Requisitos funcionais do sistema de negociação

Resultado 3: Realizar a análise de sistemas estruturados.

Índice.

Especificação de Requisitos Requisitos Funcionais e Não-Funcionais Requisito Formulário de Resumo Exemplo de um Documento de Especificação de Requisitos Modelagem de Fluxo de Dados Diagramação de Relacionamento de Entidade (ER) de Logicalização

Requisitos funcionais e não funcionais.

Requisitos Funcionais - uma descrição do recurso ou recurso requerido. Os requisitos funcionais lidam com o que o sistema deve fazer ou fornecer aos usuários. Eles incluem a descrição das funções necessárias, esboços de relatórios associados ou consultas on-line e detalhes dos dados a serem mantidos no sistema. Requisitos não funcionais - uma descrição e, quando possível, valores alvo de requisitos não funcionais associados. Requisitos não-funcionais detalham restrições, metas ou mecanismos de controle para o novo sistema. Eles descrevem como, quão bem ou a que padrão uma função deve ser fornecida. Por exemplo, níveis de serviço requeridos, como tempos de resposta; requisitos de segurança e acesso; restrições técnicas; necessária interface com os usuários e outros sistemas; e restrições de projeto, como implementação na plataforma de hardware / software da organização. Os requisitos de nível de serviço são medidas da qualidade de serviço necessária e são cruciais para o planejamento de capacidade e o projeto físico. Identifique valores alvo realísticos e mensuráveis ​​para cada nível de serviço. Isso inclui horas de serviço, disponibilidade de serviço, capacidade de resposta, rendimento e confiabilidade. A segurança inclui a definição de prioridade e frequência de backup de dados, recuperação, fallback e planejamento de contingência e restrições de acesso. Restrições de acesso devem lidar com quais dados precisam ser protegidos; quais dados devem ser restritos a uma função de usuário específica; e nível de restrição necessário, por exemplo, física, senha, somente visualização. Requisitos não funcionais podem abranger o sistema como um todo ou relacionar-se a requisitos funcionais específicos.

D77F 35: Desenvolvimento de Sistemas: Métodos de Projeto Estruturados (c) 2007 SQA.

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Arquitetura do Sistema de Negociação Algorítmica.

Anteriormente neste blog eu escrevi sobre a arquitetura conceitual de um sistema inteligente de negociação algorítmica, bem como os requisitos funcionais e não-funcionais de um sistema de negociação algorítmica de produção. Desde então, projetei uma arquitetura de sistema que, acredito, poderia satisfazer esses requisitos arquitetônicos. Neste post, descreverei a arquitetura seguindo as diretrizes dos padrões ISO / IEC / IEEE 42010 e o padrão de descrição da arquitetura de engenharia de software. De acordo com este padrão, uma descrição de arquitetura deve:

Contém múltiplas visualizações de arquitetura padronizadas (por exemplo, em UML) e mantém a rastreabilidade entre as decisões de design e os requisitos de arquitetura.

Definição de arquitetura de software.

Ainda não há consenso sobre o que é uma arquitetura de sistema. No contexto deste artigo, ele é definido como a infraestrutura na qual os componentes do aplicativo que satisfazem os requisitos funcionais podem ser especificados, implementados e executados. Requisitos funcionais são as funções esperadas do sistema e seus componentes. Requisitos não funcionais são medidas através das quais a qualidade do sistema pode ser medida.

Um sistema que satisfaz plenamente seus requisitos funcionais ainda pode falhar em atender às expectativas se os requisitos não funcionais forem deixados insatisfeitos. Para ilustrar esse conceito, considere o seguinte cenário: um sistema de negociação algorítmica que você acabou de comprar / construir faz excelentes decisões de negociação, mas é completamente inoperável com os sistemas de contabilidade e gerenciamento de risco da organização. Este sistema atenderia às suas expectativas?

Arquitetura conceitual.

Uma visão conceitual descreve conceitos e mecanismos de alto nível que existem no sistema no mais alto nível de granularidade. Nesse nível, o sistema de negociação algorítmica segue uma arquitetura orientada a eventos (EDA) dividida em quatro camadas e dois aspectos arquitetônicos. Para cada camada e referência, arquiteturas e padrões de referência são usados. Padrões arquitetônicos são estruturas genéricas comprovadas para alcançar requisitos específicos. Aspectos arquitetônicos são preocupações transversais que abrangem vários componentes.

Arquitetura orientada a eventos - uma arquitetura que produz, detecta, consome e reage a eventos. Os eventos incluem movimentos do mercado em tempo real, eventos ou tendências complexas e eventos de negociação, por ex. enviando um pedido.

