万能的。如果你直接丢给它一句“帮我生成一个时序因子”,它大概会给你写出一堆 Python + pandas 代码,里面什么 resample、rolling、ewm 满天飞。这些代码在本地 research 环境里也许能跑,但放到具体的量化平台上,比如 WorldQuant BRAIN,它的表达式是有一套独特的语法体系的,不是能直接翻译的。

所以我强烈建议:第一件事,不是调大模型,而是先定义你自己的“算子库”。所谓算子库,就是这个搜索空间里允许出现的所有基本运算单元。它本质上是在给大模型划定边界:你只能在这堆积木里组合,不能自己发明积木。这个边界非常重要,因为它同时决定了三件事:表达式可回测性、可解释性、以及后续的风险可控性。

一个实用的时序因子算子库,我通常分成四类:

  • 基础时序算子:ts_delta(x, d),ts_mean(x, d),ts_stddev(x, d),ts_rank(x, d),ts_corr(x, y, d),ts_cov(x, y, d),ts_zscore(x, d),ts_skewness,ts_kurtosis 等。这类算子负责捕捉单个序列的时间结构。
  • 截面/横截面算子:rank(x),zscore(x),neutralize(x, 行业/市场),winsorize(x) 等。这类算子负责在不同股票之间做相对比较或者风险剔除。
  • 逻辑/条件算子:if_else(condition, x, y),逻辑与、逻辑或、最大值、最小值、abs(x),sign(x) 等。这类算子可以构造非线性、状态切换的逻辑。
  • 衰减/平滑算子:ts_decay_linear(x, d),ts_ma(x, d),ts_weighted_mean 等。这类算子可以把原始信号平滑化,控制换手。

有了这个算子库,大模型的“创作空间”就从一个无边际的 Python 语义空间,压缩到了一个有限维度的表情达意空间。如果拿写作打比方,手工挖因子是自由创作,遗传程序是随机打乱字库里的字,大模型加算子库则像是给定修辞规则下的格律诗创作——限制变多了,但产出的东西至少合规。

这里有一个经验:算子库的维度不要一开始就开得太大。我见过有人一口气给大模型上了 40 多个算子,结果生成出来的因子表达式复杂度暴涨,回测时间也翻了几倍,而且很多组合之间高度相关,实际有效增量很少。我自己的习惯是从 15 到 20 个核心算子起步,跑通闭环之后再逐步扩充。控制的思路永远是小步快跑。

2.2 生成因子的Prompt模板与冷启动

架构上有了约束,接下来要解决的是提示词的设计。这里我直接给出一个我磨合了比较久、实际效果比较稳定的 Prompt 模板,你可以直接参考再按自己的平台语法调整:

你是一名量化研究员,负责在 [WorldQuant BRAIN] 平台上开发 alpha 因子。 平台支持的算子包括:[ts_mean, ts_stddev, ts_delta, ts_rank, ts_corr, ts_zscore, ts_decay_linear, rank, zscore, abs, sign, log, if_else, 逻辑与(and), 逻辑或(or), 最大值(max), 最小值(min)]。 请设计一个日频股票时序量化因子表达式,要求: 1. 使用平台自带的 alpha 表达式语法,不要使用 Python; 2. 表达式要尽量简洁,算子嵌套深度不超过 [5] 层; 3. 优先考虑低换手、逻辑清晰、有经济含义的因子; 4. 尝试一个与已有动量、反转、波动率类因子相关性较低的思路; 5. 给出一个简短的因子逻辑说明,不超过 50 字。 当前时间窗口的标的池为:[某市场全股票]。 请输出三到五个候选表达式。

这个 Prompt 有几个细节值得注意。

第一,不要让它一次性输出太多候选。我试过让它一次输出 20 个,结果质量和重复度都非常差。大模型的生成过程有一种“探索-收缩”的特性,你限制输出数量在 3 到 5 个,它会为了展示多样性而刻意拉开每个因子之间的差异,这反而对构建低相关因子池有帮助。

第二,一定要显式给出算子列表和语法约束。不要相信大模型“知道” WorldQuant 的表达式语法。实测下来,它经常会自作聪明地写np.logpandas.rolling之类的代码进去。你必须告诉它:只允许用这些算子,而且要用平台的表达式语法。如果有人用的话,可以把以前的优秀因子表达式作为 few-shot 示例放进 Prompt 里,效果是立竿见影的,生成合规率能从 50% 直接拉到 90% 以上。

