Neuro-Fuzzy Modeling Techniques in Economics
ISSN 2415-3516
Застосування методів машинного навчання до прогнозування часових рядів криптовалют
Machine learning approach for forecasting cryptocurrencies time series
DOI:
10.33111/nfmte.2019.065
Анотація: Робота присвячена питанням прогнозування короткострокової динаміки часових рядів криптовалют за допомогою методів машинного навчання (ML). Проаналізовано методологічні засади, переваги та недоліки використання ML-алгоритмів при дослідженні фінансових часових рядів.
Проведено прогнозні розрахунки динаміки трьох найбільш капіталізованих криптовалют (Bitcoin, Ethereum, Ripple) на 90-денний часовий горизонт як за допомогою запропонованого методу бінарного авторегресійного дерева (BART), так і з використанням нейронних мереж (багатошарового персептрону, MLP) та ансамблю моделей дерев регресії та класифікації (випадковий ліс, RF). Перевагою побудованих моделей є те, що їх застосування не накладає жорстких обмежень на статистичні властивості досліджуваних часових рядів, при цьому в якості предикторів використовуються лише минулі значення цільової змінної.
Проведено порівняльний аналіз прогностичних властивостей побудованих моделей, згідно з яким усі моделі в цілому достатньо адекватно описують динаміку досліджуваних криптовалют, при цьому похибки прогнозу цін за середньою абсолютною процентною похибкою (MAPE) для моделей BART та MLP склали в середньому 3,5 %, а для моделі RF — в межах 5 %.
Проведені комп’ютерні експерименти підтвердили доцільність застосування розглянутих ML моделей для задач короткострокового прогнозування фінансових часових рядів. Побудовані моделі та їх ансамблі можуть бути покладені в основу алгоритмів для автоматизованих торгових систем, призначених для інтернет-трейдінгу.
Abstract: This paper is devoted to the problems of the short-term forecasting cryptocurrencies time series using machine learning approach. The methodological principles, advantages and disadvantages of using ML-algorithms in the study of financial time series are analyzed.
The 90-day time horizon of the three most capitalized cryptocurrencies (Bitcoin, Ethereum, Ripple) dynamics has been estimated both using the proposed Binary Autoregressive Tree model (BART), and Neural Networks (Multilayer Perceptron, MLP) and an ensemble of Classification and Regression Trees models (Random Forest, RF). The built models have such advantages as their application does not impose strict limitation on the statistical properties of the studied time series, with only past values of the target variable being used as predictors.
Comparative performance of the predictive ability of the constructed models is carried out, according to which all the models adequately describe the dynamics of the cryptocurrencies. Price forecast errors calculated by the MAPE for the BART and MLP models were on average 3.5 %, and for RF model — within 5 %.
Computer experiments have confirmed the feasibility of using proposed ML-models for the short-term forecasting of financial time series. The constructed models and their ensembles can become the basis for the algorithms for automated trading systems for online trading.
Ключові слова: машинне навчання, модель бінарного авторегресійного дерева, випадковий ліс, нейронна мережа, короткострокове прогнозування, криптовалюта, фінансовий часовий ряд
Key words: machine learning, binary autoregressive tree model, regression and classification tree ensemble, neural network, short-term forecasting, cryptocurrency, financial time series
УДК: 519.868:339.92
UDC: 519.868:339.92
JEL: C53 C63 G10
To cite paper
In APA style
Derbentsev, V., Velykoivanenko, H., & Datsenko, N. (2019). Machine learning approach for forecasting cryptocurrencies time series. Neuro-Fuzzy Modeling Techniques in Economics, 8, 65-93. http://doi.org/10.33111/nfmte.2019.065
In MON style
Дербенцев В., Великоіваненко Г.І., Даценко Н. Застосування методів машинного навчання до прогнозування часових рядів криптовалют. Нейро-нечіткі технології моделювання в економіці. 2019. № 8. С. 65-93. http://doi.org/10.33111/nfmte.2019.065 (дата звернення: 16.02.2026).
With transliteration
Derbentsev, V., Velykoivanenko, H., Datsenko, N. (2019) Zastosuvannia metodiv mashynnoho navchannia do prohnozuvannia chasovykh riadiv kryptovaliut [Machine learning approach for forecasting cryptocurrencies time series]. Neuro-Fuzzy Modeling Techniques in Economics, no. 8. pp. 65-93. http://doi.org/10.33111/nfmte.2019.065 [in Ukrainian] (accessed 16 Feb 2026).
# 8 / 2019
Download Paper
866
Views
178
Downloads
2
Cited by
- CNBC. (2018, July 9). Top Economists Stiglitz, Roubini and Rogoff Renew Bitcoin Doom Scenarios. Retrieved from https://www.cnbc.com/2018/07/09/nobel-prize-winning-economist-joseph-stiglitz-criticizes-bitcoin.html
- Selmi, R., Tiwari, A., & Hammoudeh, S. (2018). Efficiency or speculation? A dynamic analysis of the Bitcoin market. Economic Bulletin, 38(4), 2037–2046.
- Cheah, E., & Fry, J. (2015). Speculative bubbles in Bitcoin markets? An empirical investigation into the fundamental value of bitcoin. Economic Letters, 130, 32–36.
- Ciaian, P., Rajcaniova, M., & Kancs, D. (2016). The economics of BitCoin price formation. Applied Economics, 48(19), 1799–1815.
- Catania, L., & Grassi, S. (2017). Modelling Crypto-Currencies Financial Time-Series. CEIS Research Paper, 15(8), 1–39. Retrieved from https://ideas.repec.org/p/rtv/ceisrp/417.html
- Flach, P. (2012). Machine Learning: The Art and Science of Algorithms that Make Sense of Data. Cambridge, UK: Cambridge University Press.
- Bontempi, G., Taieb, S., & Borgne, Y. (2013). Machine Learning Strategies for Time Series Forecasting. In: M. A. Aufaure, & E. Zimányi (Eds.), Business Intelligence. eBISS 2012. Lecture Notes in Business Information Processing, 138 (pp. 62–77). Berlin, Heidelberg, Germany: Springer-Verlag. DOI: 10.1007/978-3-642-36318-4_3
- Persio, L., & Honchar, O. (2018). Multitask machine learning for financial forecasting. International Journal of Circuits, Systems and Signal Processing, 12, 444–451.
- Boyacioglu, M., & Baykan, O.K. (2011). Predicting direction of stock price index movement using artificial neural networks and support vector machines: The sample of the Istanbul Stock. Exchange Expert Systems with Applications, 38(5), 5311–5319.
- Matviychuk, A. V. (2007). Modeliuvannia ekonomichnykh protsesiv iz zastosuvanniam metodiv nechitkoi lohiky. Kyiv, Ukraine: KNEU [in Ukrainian]
- Okasha, M. K. (2014). Using Support Vector Machines in Financial Time Series Forecasting. International Journal of Statistics and Applications, 4(1), 28–39. DOI: 10.5923/j.statistics.20140401.03
- Varghade, P., & Patel, R. (2012). Comparison of SVR and Decision Trees for Financial Series Prediction. International Journal on Advanced Computer Theory and Engineering, 1(1), 101–105.
- Kumar, M. (2006). Forecasting Stock Index Movement: A Comparison of Support Vector Machines and Random Forest. SSRN Working Paper. Indian Institute of Capital Markets 9th Capital Markets Conference Paper, 1–16. DOI: 10.2139/ssrn.876544
- Hitam, N. A., & Ismail, A. R. (2018). Comparative Performance of Machine Learning Algorithms for Cryptocurrency Forecasting, ResearchGate, 1–11. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/327415267
- Akyildirim, E., Goncuy, A., & Sensoy, A. (2018). Prediction of Cryptocurrency Returns using Machine Learning, ResearchGate, 1–28. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/329322600
- Yao, Y., Yi, J., Zhai, S., Lin, Y., Kim, T., Zhang, G., & Lee, L. Y. (2018). Predictive Analysis of Cryptocurrency Price Using Deep Learning. International Journal of Engineering & Technology, 7(3.27), 258–264. DOI: 10.14419/ijet.v7i3.27.17889
- Alessandretti, L., ElBahrawy, A., Aiello, L., & Baronchelli, A. (2018). Anticipating Cryptocurrency Prices Using Machine Learning. Complexity, 2018, 1–16. DOI: 10.1155/2018/8983590
- Breiman, L., Friedman, H., Olshen, R. A., & Stone, C. J. (1984). Classification and Regression Trees. Belmont, NJ: Wadsworth International Group.
- Breiman, L. (2001). Random Forests. Machine Learning, 45, 5–32. DOI: 10.1023/A:1010933404324
- Datsenko, N.V. (2018). Zastosuvannia derev klasyfikatsii ta rehresii do prohnozuvannia chasovykh riadiv finansovykh instrumentiv. Vcheni zapysky. Seriia Ekonomiko-matematychni metody (Scientific notes. Series of Economic and Mathematical Methods), 19, 169-181 [in Ukrainian]
- Derbentsev, V., Datsenko, N., Stepanenko, O., & Bezkorovainyi, V. (2019). Forecasting Cryptocurrency Prices Time Series Using Machine Learning. CEUR Workshop Proceedings, 2422, 320–334. Retrieved from http://ceur-ws.org/Vol-2422/paper26.pdf
- Yahoo Finance. (2019). Stock Market. Retrieved from https://finance.yahoo.com

