Application of machine learning in option pricing

Thesis title: Application of machine learning in option pricing
Author: Shabanov, Aleksandr
Thesis type: Diploma thesis
Supervisor: Witzany, Jiří
Opponents: Menzl, Vojtěch
Thesis language: English
Abstract:
This thesis investigates the application of machine learning methods— particularly feedforward neural networks—for pricing exotic options, traditionally evaluated via Monte Carlo simulation. A modified implementation of the Volatility Feature Approach (VFA) is proposed, wherein Multilayer Perceptrons (MLPs) are trained to approximate option prices directly from contract parameters and a discretized volatility smile surface. Synthetic datasets covering Asian, barrier, and lookback options are generated using the Bates stochastic volatility model with jumps, with all model parameters randomized within realistic bounds. The resulting neural networks, trained on 3000 samples per option type and evaluated against Monte Carlo ground truth, achieve substantial improvements in computational efficiency while maintaining high predictive accuracy. The methodology supports rapid, arbitrage-free approximations of exotic option prices and offers a practical alternative for real-time pricing scenarios where traditional calibration methods are computationally prohibitive.
Keywords: Neural Networks; Multilayer Perceptron; Monte Carlo Simulation; Volatility Smile; Bates Model; Stochastic Volatility with Jumps; Exotic Option Pricing; Volatility Feature Approach
Thesis title: Aplikace strojového učení při oceňování opcí
Author: Shabanov, Aleksandr
Thesis type: Diplomová práce
Supervisor: Witzany, Jiří
Opponents: Menzl, Vojtěch
Thesis language: English
Abstract:
Tato diplomová práce zkoumá využití metod strojového učení—zejména dopředných neuronových sítí—při oceňování exotických opcí, které jsou tradičně vyhodnocovány pomocí Monte Carlo simulací. Je navržena upravená implementace metody Volatility Feature Approach (VFA), v níž jsou vícevrstvé perceptrony (MLP) trénovány k přímé aproximaci cen opcí na základě kontraktních parametrů a diskrétní reprezentace volatility smile. Syntetické datové sady zahrnující asijské, bariérové a lookback opce jsou generovány pomocí Batesova modelu stochastické volatility s náhodnými skoky, přičemž všechny parametry modelu jsou náhodně vybírány v realistických mezích. Výsledné neuronové sítě, trénované na 3000 vzorcích pro každý typ opce a vyhodnocované vůči Monte Carlo jako základní pravdě, vykazují výrazné zlepšení výpočetní efektivity při zachování vysoké predikční přesnosti. Metodologie umožňuje rychlé, arbitrážně konzistentní aproximace cen exotických opcí a představuje praktickou alternativu pro scénáře reálného času, kde jsou tradiční kalibrační metody výpočetně náročné.
Keywords: Vícevrstvý Perceptron; Neuronové Sítě; Volatility Smile; Volatility Feature Approach; Monte Carlo Simulace; Oceňování Exotických Opcí; Stochastická Volatilita se Skoky; Batesův Model

Information about study

Study programme: Finanční inženýrství
Type of study programme: Magisterský studijní program
Assigned degree: Ing.
Institutions assigning academic degree: Vysoká škola ekonomická v Praze
Faculty: Faculty of Finance and Accounting
Department: Department of Banking and Insurance

Information on submission and defense

Date of assignment: 22. 11. 2024
Date of submission: 29. 5. 2025
Date of defense: 24. 6. 2025
Identifier in the InSIS system: https://insis.vse.cz/zp/90470/podrobnosti

Files for download

    Last update: