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ORCID:  http://orcid.org/0009-0005-0625-943X
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Previsão de preços de fechamento do café arábica no mercado financeiro utilizando redes neurais LSTM otimizadas por algoritmos genéticos transgênicos
Alternate title (s): Forecasting arabica coffee closing prices in the financial market using LSTM neural networks optimized by transgenic genetic algorithms
Author: Magalhães, Lynyker Carvalho de Oliveira
First Advisor: Amaral, Laurence Rodrigues do
Second coorientator: Carneiro, Murillo Guimarães
First member of the Committee: Freitas, Joslaine Cristina Jeske de
Second member of the Committee: Tinoco, Claudiney Ramos
Summary: A previsão de séries temporais financeiras constitui um desafio devido à elevada volatilidade, à não linearidade e à complexidade inerentes aos mercados. Nesse contexto, esta dissertação investiga a utilização de redes neurais Long Short-Term Memory (LSTM) para a previsão dos preços de fechamento dos contratos futuros de café arábica, tendo como principal objetivo analisar a contribuição da otimização automática de hiperparâmetros por algoritmos evolutivos para a construção de modelos capazes de conciliar qualidade preditiva, desempenho financeiro e custo computacional. Para isso, foram comparadas três abordagens: uma LSTM com hiperparâmetros fixos, uma LSTM otimizada por Algoritmo Genético (LSTM-AG) e uma LSTM otimizada por uma adaptação do Algoritmo Genético Transgênico (LSTM-AGT). A metodologia proposta incorpora um histórico genético probabilístico e quatro módulos transgênicos ao processo evolutivo, visando modificar a dinâmica da busca por configurações promissoras. Os experimentos foram realizados utilizando preços históricos dos contratos futuros de café arábica (KC=F), considerando as granularidades temporais de quatro horas, diária e semanal. A avaliação contemplou métricas estatísticas de previsão, análise da convergência e da diversidade populacional, complexidade arquitetural, custo computacional, eficiência arquitetural e validação financeira por meio de backtesting. Os resultados demonstraram que a otimização evolutiva automatizou de forma eficaz a seleção de hiperparâmetros, produzindo arquiteturas competitivas e evidenciando que diferentes frequências temporais demandam configurações distintas. Observou-se ainda que melhorias nas métricas preditivas não implicam necessariamente melhor desempenho financeiro, reforçando a importância de uma avaliação integrada entre precisão estatística, desempenho financeiro, complexidade arquitetural e custo computacional. A adaptação do AGT mostrou-se competitiva na geração de arquiteturas estruturalmente mais compactas, preservando a diversidade populacional e produzindo modelos com elevada eficiência arquitetural. Conclui-se que a metodologia proposta representa uma alternativa promissora para a otimização automática de hiperparâmetros de redes LSTM, contribuindo para o avanço da otimização evolutiva aplicada à Inteligência Artificial e à previsão de séries temporais financeiras.
Abstract: Financial time series forecasting remains a challenging problem due to the high volatility, nonlinearity, and complexity of financial markets. This dissertation investigates the use of Long Short-Term Memory (LSTM) neural networks to forecast Arabica coffee futures closing prices, aiming to analyze the contribution of evolutionary hyperparameter optimization to the development of models capable of balancing predictive performance, financial performance, and computational cost. Three approaches were compared: a baseline LSTM with fixed hyperparameters, an LSTM optimized by a Genetic Algorithm (LSTM-GA), and an LSTM optimized by an adapted Transgenetic Genetic Algorithm (LSTM-TGA). The proposed methodology incorporates a probabilistic genetic history and four transgenetic modules into the evolutionary process in order to modify the search dynamics for promising hyperparameter configurations. Experiments were conducted using historical closing prices of Arabica coffee futures contracts (KC=F) considering three temporal resolutions: 4-hour, daily, and weekly. Model evaluation included predictive accuracy metrics, convergence and population diversity analyses, architectural complexity, computational cost, architectural efficiency, and financial validation through backtesting. The results demonstrate that evolutionary optimization effectively automated hyperparameter selection, producing competitive neural architectures and showing that different temporal resolutions require distinct configurations. Furthermore, improvements in predictive performance were not necessarily associated with superior financial performance, highlighting the importance of an integrated evaluation involving predictive accuracy, financial performance, architectural complexity, and computational cost. The adapted TGA proved to be a competitive optimization strategy by generating structurally simpler architectures, preserving population diversity, and producing models with high architectural efficiency. It is concluded that the proposed methodology represents a promising approach for automatic LSTM hyperparameter optimization, contributing to the advancement of evolutionary optimization applied to Artificial Intelligence and financial time series forecasting.
Keywords: Previsão de Séries Temporais
Time Series Forecasting
Redes Neurais LSTM
Long Short-Term Memory (LSTM)
Algoritmos Evolutivos
Evolutionary Algorithms
Algoritmo Genético Transgênico
Transgenetic Genetic Algorithm
Mercado Financeiro
Financial Market
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Subject: Computação
Redes neurais (Computação)
Café - Cultivo
Preços agrícolas
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Quote: MAGALHÃES, Lynyker Carvalho de Oliveira. Previsão de preços de fechamento do café arábica no mercado financeiro utilizando redes neurais LSTM otimizadas por algoritmos genéticos transgênicos. 2026. 228 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.620.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.620
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49970
Date of defense: 30-Jul-2026
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Ciência da Computação

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