I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   3 7 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 2 5 ,   p p .   1 96 4 ~ 1 97 5   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 3 7 . i 3 . pp 1 96 4 - 1 97 5           1964     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   Foreca sting  bit co in price  f luc tuatio ns: a tim e series  ana ly sis   a ppro a ch f o r pre dictive  mo delling       Am ine Ba t s i 1 , 2 ,  M o ha m ed  B i niz 1 , 3 ,   Ra chid E l A y a chi 1 , 2   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   La b o r a t o r y   TI A D ,  F a c u l t y   o f   S c i e n c e s  a n d   Te c h n i c s,   S u l t a n   M o u l a y   S l i ma n e   U n i v e r si t y ,    B e n i   M e l l a l ,   M o r o c c o   2 F a c u l t y   o f   S c i e n c e s  a n d   Te c h n i c s ,   S u l t a n   M o u l a y   S l i m a n e   U n i v e r s i t y ,  B e n i   M e l l a l ,   M o r o c c o   3 F a c u l t y   o f   P o l y d i s c i p l i n a r y ,  S u l t a n   M o u l a y   S l i ma n e   U n i v e r si t y ,   B e n i   M e l l a l ,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   11 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Sep   28 ,  2 0 2 4   Acc ep ted   Oct   7 ,   2 0 2 4       Th e   re c e n t  flu c tu a ti o n s  in   t h e   p r ice   o f  Bit c o in ,   m a rk e d   b y   b o th   s ig n ifi c a n t   in c re a se s  a n d   su b se q u e n t  d e c re a s e s,  h a s  a tt ra c ted   m e d ia   a n d   p u b li c   a tt e n ti o n .   Co n se q u e n tl y ,   m a n y   re se a rc h e rs  h a v e   e x p l o re d   v a rio u s  fa c to rs  i n flu e n c i n g   Bit c o in ’ s  p rice   a n d   t h e   u n d e rly i n g   p a tt e r n s  o f  it s  flu c tu a ti o n s.  Th is  p a p e r   a ims   to   p re d ict  a n d   a n a ly se s   th e   f a c to rs  a ffe c ti n g   Bit c o i n ’ s  p rice   b y   c re a ti n g   a   u n i q u e   d a tas e t  wit h   n e a rly   4 0   fe a tu re s  a n d   d e riv i n g   two   c h il d   d a tas e ts   u sin g   c o rre latio n   a n d   m u t u a l  i n fo rm a ti o n   a s  fe a tu re   se lec ti o n   t e c h n iq u e s.   Ad d it i o n a ll y ,   we   train   m a c h in e   l e a rn in g   m o d e ls,   i n c lu d in g   li n e a r  re g re ss io n   (LR),   e x trem e   g ra d ien t   b o o sti n g   (XG Bo o st),   s u p p o rt   v e c to r   r e g re ss io n   (S VR),  F a c e b o o k   P ro p h e t  ( F B   P ro p h e t),   a n d   b id i re c ti o n a l  g a ted   re c u rre n t   uni t   (BI - G RU),  to   p re d ict  Bit c o in ’ s  n e x t - d a y   p rice .   T h e   m o d e l ’ s  p e rfo rm a n c e   is  e v a lu a ted   u sin g   m e a n   sq u a re   e rro r  (M S E),   m e a n   a b so lu te   e rro r  (M AE),   m e a n   a b so lu te  p e rc e n tag e   e rro r  (M APE ),   a n d   R2   s c o re   m e tri c s.  Ou r  fin d i n g s  i n d ica te  th a t  m a c h in e   lea rn in g   tec h n iq u e s  a re   e ffe c ti v e   in   p re d ictin g   Bit c o in ’ s  p rice   a n d   c o u l d   b e   v a lu a b le  fo r   in v e sto rs  se e k in g   t o   m a x imiz e   p ro fit s.   K ey w o r d s :   B itco in   C r y p to cu r r e n cies   Featu r e  s elec tio n   Fo r ec asti n g   Ma ch in e  lear n in g   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Am in e  B atsi   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce   L ab o r ato r y   T I AD,   Facu lty   o f   Scien ce s   an d   T ec h n ics   Su ltan   Mo u lay   Sli m an e  Un iv e r s ity   B en i M ellal,   Mo r o cc o   E m ail:  b atsi am in e@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   B itco in ,   estab lis h ed   as  a  d ec en tr alize d   d ig ital  cu r r en cy   in   2 0 0 8   b y   th e  p s eu d o n y m o u s   f ig u r e  Sato s h i   Nak am o to ,   r e v o lu tio n ized   th e   f in an cial  lan d s ca p e  with   its   in n o v ativ e  f r am ewo r k   o u tlin ed   in   th e  p ap er   titl ed   “ B itco in :  a  p ee r - to - p ee r   ( P 2 P)  elec tr o n ic   ca s h   s y s tem ”   [ 1 ] .   As  a  c r y p t o cu r r e n cy ,   B itco in   r elies  o n   cr y p to g r ap h ic  tech n iq u es  f o r   s ec u r ity   [ 2 ] ,   o p er ates  in d ep e n d en tly   o f   g o v er n m en tal  o r   f in an cial  co n tr o l,  an d   h as  b ec o m e  r e n o wn e d   f o r   its   in h er en t  v o latilit y   [ 3 ] ,  [ 4 ] .   T h e  p r im ar y   ch allen g e  i n   p r e d ic tin g   B itco in   p r ices  lies   in   its   m ar k et  d y n am ics,  ch ar ac ter ized   b y   r ap id   an d   s u b s tan tial   p r ice  m o v em e n ts   with in   s h o r t  tim e  f r am es.   As  a  r elativ ely   n ew  a n d   v o lat ile  ass et  class ,   B itco in ’ s   p r ice  f o r ec asti n g   is   co m p licated   b y   n u m er o u s   f ac t o r s ,   in clu d in g   tech n o lo g ical  a d v an ce m en ts ,   g o v er n m e n t  s u p p o r t   an d   r eg u latio n   [ 5 ] ,   s o cio ec o n o m ic  c h an g es   [ 6 ] ,  s h if ts   in   in v esto r   s en tim en t   [ 7 ] ,   an d   th e   im p ac t o f   ev en ts   lik e  th e  C OVI D - 1 9   p an d em i c   [ 8 ] ,  [ 9 ] .   I n   th e  d o m ain   o f   cr y p to cu r r en cy   m ar k et  p r e d ictio n   [ 1 0 ] ,   b o t h   d ee p   lear n in g   an d   tr ad itio n a l  m ac h in e  lear n in g   m o d els   h av e  b ee n   em p lo y ed .   Sig n if ica n t  co n tr ib u ti o n s   in clu d e  m u lti - lay er   p e r ce p tr o n s   ( ML Ps )   [ 1 1 ] ,  wh ich   h av e   d em o n s tr ated   s u cc ess   in   ca p tu r in g   co m p lex   p atter n s   in   d ata ,   co n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k s   ( C NNs),   k n o wn   f o r   th eir   ef f ec tiv en ess   in   ch ar ac te r   r ec o g n iti o n   a n d   tex t  class if icatio n   [ 1 2 ] - [ 1 4 ]   an d   r ec u r r e n t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       F o r ec a s tin g   b itco in   p r ice  flu ct u a tio n s :   a   time  s eries   a n a lysi s   a p p r o a ch   f o r   p r ed ictive   …  ( A min e  B a ts i )   1965   n eu r al  n etwo r k s   ( R NNs),   wit h   th eir   v ar ian ts   L STM   an d   GR U   [ 1 5 ] ,  [ 1 6 ] ,   wh ich   ar e  p r o f icien t  in   m o d elin g   tim e - d ep en d e n t  d ata,   as  well  as  co m b in atio n s   o f   C NN  an d   L STM   [ 1 7 ] .  