项目名称：基于CTP的期货智能程序化交易系统平台研究
关键词：期货，人工智能，程序化交易，CTP
项目简介：
随着中国金融衍生品市场发展的逐步完善，传统的人工操作交易模式已经逐渐难以适应快速的市场变化和剧烈的行情波动，尤其是在以期货为典型代表的“T+0”市场。本项目旨在开发一套一体化智能期货交易系统，将人工智能技术应用于传统的期货交易系统中使得交易员不仅可以基于该系统实现基础的行情获取及交易命令的发布，同时还可通过该系统的智能化的风险控制、资金管理和策略实施机制实现期货的程序化交易。
项目负责人：秦博士，北京邮电大学（13426137030）
项目实施目的和意义：
期货交易，一种活动或买卖行为过程，是商品生产者为规避风险，从现货交易中的远期合同发展而来。并在价格、利率或汇率波动中产生利益差。历史上，期货交易是在交易大厅通过交易员的口喊价进行的。电子交易中，投资者通过期货公司的电脑系统输入买卖指令，由交易所撮合交易完成。在资本市场，投资者大部分都是亏损的，快的可能几天就爆仓，慢的可能几个月，但是亏损的原因无外乎以下几种：专业知识不够：不能正确的判断行情走势，时间不够精力不够：往往错过好机会，遇上不好的机会，重仓交易：期待快速的盈利和翻本，逆势操作：认为跌了一定会涨，涨了之后一定会跌，亏损加仓：毫无计划带着侥幸加仓，而不是制定好的加仓计划，心里作怪：贪念，死不认错，死不悔改，恋战，信心膨胀等。综合交易平台（Comprehensive Transaction Platform, CTP）,是专门为期货公司开发的一套期货经济业务管理系统，由交易，风险控制和结算三大系统组成。随着社会经济的不断发展，期货交易越来越频繁，基于CTP的期货智能程序化交易系统越来越迫切。为了迎合社会的需要，特地想做CTP的期货智能程序化交易系统。智能交易则融合了计算机技术和投资管理技术，它能够以便捷、快速的优点让投资者进行交易。因为它依靠的是预先设定好的交易程序，当程序判断价格交易量符合预先设定好的范围时，就会预先发出交易指令。在智能交易中，投资者发现交易品种价格存在一定的规律性和随机性时，会根据价格趋势特征和价格点的变化特征来制定交易策略。与此同时，交易中存在的风险也需要进行控制，当发现资金风险时，通过已设定规则来预估风险，精确控制，化解风险，从而达到获利的目的。项目组成员在前期市场调研阶段发现金融衍生品领域的“互联网+”应用在国内市场的应用和普及度水平相对较低，预计其有相当大的市场应用前景。同时，课题组也有相关同学在假期实习期间从事过金融衍生品相关领域的实习工作。因此，结合市场需求、自身知识水平、相关基础知识的经验及兴趣爱好选择申报该课题。
项目实施的目的与意义
程序化交易相对于人为主观判断的交易，具有显著的优势：克服人性贪婪和恐惧的弱点。期货的难点实质是心理因素，心理最稳健的操盘手也有难以克服的心理劣势，而程式化交易通过设计好的风险及资金管理模型，最大程度避免了人为因素的影响。本项目实施的主要目的是协助交易员实现期货产品的自动化交易并最大程度地挖掘潜在的投资机会。通过该智能化交易系统帮助客户进行股市风险评估和判断，智能化分析获得的数据，并且可以让用户在平台上进行自由交易。该项目的完成可以很大程度上解决客户专业知识不够、时间精力不够的问题，同时还可以排除人的心理因素影响，解决了这些外部问题和心理的影响，智能化交易平台可以更为理智的进行分析，从而使用户获得更稳定的、更大程度的收益。
本项目实施的意义：
1）通过风险控制模型，提高对亏损的敏感性，盈利和止损得以有效执行；
