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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49999| ORCID: | http://orcid.org/0009-0005-0625-943X |
| Tipo do documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| Título: | Um algoritmo genético transgênico para otimização de hiperparâmetros de redes long short-term memory aplicado à previsão de preços de café arábica |
| Título(s) alternativo(s): | A transgenic genetic algorithm for hyperparameter optimization of long short-term memory networks applied to arabica coffee price forecasting |
| Autor(es): | Magalhães, Lynyker Carvalho de Oliveira |
| Primeiro orientador: | Amaral, Laurence Rodrigues do |
| Primeiro coorientador: | Carneiro, Murillo Guimarães |
| Primeiro membro da banca: | Freitas, Joslaine Cristina Jeske de |
| Segundo membro da banca: | Tinoco, Claudiney Ramos |
| Resumo: | A previsão de séries temporais financeiras constitui um desafio devido à elevada vola- tilidade, 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 pre- ditiva, 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 Gené- tico 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 finan- ceira por meio de backtesting. Os resultados demonstraram que a otimização evolutiva automatizou de forma eficaz a seleção de hiperparâmetros, produzindo arquiteturas com- petitivas e evidenciando que diferentes frequências temporais demandam configurações distintas. Observou-se ainda que melhorias nas métricas preditivas não implicam neces- sariamente 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 hiper- parâmetros 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 vo- latility, 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 ba- seline 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 se- arch dynamics for promising hyperparameter configurations. Experiments were conducted using historical closing prices of Arabica coffee futures contracts (KC=F) considering th- ree 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 hyperpa- rameter selection, producing competitive neural architectures and showing that different temporal resolutions require distinct configurations. Furthermore, improvements in pre- dictive 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 architec- tural efficiency. It is concluded that the proposed methodology represents a promising approach for automatic LSTM hyperparameter optimization, contributing to the advan- cement of evolutionary optimization applied to Artificial Intelligence and financial time series forecasting. |
| Palavras-chave: | 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 |
| Área(s) do CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO |
| Assunto: | Computação |
| País: | Brasil |
| Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Programa: | Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação |
| Referência: | MAGALHÃES, Lynyker Carvalho de Oliveira. Um algoritmo genético transgênico para otimização de hiperparâmetros de redes long short-term memory aplicado à previsão de preços de café arábica. 2026. 228 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.11040. |
| Identificador do documento: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.11040 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49999 |
| Data de defesa: | 30-Jul-2026 |
| Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS): | ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação. |
| Aparece nas coleções: | DISSERTAÇÃO - Ciência da Computação |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| AlgoritmoGenéticoTransgênico.pdf | Dissertação | 14.99 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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