第三,提示词里加入“尝试与已有因子相关性较低”的负向约束。这是很多人容易忽略的一点。大模型有很强的“迎合”倾向,如果你不约束,它会倾向于生成那些在语料里最常见的经典因子变体,比如简单动量、简单反转。加上这个约束之后,它的搜索行为会明显变得更“发散”。实际迭代后期,我就是靠这个东西来不断补足因子池里的低相关维度。

冷启动阶段还有一个加分做法:把因子库里的历史因子(可以是已经失效的)按“表达式 + 回测表现描述”的形式整理成文本,再丢给大模型,让它做“沿着旧因子的边界探索新因子”的任务。这也是一种不用重新训练模型就能持续利用历史经验的方式。

3. 在WorldQuant上搭一个自动回测评估闭环

3.1 WorldQuant回测平台的核心指标怎么看

既然标题里带了 WorldQuant,那必然要说说它那个回测平台。WorldQuant BRAIN 是它对外开放的量化研究平台,里面提供了数据、文档和离线的 Python 仿真环境。很多人跑到上面去挖 alpha 因子,比的就是谁挖出来的因子更贴近“黄金标准”。

在这个平台上,一个候选因子跑完回测之后,你会得到一堆统计指标。新手容易只看 Sharpe,但做自动优化闭环时,你至少要同时盯住这四个:

  • Sharpe(夏普):年化收益除以年化波动。平台上的 Sharpe 通常是扣费前的,所以别把它当实盘预期,它更多是相对排名的坐标。
  • Turnover(换手率):每期组合持仓变化的幅度。这个指标直接关系到实际交易成本。在 BRAIN 上,一个因子的 turnover 如果太高,即使 Sharpe 好看,扣掉手续费之后也大概率不赚钱。
  • Fitness(适应度):这是 BRAIN 里一个综合打分公式,常见的形式是 abs(Sharpe) * sqrt(abs(|Returns| / Turnover)),不同版本公式略有差异。它的核心逻辑是:既要收益,又要收益的稳定性,还要收益对换手的效率。
  • Layered PnL(分层收益):平台会把股票按因子值从高到低分成若干层,看每一层的累计净值。如果分层单调性好(比如第 1 层收益最高、第 5 层最低),说明这个因子的区分度是真实的,而不是靠极少数极端股票撑起来的。

我在自动优化闭环里,通常把 Fitness 作为主要优化目标,同时给 Sharpe、Turnover、分层单调性各设一个硬性门槛。为什么不是直接优化 Sharpe?因为自动搜索过程如果只看 Sharpe,大模型会越来越倾向于生成换手极高的短期均值回归因子——短期回测好看,实盘手续费一扣就原形毕露。加上 turnover 约束之后,搜索到的因子才更接近“可实盘化”的状态。

3.2 自动提交与结果回流

WorldQuant BRAIN 提供离线仿真包,也提供在线 API 接口。日常研究流程里,绝大多数人是在本地 jupyter 环境里写表达式、跑仿真、看结果。但你如果要做“大模型自动优化”,就必须把这个过程工程化、批量化。

我的实现思路大概是这样的:

  1. 大模型生成一批候选表达式(比如 30 个);
  2. 把每个表达式通过平台的 API 提交到仿真环境,设置统一的回测区间、标的池、行业剔除、成本模型;
  3. 批量拉取回测结果,把 Sharpe、Fitness、Turnover、分层收益这些指标解析成结构化数据;
  4. 把“表达式 + 回测结果”组合成一条反馈文本,再喂给大模型,让它根据反馈做下一轮修改;
  5. 循环这个流程,直到因子池达到预期数量或者收敛。

听起来不复杂,但真正跑起来有几个实操细节:

API 速率与额度要提前确认。我记得某些量化平台为了控制负载,对个人账号的每日仿真次数是有限制的。自动优化一轮动辄几十上百次仿真,配额很快就会用光。所以上自动化之前,一定要先确认你的账号额度,以及是否有批量评估(Batch Evaluation)接口。

回测区间要固定。自动优化最怕的就是每次回测的区间不一致。如果第一轮是 2018-2023,第二轮变成了 2020-2024,那所有指标的对比就全乱套了。我在工程里把回测参数(start_date、end_date、region、universe、decay、cost)全部固化成一个配置对象,任何一轮迭代都从这里读取。

结果回流要做成“结构化记录”。不要把回测结果只当作临时量,跑完就丢。每次评估之后,我都会把表达式原文、哈希值、指标、生成模型版本、Prompt 版本一并存入数据库或 CSV。这样一来,整个过程是可追溯的,后面做因子分析、相关性筛选、归因,都有原始素材。