2）通过资金管理模型，监测市场流动性，调整下单 频率和保证金量，在盘中实施动态的交易成本控制，同时，组合下单的方式也有效降低了佣金和冲击成本。
3) 实现对市场机会的精细化把握。程序化交易由于采用计算机 来进行运算，因此可以快速的对行情进行研判，进而发出下单 指令，最大程度的提升交易速度和效率。此外，随着资金规模扩大、市场风险不断加剧投资组合中的品种数量越来越多的时候，唯有程序化交易才能把握市场上每一次投资机会，优化组合投资策略。
二、项目方案
1、项目研究背景（国内外的研究现状及研究意义、项目已有的基础，与本项目有关的研究积累和已取得的成绩，已具备的条件，尚缺少的条件及方法等）
国内外研究现状及研究意义
随着我国期货市场功能日益完善，品种的增多和业务创新的快速推进，以及信息技术的飞速发展，新的投资理念被不断引入，程序化交易的发展空间将会越来越广阔。据初步统计，国内股指期货上市之后，程序化交易成交量占总成交量的比例呈逐年上升趋势：从的约2%到的约8%，截止，已经达到约16%。 其一，近年来，国内大中型金融机构、期货公司已经敏锐的捕捉到了程序化交易所带来的领先的投资机遇，纷纷加大力度投资于程序化建设。随着国内的期货市场各品种之间套利机会逐渐增多，投资者对套利套保系统需求，以及期货公司自身商品交易 顾问业务的发展需要，必然会带动程序化交易的发展迈上新的台阶，程序化交易系统也有望成为期货公司的核心竞争力之一。 其二，经过几年的积淀，国内人才培养机制逐渐形成，金融工程、证券期货等学科人才储备逐年递增，海外人才回归，都为我国程序化交易的飞速发展打下了良好的软基础。随着更多投资 者的参与以及投资机构的重视程度提高，在期货程序化研究和实践人员以及国内软件商共同的努力下，程序化交易系统的硬件设施也有了极大的改善。而数量化投资产品的制约将随着国内更多新金融产品的推出而逐渐改善。其三，经过几十年的发展，我国机构投资者的队伍不断壮大，投资基金、私募投资、投资公司、金融机构等成为程序化 交易的生力军队伍，为其发展提供了成熟的市场条件。再则，职业个人投资者伴随中国期货市场的发展已渐渐回归理性，他们对 传统的技术分析、交易理念产生了一定程度的质疑，也将更为科 学、辩证的看待程序化交易这样的市场利器。显而易见，期货程序化交易作为未来期货市场的一个重要发展方向，将更好的为国民经济、中国实体经济的发展、为中国期货市场的更加成熟、更加国际化，为中国把握住商品定价权而服务。目前国内期货程序化交易依然存在以下问题：1.监管当局在完善、明晰程序化交易的监管规定的基础上，逐渐给予其一定程度的“松绑”，促进程序化交易的良性发展。 随着期货市场程序化的进展，对程序化交易的监管也是在不断探索中完善，但是共同秉承的原则应该是有利于中国期货市场的建 设和发展。2.当前我国的程序化交易系统基本上没有经过严格的测试，缺乏具有公信力的安全认证。从保护投资者利益的角度出发，以及金 融市场安全稳定的立场上考虑，除监管部门外，相关信息安全部门 应该共同行动起来，联手建立程序化交易系统安全认证机制。3.国内的交易场所单一、缺乏做市商制度、交易产品简单、交易指令不够完善等现实均不利于程序化的发展。而金融衍生品 的迟迟难以上市也将阻碍程序化交易策略的开展。国内的程序化交易系统发展的较晚，尤其是在期货领域的应用更是少之又少，无论是交易系统的研究还是系统应用等方面的成果都较为匮乏。然而随着中国金融衍生品市场的逐步完善与成熟，市场对程序化交易系统的需求量在逐步的增大，开始出现供不应求的状况。因此，期货程序化交易系统的研究与实践具有一定的理论研究意义，本项目的实施也拥有广阔的市场应用前景。