T r ad itio n al   m ac h in e  lear n in g   m o d els ,   s u ch   as  lin ea r   r e g r ess io n   ( L R ) ,   s u p p o r t  v ec to r   r eg r e s s io n   ( SVR ) ,   an d   ex tr em e   g r a d ien t  b o o s tin g    ( XGBo o s t)   [ 1 8 ] ,   o f f er   r o b u s t  p er f o r m an ce   an d   ar e   o f te n   ea s ier   to   in ter p r et.   Ad d iti o n ally ,   tim e   s er ies  f o r ec asti n g   m et h o d s   l ik e   au to   r eg r ess iv e  in teg r ated   m o v in g   av er a g e  ( AR I MA ) ,   a u to   r e g r ess i on   ( AR ) ,   an d   m o v in g   av er a g e  ( MA )   [ 1 9 ] ,   as  well  as  Face b o o k   Pro p h et  ( FB   Pro p h et ) ,   h av e  b ee n   ap p lied   t o   p r ed ict   cr y p to cu r r en c y   p r ices   [ 2 0 ] ,  [ 2 1 ] .   Desp ite  th ese  ad v an ce m e n ts ,   p r ed ictin g   B itco in   p r ices  r e m ain s   a  s ig n if ican t  c h allen g e   d u e  to   t h e  co m p lex ity   a n d   v o latilit y   o f   th e  m ar k et.   E x is tin g   m o d els  o f ten   f ail  to   ac co u n t  f o r   th e  m u ltifa ce ted   f ac to r s   in f lu en cin g   B itco in   p r ices.  T h er e  is   a  n ee d   f o r   a  co m p r e h en s iv e  m o d el  th at  in te g r ate s   a  wid e  r a n g e  o f   v ar iab les to   im p r o v e  p r ed ictio n   ac cu r ac y .   T h is   r esear ch   aim s   t o   d e v el o p   a n   ac cu r ate  an d   r elia b le  m o d el  f o r   p r ed ictin g   B itco in   p r ices  b y   co m p ilin g   d ata  f r o m   d iv e r s e  d o m ai n s   th at  in f lu en ce   B itco in ’ s   p r ice   m o v em en ts .   T h ese  d o m ai n s   in clu d e   B itco in - s p ec i f ic  v ar iab les  ( o p en ,   h ig h ,   clo s e,   an d   lo w ) ,   tech n o lo g ical  asp ec ts   o f   B itco in   cr y p t o cu r r e n cies,   m ar k et  f ea tu r es,  co m m o d ities ,   p u b lic  r ec o g n itio n ,   g e o p o liti ca l  f ac to r s ,   an d   m ar k et  s en tim en t  in d ex es,  alo n g   with   tech n ical  in d icato r s .   B y   in teg r atin g   th ese  f ac to r s   in to   a  co m p r eh en s iv e   d ataset,   we  s ee k   to   ca p tu r e   th e  co m p lex ity   o f   B itco in   p r ice  d y n am ics  m o r e   ef f ec tiv ely   t h an   p r ev i o u s   m o d els.   T h e   f o ll o win g   s ec tio n s   will   d em o n s tr ate  th e  m eth o d o lo g y   u s ed   to   g ath er   an d   p r e p r o ce s s   th e  d ata,   th e  m o d el  d ev elo p m e n t p r o ce s s ,   an d   th e   ev alu atio n   o f   th e  m o d el ’ s   p e r f o r m an ce .   T h e  r esu lts   will  b e  d is cu s s ed   in   th e  co n tex t  o f   th eir   r elev an ce   t o   th e   f ield ,   h ig h lig h tin g   h o w  o u r   a p p r o ac h   ad d r ess es  th e  lim itatio n s   o f   p r ev i o u s   wo r k s   an d   co n tr ib u tes  to   th e   ad v an ce m e n t o f   c r y p to c u r r e n c y   p r ice  p r ed ictio n   m o d els.       2.   M E T H O D   T h is   s ec tio n   p r esen ts   th e   m et h o d o lo g y   u s ed   i n   th is   s tu d y ,   as  illu s tr ated   in   Fig u r e   1 .   T h e  p r im ar y   o b jectiv e  is   to   d ev el o p   an   ac c u r ate  p r ed ictiv e  m o d el   f o r   f o r ec asti n g   B itco in   p r ices.  T o   ac co m p lis h   th is ,   th e   s tu d y   co m b in es  h is to r ical  d ata  an aly s is   f r o m   d iv er s e  f ield s   an d   d o m ain s ,   s y s tem atic  d ata  p r ep r o ce s s in g ,   f ea tu r e  s elec tio n   tech n iq u es,  m ac h in e  lear n i n g   al g o r ith m s ,   an d   p e r f o r m an ce   e v alu atio n   m etr ics.  T h ese  s tep s   ar e  d esig n ed   t o   en s u r e  t h e  m o d el ’ s   r eliab ilit y   an d   im p r o v e   its   p r ed ictiv e  ac cu r ac y .           Fig u r e  1 .   Fo llo wed   p r o ce s s   in   m eth o d o l o g y       2 . 1 .     I dentif y ing   v a ria bles   T h e  in itial  s tep   i s   to   id en tify   v ar iab les  th at  ca n   h av e  a  s ig n if ican t  im p ac t  o n   B itco in ’ s   p r ice.   B itco in   b lo ck ch ain   m etr ics,  m ar k et  u n ce r tain ty   in d ex es  an d   g eo p o liti ca l  r is k   m ea s u r es  ar e  all  im p o r tan t.  T h ese   f ea tu r es  h av e  b ee n   i d en tifie d   as  p r o b ab le  d r i v er s   o f   B itco in   p r ice  v ar iatio n s ,   an d   th ey   s er v e  as  th e  f o u n d atio n   f o r   d e v elo p in g   an   e f f ec t iv e  f o r ec asti n g   m o d el.   T h e  T ab le  1   g r o u p s   all  th e  f ea t u r es u s ed   in   t h e  s tu d y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 2 5 :   1 96 4 - 1 97 5   1966   T ab le  1 .   Featu r es a n d   d escr ip t io n s   F e a t u r e s   D e f i n i t i o n s   O p e n   Th e   i n i t i a l   p r i c e   o f   B i t c o i n   a t   t h e   b e g i n n i n g   o f   t r a d i n g   sess i o n .   C l o se   Th e   f i n a l   p r i c e   o f   B i t c o i n   a t   t h e   e n d   o f   a   t r a d i n g   s e ssi o n .   H i g h   Th e   ma x i mu m   v a l u e   o f   B i t c o i n   p r i c e   i n   d u r i n g   a   t r a d i n g   p e r i o d .   Lo w   Th e   mi n i mu m   v a l u e   o f   B i t c o i n   p r i c e   i n   d u r i n g   a   t r a d i n g   p e r i o d .   C r y p t o c u r r e n c y   mar k e t   c a p i t a l i z a t i o n   Th e   a g g r e g a t e   w o r t h   o f   a l l   c r y p t o c u r r e n c i e s   i n   U S D .   B i t c o i n   m a r k e t   c a p i t a l i z a t i o n   Th e   t o t a l   mo n e t a r y   v a l u e   o f   a l l   B i t c o i n s  i n   c i r c u l a t i o n   i n   U S D .   C r y p t o c u r r e n c y   mar k e t   c a p i t a l i z a t i o n   e x c l u d i n g   B i t c o i n   Th e   a g g r e g a t e   w o r t h   o f   a l l   c r y p t o c u r r e n c i e s   e x c l u d i n g   B i t c o i n   i n   U S D .   