尝鲜！微软首个AI量化投资开源平台Qlib上手体验！

近日，微软亚洲研究院正式发布了业内首个AI量化投资开源平台Qlib，发布一个月以来已经在GitHub收获2.3k+star！

值得关注的一点就是这套量化系统的框架分为多层，每层由多个松散耦合的模块组成，因此每个模块用户都可以自行修改、定制、使用，如下图所示

通过这样的方式，可以让用户更快的了解整个工作流程，并灵活的进行调整，同时也支持在线和离线两种模式，嗯，本地取数据、本地跑策略，隐私上也有一定的提升。

更多的宣传点，本文不再过多介绍，下面将从用户使用的角度讲解如何安装配置Qlib并构建一个量化交易模型。

安装

安装Qlib其实和其他第三方库安装类似，但毕竟要跑模型，并且依赖较多，所以可能会由于不同机器环境的问题，导致不同的错误，首先还是尝试直接pip安装

pip install pyqlib

当然我建议从GitHub上把源码拉下来安装

git clone https://github.com/microsoft/qlib.git && cd qlib
pip install .

我分别在macOS Big Sur和centos7下测试，在配置anaconda环境下，均出现不同的报错，如果出现任何类似如下报错

Failed building wheel for xxx

command 'x86_64-apple-darwin13.4.0-clang' failed with exit status 254

大概率是gcc编译出现问题，可以先在shell中用gcc -v查看gcc的版本信息，之后在mac下可以尝试检查Xcode是否安装并升级GCC版本之后尝试如下代码

export CC=gcc
export CXX=g++

如果提示任何与PyYAML包安装失败相关的报错，可以尝试自己手动卸载sudo pip uninstall PyYAML这个包再重新安装。

为了更好的使用，我们还需要安装配置好redis并启动，此处不做更多讲解，同时一定要注意，对照requires.txt，将版本不对的包进行升级，我就是由于pandas和numpy版本过低，导致无法启动，最后联系开发者才发现问题！

总之安装过程中，可能会出现不同的问题，我们只要耐下心来，仔细阅读报错代码，一点一点解决，总能成功安装好。

配置数据

下载与初始化

在安装好pyqlib后，我们还需要准备数据，官方提供了从Yahoo Finance爬数据的方法，可以在命令行进入之前从GitHub拉下来的文件夹后执行如下命令

python scripts/get_data.py qlib_data --target_dir ~/.qlib/qlib_data/cn_data --region cn

等待一会即可，之后我们可以进入~/.qlib/qlib_data/目录下检查数据是否被正确存储

在搞定数据之后，在使用之前还需要进行初始化，进入Python后执行如下命令

import qlib
# region in [REG_CN, REG_US]
from qlib.config import REG_CN
provider_uri = "~/.qlib/qlib_data/cn_data"  # target_dir
qlib.init(provider_uri=provider_uri, region=REG_CN)

数据查询

在上一步我们成功下载并配置好数据之后，现在可以进行一些基本的查询，我们可以启动jupyter notebook，首先还是初始化

import qlib
qlib.init(provider_uri='~/.qlib/qlib_data/cn_data')

之后可以像pandas一样，创建指定格式的时间序列

from qlib.data import D
D.calendar(start_time='2010-01-01', end_time='2017-12-31', freq='day')[:5]

提取指定时间范围内沪深300的股票代码

instruments = D.instruments(market='csi300')
D.list_instruments(instruments=instruments, start_time='2010-01-01', end_time='2017-12-31', as_list=True)[:20]

也可以根据名称动态过滤加载数据

更多有关数据查询的操作本文就不再一一示例，感兴趣的话可以查阅官方数据API！

工作流

基本介绍

现在，终于来到最核心的部分——workflow，我们只需要在工作流中构建数据集，训练模型，回测和评估，之后就可以使用qrun自动运行整个工作流程，并在jupyter notebook中给出图形报告分析。

在一个完整的工作流中应包含以下几个部分

“
数据
加载数据
处理数据
数据切片
模型
训练与推导
保存与加载
评价
预测信号分析
回测
”

下面我们来看一个完整的最典型的工作流部分代码，之后进行解读

qlib_init:
    provider_uri: "~/.qlib/qlib_data/cn_data"
    region: cn
market: &market csi300
benchmark: &benchmark SH000300
data_handler_config: &data_handler_config
    start_time: 2008-01-01
    end_time: 2020-08-01
    fit_start_time: 2008-01-01
    fit_end_time: 2014-12-31
    instruments: *market
port_analysis_config: &port_analysis_config
    strategy:
        class: TopkDropoutStrategy
        module_path: qlib.contrib.strategy.strategy
        kwargs:
            topk: 50
            n_drop: 5
    backtest:
        verbose: False
        limit_threshold: 0.095
        account: 100000000
        benchmark: *benchmark
        deal_price: close
        open_cost: 0.0005
        close_cost: 0.0015
        min_cost: 5
task:
    model:
        class: LGBModel
        module_path: qlib.contrib.model.gbdt
        kwargs:
            loss: mse
            colsample_bytree: 0.8879
            learning_rate: 0.0421
            subsample: 0.8789
            lambda_l1: 205.6999
            lambda_l2: 580.9768
            max_depth: 8
            num_leaves: 210
            num_threads: 20
    dataset:
        class: DatasetH
        module_path: qlib.data.dataset
        kwargs:
            handler:
                class: Alpha158
                module_path: qlib.contrib.data.handler
                kwargs: *data_handler_config
            segments:
                train: [2008-01-01, 2014-12-31]
                valid: [2015-01-01, 2016-12-31]
                test: [2017-01-01, 2020-08-01]
    record:
        - class: SignalRecord
        module_path: qlib.workflow.record_temp
        kwargs: {}
        - class: PortAnaRecord
        module_path: qlib.workflow.record_temp
        kwargs:
            config: *port_analysis_config