3.3 反馈循环:让大模型读懂回测报告

自动优化的核心不在“生成”,而在“反馈”。大模型能不能有效地改进因子,完全取决于你如何把回测报告转化成它能理解的指令。

这里我踩过一个大坑:最开始我偷懒,直接把回测报告里的 JSON 数据原封不动塞给大模型,然后给它一句“请改进这个因子”。结果它根本不知道该往哪个方向改,产出的新因子和旧因子没什么区别。

后来我把反馈信息做成“诊断式描述”,效果立刻不一样了。一个典型的反馈模板如下:

候选表达式:[表达式原文] 回测评价: - Sharpe = 1.2(目标 > 1.5) - Turnover = 0.35(目标 < 0.3) - Fitness = 0.98(目标 > 1.2) - 分层收益单调性:第1-2层单调性良好,第3层出现明显反转 诊断建议: 1. 换手偏高,建议引入衰减算子或降低条件切换频率; 2. 分层尾部反转,可能是因子在极端值区间失效,建议加入 winsorize 或改用 rank 转换; 3. 因子相关性偏高,建议更换基础算子组合,尝试 ts_corr 或 ts_zscore 类逻辑。 请基于以上诊断,重新生成 3 个改进表达式。

把这个结构化反馈扔给大模型之后,它下一轮的产出质量会有非常明显的提升。为什么?因为你在做一件重要的事:把连续空间的统计指标,映射成了离散的、可操作的修改指令。大模型非常擅长“按指令修改代码”,但并不擅长自己从一堆数字里反推修改方向。这一步映射,就是整个自动优化的“方向盘”。

另外,我还习惯在每个反馈里附带一句“请保留原始逻辑中有效的结构,只做局部修改”。这是为了防止大模型每轮迭代都把表达式整体推翻重写,导致搜索过程在随机游走。局部修改策略下来,每一轮的变化都比较可控,整体优化曲线是平滑上升的。

4. 从平台到实盘的策略化改造

4.1 平台回测与实盘的偏差

说实话,很多人对 WorldQuant 这种平台有个误解:以为在上面跑出来 Sharpe 高的因子,拿到实盘就能赚钱。这个偏差需要认真纠正,否则前期的自动化工程越完善,后期亏钱的可能性反而越大。

平台回测和实盘之间,至少存在这几道鸿沟:

第一,交易成本和滑点。平台回测里的成本模型是统计意义上的,跟你的实际成交价格、冲击成本差得很远。尤其是一些流动性差的票,你的因子信号一旦在榜单尾部,成交价格大概率会对你不利。所以我有一个习惯:任何候选因子在“平台回测→实盘候选”转化时,先做一个带更高成本假设的敏感性测试。如果因子在成本假设翻倍之后 Fitness 掉了一半以上,直接放弃,不纠结。

第二,信号容量。平台回测假设你的资金量是无限小的,可以按收盘价任意成交。实盘里,如果你的策略资金上亿,一个日换手率只有几千万的股票池根本吃不下。这个容量问题,大模型是算不出来的,它只看统计形态。

第三,数据口径差异。平台的数据库通常是经过清洗、复权的。实盘里用的实时行情、财务数据,可能存在缺失、延迟、修订。一个因子如果在平台数据上表现很好,但一到实盘数据上就出现大面积缺失值,那它的“纸上收益”就毫无意义。

所以我的原则很朴素:平台回测是用来做快速筛选和排序的,不是用来做最终决策的。自动优化出来的因子,至少要经过一道“本地独立数据复测”的关卡,我才会考虑给它实盘资金。

4.2 因子组合、风控与更新节奏

单个因子很难直接上实盘,这一点是共识。实际策略层的做法,是把自动优化出来的多个低相关因子组合成一个多因子模型,再进行组合优化和风控。

组合这一步,大模型也能帮上忙。比如你可以把所有候选因子的回测相关性矩阵喂给它,让它基于“低相关 + 高 Fitness”的目标做聚类和精选。大模型在这一步的价值不是算数,而是帮你把枯燥的统计输出组织成直观的“分组逻辑”。不过说句实话,因子权重这一层我更倾向于由传统的组合优化器去算,大模型参与决策容易引入不可控的黑盒偏差。

风控层面,我会在实盘策略里设置这么几道硬约束:

  • 行业中性化和市值中性化:避免因子实际是押注某个行业或市值风格;
  • 单票权重上限:防止组合过度集中在某一只票上;
  • 日换手与成本预算:根据实际成交成本设定当日的换手预算,超过就放弃部分信号;
  • 因子热力图监控:每天检查组合暴露在不同风格因子上的情况,一旦某个维度偏离超过阈值,自动降权。