V o l u me   Th e   t o t a l   q u a n t i t y   o f   b i t c o i n s  t r a d e d   d u r i n g   a   t r a d i n g   p e r i o d .   C h a n g e   Th e   d a i l y   p e r c e n t a g e   c h a n g e   i n   t h e   w o r t h   o f   B i t c o i n .   B i t c o i n   d o m i n a n c e   Th e   p e r c e n t a g e   o f   t h e   t o t a l   c r y p t o c u r r e n c y   mark e t   c a p i t a l i z a t i o n   t h a t   i s re p r e se n t e d   b y   B i t c o i n .   Et h e r e u m  d o mi n a n c e   Th e   p e r c e n t a g e   o f   t h e   t o t a l   c r y p t o c u r r e n c y   mark e t   c a p i t a l i z a t i o n   t h a t   i s re p r e se n t e d   b y   Et h e r e u m   A c t i v e   C r y p t o c u r r e n c i e s   Th e   n u m b e r   o f   a c t i v e   o r   w i d e l y   t r a d e d   c r y p t o c u r r e n c i e s.   N u mb e r   o f   t r a n sa c t i o n s   Th e   n u m b e r   o f   B i t c o i n   t r a n sac t i o n s e a c h   d a y .   M i n i n g   d i f f i c u l t y   Th e   d i f f i c u l t y   o f   mi n i n g   a   n e w   b l o c k   o n   t h e   B i t c o i n   b l o c k c h a i n .   H a sh r a t e   Th e   a v e r a g e   c o m p u t i n g   p o w e r   u s e d   t o   mi n e   B i t c o i n   d a i l y .   Tr a n s a c t i o n s   f e e s   Th e   a v e r a g e   d a i l y   c o st   o f   B i t c o i n   t r a n sac t i o n s .   Tr a n s a c t i o n   v a l u e   Th e   a v e r a g e   v a l u e   i n   d o l l a r s  o f   B i t c o i n   t r a n s a c t i o n s e v e r y   d a y .   S e n t   c o i n   i n   U S D   C o i n   w a s s e n t   i n   U S D   p e r   d a y .   M i n e r s ’   r e v e n u e   Th e   t o t a l   a m o u n t   o f   mo n e y   e a r n e d   b y   t h e   mi n e r s o f   B i t c o i n   w h e n   c o n f i r mi n g   t r a n s a c t i o n s.   N u mb e r   o f   b i t c o i n s i n   c i r c u l a t i o n   Th e   t o t a l   n u m b e r   o f   b i t c o i n s  i n   e x c h a n g e   a n d   u se .   R e l a t i v e   s t r e n g t h   i n d e x   D e t e r m i n e s w h e t h e r   a   f i n a n c i a l   a sse t   i s o v e r b o u g h t   o r   o v e r so l d   b y   m e a s u r i n g   t h e   si z e   o f   r e c e n t   p r i c e   f l u c t u a t i o n s   B o l l i n g e r   b a n d s  ( U p p e r / M i d d l e / Lo w e r )   D e t e r m i n e   t h e   l e v e l s   o f   p o t e n t i a l   su p p o r t   a n d   r e si s t a n c e   o f   a n   a s set ’ s   p r i ce   S mo o t h   m o v i n g   a v e r a g e   U sed   f o r   i d e n t i f y i n g   p r i c e   t r e n d s  i n   f i n a n c i a l   i n s t r u m e n t s   G e o p o l i t i c a l   r i s k   i n d e x   U S A   [ 2 2 ]   A n   i n d i c a t o r   t h a t   q u a n t i f i e s t h e   i m p a c t   o f   p o l i t i c a l   a n d   e c o n o m i c   r i s k   t o   a   c o u n t r y ’ s s t a b i l i t y   a n d   i n v e s t me n t   i n   g l o b a l   m a r k e t s.   Ec o n o mi c   p o l i c y   u n c e r t a i n t y   i n d e x   U S A   [ 2 3 ]   A n   i n d e x   t h a t   mea s u r e s   t h e   l e v e l   o f   u n c e r t a i n t y   su r r o u n d i n g   e c o n o mi c   p o l i c y ,   w h i c h   i n f l u e n c e s  i n v e st m e n t   d e c i s i o n s  a n d   e c o n o mi c   p e r f o r ma n c e .   C o n s u mer  p r i c e   i n d e x   [ 2 4 ]   A   mea s u r e   o f   a v e r a g e   p r i c e   i n c r e a ses  i n   a   b a s k e t   o f   g o o d s a n d   s e r v i c e s   p u r c h a s e d   b y   f a mi l i e s ,   i n d i c a t i n g   t h e   r a t e   o f   i n f l a t i o n .   G o l d   p r i c e   C u r r e n t   mar k e t   v a l u e   o f   a n   o u n c e   o f   g o l d   i n   U S D .   O i l   p r i c e   Th e   c u r r e n t   g l o b a l   mar k e t   p r i c e   o f   w e st   T e x a s  i n t e r me d i a t e   ( W TI )   c r u d e   o i l ,   a   b e n c h m a r k   f o r   o i l   p r i c e s.   Tw i t t e r / G o o g l e   t r e n d   B i t c o i n   Tw i t t e r   a n d   G o o g l e   Tr e n d s r e f e r   t o   t h e   p u b l i c   i n t e r e st   o n   B i t c o i n   e x p r e sse d   t h r o u g h   Tw i t t e r   m e n t i o n s a n d   G o o g l e   s e a r c h e s.   Tw i t t e r   m a r k e t   u n c e r t a i n t y   i n   En g l i sh   A   mea s u r e   o f   m a r k e t   u n c e r t a i n t y   d e v e l o p e d   f r o m Tw i t t e r   d a t a   a n d   s e n t i me n t   a n a l y s i s  o f   t w e e t s.   Tw i t t e r   e c o n o m i c   u n c e r t a i n t y   i n   En g l i sh   [ 2 5 ]   Th e   e c o n o mi c   u n c e r t a i n t y   i n d e x   i s  d e r i v e d   f r o m Tw i t t e r   d a t a ,   a n d   i t   r e f l e c t s   sen t i me n t s  a n d   t a l k s  a b o u t   e c o n o mi c   c o n d i t i o n s  a n d   u n c e r t a i n t i e s .   C O V I D - 1 9   n e w   d e a t h / c a se   Th e   t e r m  “ C O V I D - 1 9   n e w   d e a t h s ”   r e f e r s t o   t h e   n u m b e r   o f   n e w l y   r e p o r t e d   C O V I D - 1 9   d e a t h s,   w h e r e a s  “ C O V I D - 1 9   n e w   c a ses ”   r e f e r s t o   t h e   n u m b e r   o f   n e w l y   r e p o r t e d   C O V I D - 1 9   i n f e c t i o n s.       2 . 2 .    Da t a   c o llect io n   A  d u al  a p p r o a ch   is   ad o p ted   to   co llect  th e   n ec ess ar y   d ata   f o r   th e  i d en tifie d   v ar iab les.   T h e  f ir s t  m eth o d   in v o l v es  g ath er i n g   d at a  f r o m   C SV  f iles ,   wh ich   p r o v id es  s tr u ctu r ed   an d   r ea d ily   av ailab le  in f o r m atio n   f o r   an aly s is .   T h e  s ec o n d   m et h o d   u tili ze s   web   s cr ap in g   tech n iq u es,  im p lem en te d   th r o u g h   Py th o n   lib r a r ies  s u ch   as  b ea u tifu l  s o u p   an d   r eq u ests ,   to   ex tr ac t  d ata  f r o m   o n lin e  s o u r ce s .   B y   em p lo y i n g   th ese  m eth o d s ,     th e  s tu d y   en s u r es th e  av ailab il ity   o f   h ig h - q u ality   d ata  f o r   s u b s eq u en t p r e p r o ce s s in g   an d   an a ly s is .     2 . 3 .    