2、项目研究目标及主要内容
项目研究目标
融合计算机技术和投资管理技术，使期货的交易能够以便捷、快速的优点让投资者进行交易。依靠的是预先设定好的交易程序，当程序判断价格交易量符合预先设定好的范围时，就会预先发出交易指令。在智能交易中，投资者发现交易品种价格存在一定的规律性和随机性时，会根据价格趋势特征和价格点的变化特征来制定交易策略。与此同时，交易中存在的风险也需要进行控制，当发现资金风险时，通过已设定规则来预估风险，精确控制，化解风险，从而达到获利的目的。
主要内容
项目实施的主要内容两个大的方面：其一，基于动态可扩展机制的一体化系统平台的搭建；其二，基于量化交易的期货程序化系统主要功能包括：行情系统、手动交易系统、预约下单功能、简单程序化脚本编制功能。具有可扩展性、精准高效的订单系统、而且有强大的研发团队作为发展的后盾。拥有知识产权，研发团队对该系统的后续构建、维护和升级能够顺利进行。能够利用丰富的历史行情数据，对交易策略进行分析测试，获取测试统计结果、提供多样的资金流图表。可以在模拟交易服务器上进行模拟实盘交易。系统整体结构如图1所示。
概括来说，动态可扩展机制的一体化系统平台分层式设计可以达至：分散关注、松散耦合、逻辑复用、标准定义。一个好的分层式结构，可以使得开发人员的分工更加明确。一旦定义好各层次之间的接口，负责不同逻辑设计的开发人员就可以分散关注，齐头并进。例如UI人员只需考虑用户界面的体验与操作，服务层的设计人员可以仅需关注业务逻辑的设计。每个开发人员的任务得到了确认，开发进度就可以迅速的提高。松散耦合的好处是显而易见的。如果一个系统没有分层，那么各自的逻辑都紧紧纠缠在一起，彼此间相互依赖，谁都是不可替换的。一旦发生改变，则牵一发而动全身，对项目的影响极为严重。降低层与层间的依赖性，既可以良好地保证未来的可扩展，在复用性上也是优势明显。每个功能模块一旦定义好统一的接口，就可以被各个模块所调用，而不用为相同的功能进行重复地开发。进行好的分层式结构设计，统一标准是必不可少的。只有在一定程度标准化的基础上系统才是可扩展的。系统资源管理器控制主界面菜单的示意图如图2所示。
基于量化交易的行情、交易及策略算法
本系统采用上期所提供综合交易平台CTP进行行情及交易相关指令的交互。CTP是上期所专门为期货公司开发的一套期货经济业务管理系统，其由交易，风险控制和结算三大系统组成。基于该平台用户可使用的基本功能包括：行情系统、手动交易系统、预约下单功能等功能。系统的交易平台是基于最底层、最稳定的计算机语言C++语言开发，稳定性好，运行效率高，符合期货交易平台用户使用的特点。行情系统：行情系统为用户提供全方位温馨的行情参考，帮助他们选择适合自己的商品，规避了风险，提高了交易效率。手动交易系统：减少了他们交易的步骤，把以前复杂的操作步骤变得简单起来，操作同时减少了交易人员的使用，较低了运营成本。预约下单功能：预约下单可以帮客户更快的预约完成交易，抢占先机，同时消除他们等待交易的焦虑。系统与CTP平台交互示意图如图3所示。
期货程序化交易系统包括行情数据接收源、交易数据分析、交易策略编制、交易策略执行引擎和交易下单几个部分。