更新节奏也是一个容易被忽略的点。市场环境是变化的,一个因子今天有效不代表下个月还有效。我自己的策略是每个月定期触发一次“自动优化任务”,让大模型基于最近的市场数据重新生成一批候选因子,再和现有因子池做对比、替换。这种滚动更新的方式,比“挖到几个好因子就永久吃老本”要稳健得多。

5. 常见问题与排查技巧实录

5.1 高频翻车现场

这个流程我跑了大半年,翻车现场见过很多,挑几个最有代表性的问题分享出来,大家可以直接避坑。

问题一:大模型生成的表达式语法合规率低。刚开始跑的时候,合规率可能只有六成左右。它会在表达式里混进 Python 语法、或者调用根本不存在的算子。排查下来,主要原因是我没有在 Prompt 里给出足够明确的算子列表和 few-shot 示例。解决办法前面已经提过:算子列表白名单 + 少样本示例,合规率能到 90% 以上。剩下的 10%,就用错误信息做二次反馈,让它自己修改,比手动改快得多。

问题二:自动优化陷入局部最优。大模型在生成因子时,如果 Prompt 里没有足够的多样性约束,它会非常倾向于生成动量类或者均值回归类的“经典因子”,导致整个因子池的相关性偏高。我的解决办法是:在每轮迭代中,随机采样一部分种子因子作为“扰动源”,例如在 Prompt 里注入“本轮请以成交量分布异常为切入点”,强制它跳出当前搜索区域。

问题三:回测结果大幅波动。有时候同一批因子,连续两天的回测结果差异很大。排查之后发现,很多是数据更新造成的。WorldQuant 这类平台的数据是滚动更新的,你今天跑和明天跑,最后一天的历史数据可能不同,导致评价指标有扰动。解决办法是:在做因子横向对比时,统一使用截止到某个固定日期的历史窗口,并且在数据版本变更后不直接对比新旧结果。

问题四:大模型幻觉出“不存在的算子含义”。它会生成一些语法上正确、但金融含义很奇怪的组合,比如用价格直接除以交易量的上百次方。这类表达式在回测里可能偶尔拿到不错的指标,但它本质上完全不可解释,拿到实盘就是定时炸弹。我在筛选环节会专门加一道“可解释性检查”,让大模型解释每个表达式的经济含义,如果解释不通或者逻辑牵强,直接淘汰。宁可错过一些“看起来很好”的因子,也不给实盘埋雷。

5.2 我给新手的三条建议

最后说三条我个人体会最深的东西,如果你想把“大模型驱动量化因子自动优化”这套东西真正落地,这三条建议比任何代码都重要。

第一,先手动,再自动。不要一上来就搭全套自动化流水线。先用小样本跑通“生成表达式 → 平台回测 → 人工分析反馈 → 再生成”的闭环,哪怕一次只处理三个因子。这一步的核心价值是让你“看见”整个流程中哪些环节最脆弱、哪些反馈信息最有价值。手动跑通两三轮,你再把反馈环节自动化,思路会清晰得多。

第二,大模型是副驾驶,不是飞行员。永远记住,真正决定策略生死的是回测统计、风险控制和资金管理,不是大模型“想到”了什么神奇的表达式。我的经验是:大模型负责提供质疑和灵感,剩下的所有决策,最终都要过一遍传统的统计验证和逻辑审查。如果哪天你开始盲目相信大模型的输出,那离回撤也就不远了。

第三,流程可追溯性是底线。自动优化生成几百个因子之后,你如果说不清每个因子是什么时候、用什么模型版本、在什么数据窗口下生成的,那你根本无法复盘,也无法向任何人解释策略的风险。我强烈建议从第一天就把因子库、Prompt 版本、模型版本、回测参数全部结构化保存。这个习惯初期看起来增加工作量,但到了策略迭代和风控审计阶段,它能救命。

这套从大模型生成、WorldQuant 回测、到实战策略整合的链路,走到最后你会慢慢发现一件事:真正有效率的不是“机器替代人”,而是机器负责不知疲倦地试错,人负责在正确的方向上做判断。我在实际运行中最大的体会是,大模型驱动因子优化这套系统,并不会让你突然挖到“圣杯”因子,但它会持续不断地为你提供一个低成本的、不断更新的候选池。而量化这行,候选池的规模和更新速度,很大程度上决定了你长期活下去的概率。

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