Da t a   pre - pro ce s s ing   T o   m ain tain   th e  q u ality   an d   c o n s is ten cy   o f   th e  co llected   d ata,   a  th o r o u g h   d ata  clea n in g   p r o ce s s   is   co n d u cte d .   T h is   p r o ce s s   id en tifie s   an d   co r r ec ts   an y   an o m ali es,  m is s in g   v alu es,  o r   er r o r s   in   th e  d ata  to   e n s u r e   its   r elia b ilit y   f o r   f u r th er   an aly s is .   Ad d itio n ally ,   s ep ar ate   d at a  s er ies  ar e  m e r g ed   in to   a  s in g le  u n if ie d   d ataset,   with   tim estam p s   alig n ed   to   cr ea te  a  co n s is ten t  tim e  s er ies  f o r m at.   T h e  Py th o n   lib r a r y   Pa n d as  is   u s ed   f o r   th is   in teg r atio n ,   e n ab lin g   ef f icien t   h an d lin g   a n d   m a n ip u latio n   o f   th e  d ata.   B y   p er f o r m in g   th e s e  s tep s ,   th e  s tu d y   en s u r es th at  th e  d ataset  is   b o th   ac cu r ate  an d   r ea d y   f o r   s u b s eq u en t a n aly tical  p r o ce d u r es.     2 . 4 .    F e a t ure  eng ineering   Featu r e  en g in ee r in g   is   th e  p r a ctice   o f   ex tr ac tin g   a d d itio n al  f ea tu r es  f r o m   an   ex is tin g   d ataset  in   o r d e r   to   im p r o v e  th e  p r ed ictiv e  m o d elin g   p r o ce s s .   T ec h n ical  in d icato r s   s u ch   as  th e  r elativ e  s t r en g th   in d e x   ( R SI) ,   B o llin g er   B an d s   ( B B an d s ) ,   an d   s im p le  m o v in g   av er a g e  ( S MA )   ar e  co m p u te d   in   th is   s tu d y   b y   th e  h elp   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       F o r ec a s tin g   b itco in   p r ice  flu ct u a tio n s :   a   time  s eries   a n a lysi s   a p p r o a ch   f o r   p r ed ictive   …  ( A min e  B a ts i )   1967   Pan d as - T a  lib r a r y .   B y   i n co r p o r atin g   R SI,   B B an d s ,   an d   SMA  in to   th e  s tu d y   we   en s u r e  a  co m p r e h en s iv e   an aly s is   o f   m ar k et  c o n d itio n s ,   co m b in in g   m o m en tu m ,   v o latilit y ,   an d   tr e n d   in d icato r s   to   en h a n ce   th e   p r ed ictiv e  p e r f o r m an ce   o f   th e  B itco in   p r ice  f o r ec asti n g   m o d el.     2 . 5 .     F e a t ure  s elec t io n   Featu r e  s elec tio n   is   a  s ig n if ican t  p h ase  in   r e f in in g   t h e  d ata s et  an d   o p tim izin g   m o d el  p er f o r m an ce ,   f o r   id en tify in g   an d   p r eser v e  th e  m o s t  s ig n if ican t  attr ib u tes,  we  em p lo y   two   f ilter   f ea tu r e  s elec tio n   m eth o d s :   co r r elatio n - b ased   an d   m u tu al  in f o r m atio n - b ased   to   e v alu ate   f ea tu r es  b ased   o n   t h eir   s tatis tical  p r o p er ties   o r   th eir   r elatio n s h ip s   with   th e   tar g et  v ar iab le,   in d ep e n d en t  o f   an y   s p ec if ic  m ac h in e  lear n in g   alg o r ith m .    T h e  co r r elatio n - b ased   m eth o d   to   m in im izes  m u ltico llin ea r ity   an d   p o ten tially   i n cr ea s es  m o d el  in ter p r etab ilit y   b y   r em o v in g   p air s   o f   f ea t u r es with   a  h ig h   co r r elatio n   co e f f ic ien t,  s p ec if ically   th o s e  ab o v e   a  th r esh o ld   o f   0 . 8 5 .   T h e  m u tu al  in f o r m atio n   m e th o d ,   im p lem en te d   u s in g   Scik it - lear n ’ s  ‘ m u tu al_ in f o _ r e g r ess io n ’   in v o lv es  ca lcu latin g   th e   s co r e  b etwe en   ea ch   f ea tu r e  an d   th e   tar g et   v ar iab le,   th en   s elec tin g   th e   f ea tu r es  with   th e  h i g h est   m u tu al  in f o r m atio n   s co r es  to   en s u r e  th at   o n ly   th e   m o s t   in f o r m ativ e  f ea tu r es  ar e  in clu d ed ,   wh ich   ca n   s ig n if ican tly   en h a n ce   th e  m o d el ’ s   ab ilit y   to   m ak e  ac cu r ate  p r ed ictio n s .     2 . 6 .     Da t a   no r m a liza t i o n a nd   s pli t t ing   Af ter ,   clea n in g   d ata  an d   h a n d l in g   m is s in g   v alu es  a  m in im u m   an d   m ax im u m   s ca ler   ( Min Ma x Scaler )   h as  b ee n   ap p lied   f o r   ea ch   d at aset.  T h u s ,   all  th e   v a r iab les  a r e  u n i f ied   b etwe en   0   an d   1 ,   t h e  s ca lin g   f o r m u la  p r esen ted   in   ( 1 ) .   As  illu s tr ated   in   Fig u r e  2 ,   th e  d ataset  will  b e  p ar titi o n ed   in t o   tr ain in g   an d   test   s et s ,   with   8 5 %   ( 3 0 2 5   d ay s )   d esig n ated   f o r   tr a in in g   f r o m   Ap r il  3 0 ,   2 0 1 3 ,   to   Au g u s t  1 0 ,   2 0 2 1 ,   an d   1 5 %  ( 5 3 4   d ay s )   allo ca t e d   f o r   test in g   s p an n i n g   Au g u s t 1 1 ,   2 0 2 1 ,   to   J an u ar y   2 6 ,   2 0 2 3 .      =   − −   ( 1 )     2 . 7 .     T ra ini ng   a nd   ev a lua t io n   T r ain in g   was  co n d u cted   f o r   e ac h   m o d el  o n   th e  o r ig in al  d ataset  as  well  a s   th e  two   d er iv e d   d atasets   cr ea ted   th r o u g h   f ea tu r e  s elec tio n .   W e  b eg an   with   m ac h in e  lear n in g   m o d els,  in clu d in g   XGBo o s t,  L R ,   SV R   an d   FB Pro p h et.   Ad d itio n ally ,   we  d ev elo p ed   a  d ee p   lear n in g   m o d el  u s in g   T en s o r Flo w  b ased   o n   R NN  v ar ian ts ,   s p ec if ically   B i - GR U,   Fig u r e   3   s h o ws  o u r   p r o p o s ed   m o d el  ar c h itectu r e.   T h en   we  ass es s   th e  m o d els’   p er f o r m an ce   u s in g   m ea n   ab s o lu te  er r o r   ( MA E ) ,   m ea n   s q u ar e  er r o r   ( MSE ) ,   m ea n   a b s o lu te  p er ce n tag e  e r r o r   ( MA PE) ,   an d   R 2   s co r e.   T h es e  m etr ics  o f f er   a  th o r o u g h   ev alu atio n   o f   th e  m o d el’ s   p r e d i ctiv e  p r ec is io n   an d   r esil ien ce .   T h e  f o r m u las  f o r   co m p u tin g   th ese  m etr ics  ar e  p r o v id ed   in   ( 2 )   th r o u g h   ( 4 ) .   T h e  s p ec if ic   co n f ig u r atio n s   f o r   ea ch   m o d el  ar e  o u tlin ed   i n   T ab le  2 .           Fig u r e  2 .   T r ain in g   a n d   test in g   s p lits           Fig u r e  3 .   