行情数据接收，通过接口连接到行情数据源，使用互联网连接到期货综合交易平台，每500毫秒接收一次获得行情数据，而外盘通过美国期货交易商的标准接口进行连接。所接收的数据包括交易相关的基础数据，有历史交易数据、历史分析数据、实时行情数据和实时分析数据。历史分析数据应包含即使价格、成交量、成交时间、宏观经济数据等，实时行情数据由交易所获得的实时价格用于实时监控市场动态;实时分析数据主要是当天的经济数据如市场情绪、财务绩效等用于用户分析市场行情。交易数据分析，将接收的行情数据通过复杂的计算公式进行统计和整合，获得用户所需的各指标数据。如果指标计算是基于数据周期(K线)，则系统需要行情1CIC数据拼装成数据周期K线，然后可计算开盘价、最高价、收盘价等，制作成格式统一和接口统一的数据，供其它模块调用。交易策略编制和交易策略执行引擎，是本系统的核心模块，用户可以编制投机策略、套利策略模型等。每个交易模型需要包含进出场规则、交易规则、资金配置内根据用户交易思想实现短期或长期期货交易。编制好的交易策略通过策略执行引擎进行解析，系统调用行情数据并读取交易策略语言，当满足交易策略中设置的交易逻辑时，发出下单命令。交易下单系统，执行引擎将策略解析后发出的交易命令集输出给交易下单系统，系统自动化的执行这些交易命令，生成订单，然后将数据传给交易所进行撮合交易，同时生成交易记录和报表。
3、项目创新特色概述
基于QT的插件机制研究并设计设计框架和功能动态可扩展的一体化系统交易平台。集成CTP平台的行情、交易和风控三大主要功能集成于系统平台中，可协助期货交易者通过系统平台完成期货交易的所有功能。以算法插件模块的形式集成金融衍生品常用的趋势和震荡指标于系统平台中。基于Google的TensorFlow开源人工智能框架研究并设计行情智能识别与自动学习系统。
4、项目研究技术路线
项目研究技术路线主要依据以下方针：
金融衍生品基本概念调研：对期货市场、程序化交易策略以及相关交易平台知识进行梳理，为开发期货程序化交易系统奠定理论基础。
需求分析：对期货程序化交易系统进行需求分析，确定系统目标、功能及非功能性需求。相关系统分析员和用户初步了解需求，然后用WORD列出要开发的系统的大功能模块，每个大功能模块有哪些小功能模块，对于有些需求比较明确相关的界面时，在这一步里面可以初步定义好少量的界面。系统分析员深入了解和分析需求，根据自己的经验和需求用WORD或相关的工具再做出一份文档系统的功能需求文档。这次的文档会清楚例用系统大致的大功能模块，大功能模块有哪些小功能模块，并且还例出相关的界面和界面功能。
方案设计：方案设计也称概要设计。概要设计需要对软件系统的设计进行考虑，包括系统的基本处理流程、系统的组织结构、模块划分、功能分配、接口设计、 运行设计、数据结构设计和出错处理设计等，为软件的详细设计提供基础。最终设计并实现适用于期货市场的程序化交易系统。
详细设计：在概要设计的基础上，开发者需要进行软件系统的详细设计。在详细设计中，描述实 现具体模块所涉及到的主要算法、数据结构、类的层次结构及调用关系，需要说明软件系统各个层次中的每一个程序(每个模块或子程序)的设计考虑，以便进行编码和测试。应当保证软件的需求完全分配给整个软件。详细设计应当足够详细，能够根据详细设计报告进行编码。
编码实现：在软件编码阶段，开发者根据《软件系统详细设计报告》中对数据结构、算法分析和模块实现等方面的设计要求，开始具体的编写程序工作，分别实现各模块的功能，从而实现对目标系统的功能、性能、接口、界面等方面的要求。
软件测试：基于功能和性能两个方面测试编写好的系统。交给用户使用，用户使用后一个一个的确认每个功能。
模拟运行：与CTP模拟交易验证。基于上期所的CTP模拟账号，投入基础模拟资金10万元，完成模拟年收益率达到30%的目标。
实盘运行：投入小资金额在实盘进行验证。
详细技术路线如图3所示。