现在我们来看一下这部分代码，读懂最简单的之后才方便后面构建自己的模型。

初始化

首先是初始化部分,和之前一致，主要是对数据进行配置，

qlib_init:
    provider_uri: "~/.qlib/qlib_data/cn_data"
    region: cn
    market: &market csi300
    benchmark: &benchmark SH000300

provider_uri是数据存放位置，region代表地区

cn表示Qlib将以中国股票模式初始化
us表示Qlib将以美国股票模式初始化

market参数指定市场为沪深300

接下来一直到task之前，就是对数据、资产、策略等信息的详细配置，这部分和大多数量化平台的方法类似，本文不做过多叙述。

任务task

现在来到最关键的部分task，其中包含三个不同的主要参数Model，Dataset和Record。

在model中我们需要指定使用的模型及相关参数

model:
    class: LGBModel
    module_path: qlib.contrib.model.gbdt
    kwargs:
        loss: mse
        colsample_bytree: 0.8879
        learning_rate: 0.0421
        subsample: 0.8789
        lambda_l1: 205.6999
        lambda_l2: 580.9768
        max_depth: 8
        num_leaves: 210
        num_threads: 20

在dataset部分中，需要指定数据来源已经数据如何切分成训练集、测试集等

dataset:
    class: DatasetH
    module_path: qlib.data.dataset
    kwargs:
        handler:
            class: Alpha158
            module_path: qlib.contrib.data.handler
            kwargs: *data_handler_config
        segments:
            train: [2008-01-01, 2014-12-31]
            valid: [2015-01-01, 2016-12-31]
            test: [2017-01-01, 2020-08-01]

最后是record部分，它主要负责跟踪训练过程和结果，并记录相关重要的指标信息，方便之后进行展示与评估，下面是record的配置模版

record:
    - class: SignalRecord
      module_path: qlib.workflow.record_temp
      kwargs: {}
    - class: PortAnaRecord
      module_path: qlib.workflow.record_temp
      kwargs:
        config: *port_analysis_config

现在只需要将以上代码保存为configuration.yaml，并进入对应目录下执行以下命令

qrun configuration.yaml

就可以执行我们的策略。以上每一个部分的详细配置在官方文档中都非常丰富的介绍与示例，本文不再过多介绍，感兴趣的读者可以自己查阅！

启动

运行单个模型

在写完模型之后，启动方式一共有三种：

“
使用Qilb内置的qrun运行上面的workflow
参考examples中workflow_by_code脚本，在Notebook中执行
参考run_all_model.py，写一个Python脚本，从命令行中使用python run_all_model.py --models=lightgbm执行
”

运行多个模型

在Qlib中，我么可以使用run_all_model.py运行多个模型进行多次迭代，不过当前只能在Linux下执行，并且该脚本将为每个模型创建一个唯一的虚拟环境，并在训练后删除该环境。使用如下命令即可执行

python  run_all_model。py  10

一个例子

最后，让我们运行一个官方提供的示例策略，位置于examples目录下可以看到，官方对常见的算法都提供了示例代码，我们选择跑一个LightGBM，在命令行执行

qrun /Users/liuhuanshuo/Downloads/qlib-main/examples/benchmarks/LightGBM/workflow_config_lightgbm_Alpha158.yaml

启动瞬间，风扇就开始转了
经过一段时间等待后，终端会打印出执行过程中的关键参数与一些日志，除了命令行输出的这些信息之外，更多的过程信息会被写入主目录下的workflow_by_code.ipynb，我们启动Jupyter Notebook看一下

可以看到，模型建立、执行、预测等全部内容都已经准备好了，我们只需要按照顺序执行一遍，就能看到更丰富的报告，比如回测、回报率、信息指数等

以上只是部分过程(结果)，实际给出的评估指标非常多，并且全部用plotly进行可视化，可以进行交互式查看！

离线模式

Qib的另一个特点是可以部署为离线或者在线模式，默认是使用离线模式启动，在此模式下，数据将在本地部署。如果使用在线模式，数据将会部署在服务器，根据官方文档，使用在线模式会有以下好处

集中管理数据。用户不必管理不同版本的数据
减少缓存占用
使数据可以通过远程方式访问

这一块我没有具体研究，毕竟Qlib和其他量化平台相比，支持离线模式就很香了，如果想进一步学习可以查阅官方文档。

本文的分享就到此为止，其实自发布以来关于Qlib的评价目前也褒贬不一，但AI量化注定是趋势，大家可以自己上手体验一下方能做出对比与选择！