B i - GR U  m o d el  ar ch i tectu r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 2 5 :   1 96 4 - 1 97 5   1968   T ab le  2 .   Mo d el  lib r ar ies an d   c o n f ig u r atio n s   M o d e l   Li b r a r y   C o n f i g u r a t i o n   LR   S c i k i t - l e a r n   D e f a u l t   p a r a me t e r s   S V R   S c i k i t - l e a r n   C=   1 0 ,   e p s i l o n =   0 . 0 1 ,   k e r n e l =   ‘ l i n e a r ’   X G B o o st   x g b o o s t   b o o s t e r =   ‘ g b l i n e a r ’ ,   n _ e s t i m a t o r s=   10 , 0 0 0 ,   o b j e c t i v e = ‘ r e g : s q u a r e d e r r o r ’   F b P r o p h e t   p r o p h e t   W e   a d d e d   a   r e g r e ss o r   f o r   e v e r y   f e a t u r e   i n   t h e   d a t a s e t   Bi - G R U   Te n s o r F l o w   l o ss =   ‘ me a n _ s q u a r e d _ e r r o r ’ ,   o p t i mi z e r =   ‘ a d a m ’ ,   met r i c s =   ‘ ma e ’ ,   l o o k _ b a c k   =   7 ,   e p o c h s   =   1 0 0 ,   b a t c h _ s i z e   =   1 2 8 ,   a n d   a   l i n e a r   a c t i v a t i o n   f o r   d e n se   l a y e r s       = 1 ∑ | −   | = 1   ( 2 )     = 1 ∑ | −   | = 1   ( 3 )      =   1 ∑ ( −   ) 2 = 1   ( 4 )     2 = 1 −   ∑ ( −   ) 2 = 1 ∑ ( −   ) 2 = 1   ( 5 )       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   Af ter   in itiatin g   th e  s tu d y   b y   c o llectin g   an d   p r e - p r o ce s s in g   t h e  d ata  an d   co n s o lid atin g   it  in to   a  s in g le   d ataset,   we  p r o ce ed   with   f ea tu r e  e n g in ee r i n g   b y   ca lcu latin g   s ev er al   tech n ical  i n d icato r s .   T h ese  in cl u d e   th e   SMA  o v er   2 0   p er io d s ,   th e  R SI  o v er   1 4   p er io d s ,   an d   th e  B B an d s   o v er   2 0   p er io d s .   T h is   en h an ce s   th e  d ataset  b y   in co r p o r atin g   v alu ab le  m a r k et   in d icato r s   th at  ca n   ai d   in   p r ed ictin g   B itco in   p r ices.   Fo llo win g   th is ,   we  ap p ly   f ea tu r e  s elec tio n   tech n iq u es  co r r el atio n   an d   m u tu al  in f o r m atio n ,   s co r es  ar e   p r o v id e d   in   Fig u r es  4   an d   5   r esp ec tiv ely .   As  a  r esu lt,  two   ad d itio n al  d atasets   ar e  d er iv e d   f r o m   th e  o r i g in al   d ataset,   ea ch   co n tain in g   a  u n iq u e  s et  o f   s elec ted   f ea tu r es.  T ab le  3   o u tlin es  th e  s p ec if ic  f ea tu r es  ch o s en   f o r   ea ch   o f   th e  r esu ltan t  d atasets ,   h ig h lig h tin g   th e  d if f er en ce s   a n d   th e  r atio n ale  b eh in d   th e  s elec tio n   in   ea ch   ca s e.   T h e  m u t u al  in f o r m atio n   tech n iq u e  s elec ted   f ea tu r es  s u ch   as  o p en ,   v o lu m e,   ch a n g e,   B T C   d o m in an ce ,   an d   C OVI D - 19  n ew  ca s es   am o n g   o th e r s ,   in d icatin g   th ese  v a r iab les  s tr o n g   i n d iv id u al  co n tr ib u t io n s   to   p r ice  p r ed ictio n .   I n   co n t r ast,  th e  m eth o d   o f   r em o v i n g   h ig h ly   co r r e lated   f ea tu r es r esu lted   in   th e  s elec tio n   o f   d if f e r en t   v ar iab les  lik e  h ig h ,   lo w,   E th er eu m   d o m in an ce ,   an d   t o tal  m ar k et  ca p italizatio n   h ig h lig h tin g   th e  im p o r tan ce   o f   m in im izin g   r ed u n d a n cy   a n d   m u ltico llin ea r ity .           Fig u r e  4 .   C o r r elatio n   m atr ix   s co r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       F o r ec a s tin g   b itco in   p r ice  flu ct u a tio n s :   a   time  s eries   a n a lysi s   a p p r o a ch   f o r   p r ed ictive   …  ( A min e  B a ts i )   1969       Fig u r e  5 .   Mu t u al  in f o r m atio n   s co r e       T ab le  3 .   Featu r es e x tr ac te d   in   ea ch   ch ild   d ataset   S e l e c t e d   f e a t u r e s  u si n g   c o r r e l a t i o n   ( 1 8   f e a t u r e s)   S e l e c t e d   f e a t u r e s  u si n g   m u t u a l   i n f o r m a t i o n   ( 1 9   f e a t u r e s)   O p e n ,   v o l u me ,   c h a n g e ,   B TC   d o mi n a n c e ,   C O V 1 9   ne w  c a ses ,   C O V 1 9   n e w   d e a t h s,  W TI   o i l   p r i c e ,   G o o g l e   t r e n d ,   t w e e t   t r e n d ,   g o l d   p r i c e ,   EPU ,   T M U ,   TEU ,   G P R C ,   nu m b e r   o f   t r a n s a c t i o n s i n   b l o c k c h a i n ,   A V G   t r a n s a c t i o n   f e e ,   s e n t   c o i n s   i n   U S D ,   n u mb e r   o f   B TC   i n   c i r c u l a t i o n   O p e n ,   h i g h ,   l o w ,   e t h e r e u m  d o mi n a n c e ,   t o t a l   mar k e t   c a p i t a l i z a t i o n ,   t o t a l   mark e t   c a p i t a l i z a t i o n   w i t h o u t   B T C ,   a c t i v e   c r y p t o c u r r e n c i e s ,   C O V 1 9   n e w   d e a t h s ,   C P I ,   t w e e t   t r e n d ,   A V G   mi n i n g   d i f f i c u l t y ,   A V G   h a s h r a t e ,   A V G   t r a n sac t i o n   v a l u e ,   mi n e r ’ s  r e v e n u e ,   S M A ,   B B L,   B B M ,   B B U ,   b i t c o i n   mar k e t   c a p i t a l i z a t i o n       T h e  p er f o r m an ce   ev al u atio n   o f   B itco in   p r ice  p r ed ictio n   m o d els  o n   th e  o r ig in al  d ataset,   as  d etailed   in   T ab le  4   a n d   illu s tr ated   i n   Fig u r e  6 ,   in clu d es  th e  f o llo win g   m o d els:   B i - GR U,   LR ,   X GB o o s t,  SVR ,   an d   FB Pro p h et,   h ig h lig h ts   n o tab le   v ar iatio n s   in   p er f o r m an ce .   Star tin g   with   B i - GR U,   th e  m o d el  ac h iev es  a  h ig h   R 2   s co r e  o f   0 . 9 8 5 0   b u t  s li g h tly   h ig h er   MA E   ( 0 . 0 1 9 )   an d   MSE   ( 0 . 0 0 0 6 ) ,   in d icatin g   m o d er ate   er r o r s .     Fig u r e  6 ( a )   s h o ws  g o o d   alig n m en t  b etwe en   p r e d icted   an d   a ctu al  p r ices,  th o u g h   m i n o r   d e v iatio n s   ar e  v is ib le.   LR   p er f o r m s   well  with   an   R 2   s co r e  o f   0 . 9 8 9 4 ,   MA E   o f   0 . 0 2 1 ,   an d   MSE   o f   0 . 0 0 0 6 ,   with   Fi g u r e  6 ( b )   d is p lay in g   clo s e  o v er lap s   o f   p r ed icted   an d   ac tu al  p r ices,  s u g g esti n g   r eliab le  p r e d ictio n s .   X GB o o s t  em er g es  as   th e  m o s t  ac cu r ate  m o d el,   ac h i ev in g   th e  h ig h est  R 2   s co r e  o f   0 . 9 8 9 9   an d   th e  lo west  er r o r s   ( MA E   o f   0 . 0 2 0   a n d   MA PE  o f   3 . 3 3 %).   F ig u r e  6 ( c)   illu s tr ates  m in im al  d i s cr ep an cies  b etwe en   p r ed icted   an d   ac tu al  p r ices,  in d icatin g   ex ce p tio n al  p er f o r m an ce .   SVR   also   d eliv er s   s tr o n g   r esu lts ,   with   an   R 2   s co r e  o f   0 . 9 8 8 4   an d   MA P E  o f   3 . 8 3 %,  as  r ef lecte d   in   th e   Fig u r e  6 ( d )   clo s ely   m atch ed   p r ice  lin es,  th o u g h   with   s lig h tly   lar g er   er r o r s   co m p ar ed   to   XGBo o s t.  Fin ally ,   FB p r o p h et  ac h iev es  r ea s o n ab le  ac cu r ac y   with   an   R 2   s co r e  o f   0 . 9 8 4 3   b u t   ex h ib its   h ig h er   MA PE  ( 5 . 1 4 %),   as  F ig u r e  6 ( e)   s h o ws  m o r e  p r o n o u n ce d   d ev iatio n s   b etwe en   p r ed icted   an d   ac tu al  v alu es,  esp ec ially   d u r in g   p er io d s   o f   h ig h   v o latilit y .   Ov er all,   th e  m o d els,  p ar t icu lar ly   XGBo o s t,  s h o wca s e  p r o m is in g   r esu lts   in   f o r ec asti n g   B itco in   p r ices,  e m p h asizin g   th e  ef f ec tiv en ess   o f   m ac h in e  l ea r n in g   ap p r o ac h es in   th is   co n tex t.       T ab le  4 .   p e r f o r m an ce   m et r ics o n   m o t h er   d ataset   M o d e l   M A E   M S E   M A P E   R 2   s c o r e   Bi - G R U   0 . 0 1 9   0 . 0 0 0 6   4 . 0 9 %   0 . 9 8 5 0   X G B o o st   0 . 0 2 0   0 . 0 0 0 7   3 . 3 3 %   0 . 9 8 9 9   S V R   0 . 0 2 2   0 . 0 0 0 8   3 . 8 3 %   0 . 9 8 8 4   LR   0 . 0 2 1   0 . 0 0 0 7   3 . 5 4 %   0 . 9 8 9 4   F B p r o p h e t   0 . 0 2 1   0 . 0 0 0 6   5 . 1 4 %   0 . 9 8 4 3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 2 5 :   1 96 4 - 1 97 5   1970       ( a)   ( b )           ( c)   ( d )         ( e)     Fig u r e  6 .   Mo d el s   r esu lts   o n   m o th er   d ataset ;   ( a)   B i - GR U ,   ( b )   L R ,   ( c)   XGBo o s t ,   ( d )   SVR ,   an d   ( e)   FB Pro p h et       T h e  ev alu atio n   o f   B itco in   p r i ce   p r ed ictio n   m o d els  af ter   ap p ly in g   a  f ea tu r e  s elec tio n   tech n iq u e  th at   r em o v es  h ig h ly   co r r elate d   v ar iab les  r ev ea ls   im p r o v e d   p e r f o r m an ce ,   as  s u m m a r ized   in   T a b le  5   an d   illu s tr ated   in   Fig u r e  7   c o m p r is es  th e  m o d els  B i - GR U,   LR ,   XG B o o s t,  SVR ,   an d   FB Pro p h et.   Star tin g   with   B i - GR U,   th e   m o d el  d eliv er s   s tr o n g   r esu lts   with   an   R 2   s co r e  o f   0 . 9 8 7 2 ,   MA E   o f   0 . 0 1 7 ,   an d   MA PE  o f   3 . 4 6 %.  F ig u r e  7 ( a)   d em o n s tr ates  g o o d   alig n m e n t  b etwe en   p r ed icted   an d   ac tu a l  p r ices,  th o u g h   m in o r   d is cr e p an cies  ar e  v is ib le,   esp ec ially   d u r in g   v o latile  p e r i o d s .   L R   p er f o r m s   e x ce p tio n ally   well,   ac h iev i n g   t h e  h i g h est  R 2   s co r e  o f   0 . 9 9 2 0 ,   MA E   o f   0 . 0 1 6 ,   an d   th e  lo wes t  MA PE  o f   2 . 5 2 %.  F ig u r e  7 ( b )   r ev ea ls   n ea r - p e r f ec t  o v er lap   b etwe en   p r ed icted   an d   ac tu al  p r ices,  h i g h lig h tin g   its   r eliab ilit y .   XGBo o s t  m a tch es  L R   in   p er f o r m a n ce ,   als o   ac h iev in g   an   R 2   s co r e  o f   0 . 9 9 2 0 ,   MA E   o f   0 . 0 1 6 ,   an d   a  s lig h tly   h i g h er   MA PE  o f   2 . 5 3 %.  F ig u r e  7 ( d )   co n f ir m s   ex ce p tio n al  p r ed ictiv e  ac cu r ac y   with   m in im al  d ev iatio n s .   SVR   f o llo w s   clo s ely   with   an   R 2   s co r e  o f   0 . 9 9 0 8 ,   MA E   o f   0 . 0 2 0 ,   an d   MA PE  o f   3 . 5 0 %.  W h ile  F ig u r e  7 ( c)   r ef lects  r o b u s t  alig n m en t,  it  s h o ws  s lig h tl y   lar g er   d ev iatio n s   co m p ar ed   to   XGBo o s t  an d   L R ,   p ar ticu lar ly   d u r in g   h ig h   p r ice  f lu ctu atio n s .   Fin ally ,   FB p r o p h et  ac h iev es  th e   lo west  MA E   ( 0 . 0 1 5 )   a n d   MSE   ( 0 . 0 0 0 4 ) ,   alo n g   with   an   R 2   s co r e  o f   0 . 9 9 0 3   a n d   a   MA PE  o f   3 . 1 4 % .     F ig u r e  7 ( e)   illu s tr ates  s tr o n g   a lig n m en t  b etwe en   p r ed ictio n s   an d   ac tu al  v alu es,  th o u g h   s o m e  d is cr ep an cies  ar e  o b s er v ed   d u r i n g   v o latile  p er i o d s .   T h e  r em o v al  o f   h ig h l y   c o r r elate d   f ea t u r es  ap p ea r s   to   en h an ce   all  m o d els ’   p er f o r m an ce ,   as  r e f lecte d   in   r ed u ce d   e r r o r s   an d   co n s is ten tly   h ig h   p r ed ictiv e  r eliab ilit y   ac r o s s   th e  b o ar d ,   em p h asizin g   th e  e f f ec tiv en ess   o f   f ea tu r e   s elec tio n   in   r ef i n in g   B itco in   p r ice  f o r ec asti n g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       F o r ec a s tin g   b itco in   p r ice  flu ct u a tio n s :   a   time  s eries   a n a lysi s   a p p r o a ch   f o r   p r ed ictive   …  ( A min e  B a ts i )   1971   T ab le  1 .   Per f o r m an ce   m etr ics o n   co r r elatio n   d ata s et   M o d e l   M A E   M S E   M A P E   R 2   s c o r e   Bi - G R U   0 . 0 1 7   0 . 0 0 0 5   3 . 4 6 %   0 . 9 8 7 2   X G B o o st   0 . 0 1 6   0 . 0 0 0 6   2 . 5 3 %   0 . 9 9 2 0   S V R   0 . 0 2 0   0 . 0 0 0 7   3 . 5 0 %   0 . 9 9 0 8   LR   0 . 0 1 6   0 . 0 0 0 6   2 . 5 2 %   0 . 9 9 2 0   F B p r o p h e t   0 . 0 1 5   0 . 0 0 0 4   3 . 1 4 %   0 . 9 9 0 3         Fig u r e  7 .   Mo d el  r esu lts   o n   c o r r elatio n   d ataset ;   ( a)   B i - GR U ,   ( b )   L R ,   ( c)   XGBo o s t ,   ( d )   SVR ,   an d     ( e)   FB Pro p h et       T h e  an aly s is   o f   B itco in   p r ice   p r ed ictio n   m o d els  u s in g   m u tu al  in f o r m ati o n   as  a  f ea tu r e   s elec tio n   tech n iq u e  p r o v i d es  v alu ab le  i n s ig h ts ,   as  illu s tr ated   in   T ab le  6   an d   Fig u r e  8   co n s is ts   o f   th e  m o d els  B i - GR U,   LR ,   XGBo o s t,  SV R ,   an d   FB Pro p h et.   B eg in n i n g   with   B i - GR U,   th e  m o d el  ac h iev es  an   R2   s co r e  o f   0 . 9 8 2 1 ,   MA E   o f   0 . 0 2 0 ,   an d   MA PE  o f   4 . 1 2 %.  F ig u r e  8 ( a)   h ig h lig h ts   g o o d   alig n m e n t  b etwe en   p r ed icted   an d   ac tu al  p r ices,  th o u g h   s o m e  d ev iatio n s   ar e  v is ib le  d u r in g   v o latile  p er io d s .   L R   p e r f o r m s   ex ce p tio n ally   well  with   th e   h ig h est  R2   s co r e  o f   0 . 9 9 1 9 ,   MA E   o f   0 . 0 1 6 ,   an d   t h e  lo west  MA PE  o f   2 . 4 5 %.  F ig u r e  8 ( b )   s h o ws  n ea r - p e r f ec t   o v er l ap   b etwe en   p r ed icte d   an d   ac tu al  p r ices,  em p h asizin g   its   p r ed ictiv e  ac cu r ac y .   XGBo o s t  clo s ely   m atch es      ( a)   ( b )           ( c)   ( d )         ( e)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 2 5 :   1 96 4 - 1 97 5   1972   L R ,   ac h iev in g   an   R2   s co r e  o f   0 . 9 9 1 8 ,   MA E   o f   0 . 0 1 6 ,   an d   a  s lig h tly   h ig h er   MA PE  o f   2 . 4 7 %.  F ig u r e  8 ( c)   co n f ir m s   th e  m o d el ’ s   ex ce p tio n al  p r ec is io n ,   with   m in im a l  d ev iatio n s .   SVR   also   d eliv er s   s tr o n g   p er f o r m an ce ,   with   an   R2   s co r e  o f   0 . 9 9 1 0 ,   MA E   o f   0 . 0 1 7 ,   an d   MA PE  o f   2 . 5 3 %.  F ig u r e  8 ( d )   r ef lect s   r o b u s t  alig n m en t   b etwe en   ac tu al  an d   p r ed icted   p r ices,  th o u g h   it  s h o ws  s lig h tly   lar g er   er r o r s   co m p a r ed   to   L R   an d   XGBo o s t.   F in ally ,   FB p r o p h et  ac h iev es  an   R2   s co r e  o f   0 . 9 8 4 6 ,   MA E   o f   0 . 0 2 0 ,   a n d   MA PE  o f   5 . 2 0 %.  F ig u r e   8 ( e )   d em o n s tr ates  r ea s o n ab le  alig n m en t  b u t  s h o ws  m o r e  p r o n o u n ce d   d ev iatio n s ,   esp ec ially   d u r i n g   p er io d s   o f   h ig h   v o latilit y .   Mu tu al   in f o r m atio n   as  a   f ea tu r e   s elec tio n   m et h o d   p r o v es  b e n ef icial,   e n h an cin g   th e   p r e d ictiv e   ac cu r ac y   o f   all  m o d els an d   r ea f f ir m in g   its   v alu e   in   o p tim izin g   B itco in   p r ice  f o r ec asti n g .       T ab le  6 .   Per f o r m an ce   m etr ics o n   m u t u al  in f o r m atio n   d ataset   M o d e l   M A E   M S E   M A P E   R 2   s c o r e   Bi - G R U   0 . 0 2 0   0 . 0 0 0 8   4 . 1 2 %   0 . 9 8 2 1   X G B o o st   0 . 0 1 6   0 . 0 0 0 6   2 . 4 7 %   0 . 9 9 1 8   S V R   0 . 0 1 7   0 . 0 0 0 6   2 . 5 3 %   0 . 9 9 1 0   LR   0 . 0 1 6   0 . 0 0 0 6   2 . 4 5 %   0 . 9 9 1 9   F B p r o p h e t   0 . 0 2 0   0 . 0 0 0 6   5 . 2 0 %   0 . 9 8 4 6           ( a)   ( b )           ( c)   ( d )         ( e)     Fig u r e  8 .   Mo d el  r esu lts   o n   m u tu al  in f o r m atio n   d ataset ;   ( a)   B i - GR U ,   ( b )   L R ,   ( c)   XGBo o s t ,   ( d )   SVR ,   an d     ( e)   FB Pro p h et   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       F o r ec a s tin g   b itco in   p r ice  flu ct u a tio n s :   a   time  s eries   a n a lysi s   a p p r o a ch   f o r   p r ed ictive   …  ( A min e  B a ts i )   1973   T h is   s tu d y   in v esti g ated   th e  p r ed ictiv e  p er f o r m an ce   o f   m ac h in e  lear n in g   m o d els,  p a r ticu lar ly   th eir   ef f ec tiv en ess   in   f o r ec asti n g   B itco in   p r ices.  W h ile  p r ev io u s   r esear ch   h as  d em o n s tr ated   th e  p o ten tial  o f   m ac h in e  lear n i n g   m o d els  in   th e  cr y p to c u r r e n cy   d o m ain ,   th e y   h av e   o f ten   o v e r lo o k e d   th e  i m p ac t  o f   in teg r atin g   m u ltip le  ec o n o m ic  an d   g eo p o liti ca l  f ac to r s ,   s u ch   as  E PU,  T MU ,   T E U ,   an d   GPR C .   Ad d itio n ally ,   th er e  h as  b ee n   lim ited   f o cu s   o n   h o w  t h e  r em o v al  o f   h ig h ly   co r r elate d   v ar iab les  with in   f ea tu r e   s ets  m ig h t  en h an c e   m o d el  ac cu r ac y .   Ou r   f in d in g s   in d icate   th at  th e  XGBo o s t   m o d el  co n s is ten tly   o u tp er f o r m ed   o th er   m o d els  in   p r ed ictin g   B itco in   p r ices,  as  r ef lecte d   b y   its   lo wer   MA E   an d   MSE   ac r o s s   v ar io u s   d atasets   an d   f ea tu r e  s elec tio n   tech n iq u es.  C o n s o lid atin g   k e y   ec o n o m ic  in d icato r s   in to   a  s i n g le  d ataset,   c o u p led   with   t h e   r em o v a l  o f   h i g h ly   co r r elate d   f ea tu r es,  s ig n if ican t ly   im p r o v e d   th e  m o d el ’ s   p r ed ictiv e  ac cu r ac y .   I n ter esti n g l y ,   wh ile  th e  B i - GR U   m o d el  ex h ib ited   s lig h tly   h ig h er   MA E   an d   MSE   v alu es  th a n   XGBo o s t,  it  s till   ac h iev ed   a  s tr o n g   R 2   s co r e,   d em o n s tr atin g   its   p o te n tial f o r   c ap tu r in g   tem p o r al  d ep e n d en cies in   v o latile  B itco in   d ata.   W h en   co m p a r in g   o u r   r esu lts   to   p r io r   s tu d ies,  it  b ec o m e s   clea r   th at  m ac h in e   lear n in g   m o d els  co n tin u e  to   b e  h ig h ly   ef f ec tiv e  in   p r ed ictin g   cr y p to cu r r en cy   p r ices.  L ik e  ea r lier   r esear c h ,   o u r   s tu d y   co n f i r m s   th at  in co r p o r atin g   m u ltip le  f ac to r s   in to   th e  f ea tu r e  s elec tio n   p r o ce s s   ca n   s u b s tan tially   im p r o v e  m o d el  p er f o r m an ce .   Ho wev er ,   a   k ey   d is tin ctio n   in   o u r   wo r k   is   th e   em p h asis   o n   r em o v in g   h ig h ly   co r r elate d   f ea tu r es,   wh ich ,   u n lik e  i n   s o m e  p r e v io u s   s tu d ies,  p r o v e d   to   s ig n if i ca n tly   en h an ce   th e  ac cu r ac y   o f   th e  p r e d ictio n s .     T h is   s u g g ests   th at  ca r ef u l  f e atu r e  s elec tio n   is   p ar ticu lar ly   im p o r tan t  w h en   d ea lin g   wit h   co m p le x ,   v o latile  m ar k ets lik e  cr y p t o cu r r e n cies.   On e  lim itatio n   o f   o u r   s tu d y   is   th e  r elian ce   o n   h is to r i ca l   d ata,   wh ich   m ay   n o t   f u lly   ac co u n t   f o r   f u tu r e   m ar k et  an o m alies  o r   s u d d en   s h if ts   in   m ar k et  co n d itio n s .   T h is   co u ld   lim it  th e   m o d el’ s   ef f ec tiv en ess   in   r ea l - tim e  s ce n ar io s ,   wh er e  m ar k et   d y n am ics  ar e  co n s tan tly   ev o lv in g .   Fu r th e r m o r e,   u n e x p ec t ed   f in d in g s   s u ch   as  th e  h ig h   p er f o r m a n ce   o f   th e   B i - GR U  m o d el,   d esp ite  its   r elativ ely   h ig h er   MA E   a n d   MSE   co m p ar e d   to   XGBo o s t,  war r an t  f u r th er   in v esti g atio n .   T h ese  r esu lts   in d ic ate  th at  d ee p   lear n in g   m o d els  lik e  B i - G R U  m ay   h av e  p o ten tial in   ca p tu r in g   p atter n s   o v er   tim e  in   B itco in   p r ic e  m o v em e n ts .   L o o k in g   f o r war d ,   f u tu r e  r es ea r ch   co u ld   f o cu s   o n   in co r p o r atin g   r ea l - tim e  d ata  to   ev alu ate  th e  m o d el’ s   ab ilit y   t o   r esp o n d   to   m ar k et  s h o c k s   an d   ex ter n al  ev en ts .   Ad d itio n ally ,   ex p l o r in g   m o r e  a d v an ce d   d ee p   lear n in g   m o d els,  s u ch   as  B i - GR U ,   m ay   p r o v id e  d ee p er   i n s ig h ts   in to   ca p tu r in g   tem p o r al  d ep en d e n cies  in   v o latile  m ar k ets.  T h e  in teg r ati o n   o f   r ea l - tim e  m ar k et  d ata  a n d   th e  ex p l o r atio n   o f   s u d d e n   m ar k et  f lu ctu atio n s   ar e  cr u cial  s tep s   f o r   a d v an ci n g   p r ed ictiv e  m o d elin g   i n   cr y p to cu r r en c y   m ar k ets .   I n   s u m m ar y ,   o u r   s tu d y   d em o n s tr ates  th at  th e  XG B o o s t  m o d el  ex ce ls   in   p r ed ictin g   B itco in   p r ices,   p ar ticu lar ly   wh e n   r o b u s t  f ea tu r e  s elec tio n   tech n iq u es  ar e  ap p lied .   T h e  r em o v al  o f   h ig h l y   co r r elate d   f ea t u r es,   alo n g   with   t h e  in teg r atio n   o f   d iv er s e  m ar k et  i n d i ca to r s ,   s ig n i f ican tly   im p r o v es  m o d el  p e r f o r m an ce .   Ho we v er ,   th e  in teg r atio n   o f   r ea l - tim e  d ata  an d   an   u n d er s tan d in g   o f   m o d el  r esp o n s es  to   m ar k et  s h o ck s   ar e  im p o r ta n t   ar ea s   f o r   f u tu r e  r esear c h .       4.   CO NCLU SI O N   I n   co n clu s io n ,   th is   s tu d y   ex p lo r ed   th e  ef f ec tiv en ess   o f   v ar io u s   f ac to r s   in   p r e d ictin g   B itco in   p r ices.    T o   ac h iev e  t h is ,   we  d ev elo p ed   a  u n iq u e  d ataset  co m p r is in g   n ea r l y   4 0   f ea tu r es  f r o m   d if f er en t  d o m ain s .     Usi n g   f ilter   m eth o d s   f o r   f ea t u r e  s elec tio n ,   we  d er iv e d   two   a d d itio n al  d atasets   f r o m   th e  o r ig in al  o n e.   W e  th en   ap p lied   s ev er al  m ac h in e  lear n in g   m o d els,  in clu d in g   XGBo o s t,  SVR ,   L R ,   an d   F B Pro p h et,   as  well   as  a  d ee p   lear n in g   m o d el  b ased   o n   B i - GR U,   to   an aly ze   th eir   ca p a b ilit y   to   ca p tu r e  p r ice  m o v em e n t  p atter n s .   Ou r   r esu lts   d em o n s tr ated   th at  XGBo o s t  an d   LR   co n s is ten tly   o u tp er f o r m ed   o th er   m o d els,  s h o win g   th e  lo west  er r o r   v alu es   ac r o s s   all  d ataset s .   T h is   in d i ca tes  th eir   s u p er io r   ab ilit y   to   p r ed ict  B itco in   p r ices  ac cu r ately .   Ad d itio n ally ,     we  f o u n d   th at  u tili zin g   C o r r elatio n   an d   Mu tu al  I n f o r m at io n   as  f ea tu r e  s elec tio n   tech n iq u es  ef f ec tiv ely   r ed u ce d   th e   er r o r   r ates  o f   th e   m o d els.  T h is   h ig h lig h ts   th e   im p o r tan ce   o f   f ea t u r e   s elec tio n   in   e n h an ci n g   m o d el   p er f o r m an ce .   Fu tu r e  r esear ch   co u ld   b e n ef it  f r o m   ex p lo r in g   s p ec ialized   tim e  s er ies  f o r ec asti n g   m o d els,  s u ch   as  T im esNet,   N B E AT S ,   an d   N - HI T S,  to   f u r th er   im p r o v e  p r ed ictio n   ac cu r ac y .   T h ese  m o d els  ar e  s p ec if ically   d esig n ed   to   h an d le  tim e   s er ies  d ata  an d   co u ld   p r o v id e  d ee p e r   in s ig h ts   in to   th e  p atter n s   an d   tr en d s   u n d er ly in g   B itco in   p r ice  m o v em en ts .   Mo r eo v er ,   in teg r a tin g   m o r e   ad v an ce d   m ac h in e  lear n in g   an d   d ee p   lear n in g   tech n iq u es,  as  well  as  co n s id er in g   ad d itio n al  ex ter n al  f ac t o r s   an d   th e   in teg r atio n   o f   r e al - tim e  d ata ,   co u l d   f u r th er   r ef in e  th e   p r e d ictiv e  m o d els an d   co n tr ib u te  t o   th e  g r o win g   f ield   o f   cr y p to cu r r en cy   m ar k et  p r e d ictio n .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   S .   N a k a mo t o   a n d   A .   P .   E .   C .   S y s t e m,  “ B i t c o i n :   a   p e e r - to - p e e r   e l e c t r o n i c   c a s h   sy st e m, ”   p p .   1 – 9 ,   2 0 0 8 ,   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / g i t . d h i mm e l . c o m / b i t c o i n - w h i t e p a p e r /   [ 2 ]   E.   Za g h l o u l ,   T.   Li ,   M .   W .   M u t k a ,   a n d   J .   R e n ,   “ B i t c o i n   a n d   b l o c k c h a i n :   se c u r i t y   a n d   p r i v a c y , ”   I EE E  I n t e rn e t   o f   T h i n g s   J o u r n a l ,  v o l .   7 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 0 2 8 8 – 1 0 3 1 3 ,   O c t .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JI O T. 2 0 2 0 . 3 0 0 4 2 7 3 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.