Este diagrama ilustra a arquitetura conceitual do sistema de negociação algorítmica.

Arquiteturas de Referência.

Para usar uma analogia, uma arquitetura de referência é semelhante às plantas de uma parede de suporte de carga. Essa impressão em azul pode ser reutilizada para vários projetos de construção, independentemente do prédio que está sendo construído, uma vez que satisfaz um conjunto de requisitos comuns. Da mesma forma, uma arquitetura de referência define um modelo contendo estruturas e mecanismos genéricos que podem ser usados ​​para construir uma arquitetura de software concreta que atenda a requisitos específicos. A arquitetura para o sistema de negociação algorítmica usa uma arquitetura baseada em espaço (SBA) e um controlador de visão de modelo (MVC) como referências. Boas práticas, como o armazenamento de dados operacionais (ODS), o padrão de transformação e carga de extração (ETL) e um data warehouse (DW) também são usados.

Model view controller - um padrão que separa a representação da informação da interação do usuário com ela. Arquitetura baseada no espaço - especifica uma infraestrutura onde unidades de processamento fracamente acopladas interagem entre si por meio de uma memória associativa compartilhada chamada espaço (mostrada abaixo).

Visão Estrutural.

A visão estrutural de uma arquitetura mostra os componentes e subcomponentes do sistema de negociação algorítmica. Também mostra como esses componentes são implantados na infraestrutura física. Os diagramas UML usados ​​nessa exibição incluem diagramas de componentes e diagramas de implementação. Abaixo está a galeria dos diagramas de implantação do sistema de comércio algorítmico geral e as unidades de processamento na arquitetura de referência SBA, bem como diagramas de componentes relacionados para cada uma das camadas.

Diagrama do componente de comerciante / processamento de eventos automatizado Diagrama do componente da camada de origem de dados e de pré-processamento Diagrama do componente da interface com o usuário baseado no MVC.

Táticas Arquitetônicas.

De acordo com o instituto de engenharia de software, uma tática arquitetônica é um meio de satisfazer um requisito de qualidade, manipulando algum aspecto de um modelo de atributo de qualidade através de decisões de design arquitetônico. Um exemplo simples usado na arquitetura do sistema de negociação algorítmica é 'manipular' um armazenamento de dados operacional (ODS) com um componente contínuo de consulta. Esse componente analisaria continuamente o ODS para identificar e extrair eventos complexos. As seguintes táticas são usadas na arquitetura:

O padrão de disruptor nas filas de eventos e pedidos Memória compartilhada para o evento e filas de pedidos Linguagem de consulta contínua (CQL) no ODS Filtragem de dados com o padrão de design de filtro nos dados de entrada Algoritmos de prevenção de congestionamento em todas as conexões de entrada e saída Gerenciamento de filas ativas (AQM ) e notificação explícita de congestionamento Recursos de computação de commodities com capacidade de atualização (escalonável) Redundância ativa para todos os pontos únicos de falha Estrutura de indexação e otimização otimizada no ODS Agendamento de backup regular de dados e scripts de limpeza para ODS Histórico de transações em todos os bancos de dados ordens para detectar falhas Anotar eventos com registros de tempo para pular eventos 'obsoletos' Regras de validação de pedidos, por exemplo quantidades máximas de negociação Componentes de negociador automatizado usam um banco de dados em memória para análise Autenticação de dois estágios para interfaces de usuário conectando-se aos ATs Criptografia em interfaces de usuário e conexões ao padrão de design do ATs Observer para MVC gerenciar visualizações.

A lista acima é apenas algumas decisões de design que identifiquei durante o design da arquitetura. Não é uma lista completa de táticas. À medida que o sistema está sendo desenvolvido, táticas adicionais devem ser empregadas em vários níveis de granularidade para atender aos requisitos funcionais e não funcionais. Abaixo, há três diagramas descrevendo o padrão de design do disruptor, o padrão de design do filtro e o componente de consulta contínua.

Visão Comportamental.

Essa visão de uma arquitetura mostra como os componentes e as camadas devem interagir entre si. Isso é útil ao criar cenários para testar projetos de arquitetura e para entender o sistema de ponta a ponta. Esta visão consiste em diagramas de seqüência e diagramas de atividades. Os diagramas de atividades que mostram o processo interno do sistema de comércio algorítmico e como os comerciantes devem interagir com o sistema de comércio algorítmico são mostrados abaixo.

Tecnologias e frameworks.

A etapa final no projeto de uma arquitetura de software é identificar possíveis tecnologias e estruturas que possam ser usadas para realizar a arquitetura. Como princípio geral, é melhor aproveitar as tecnologias existentes, desde que satisfaçam adequadamente os requisitos funcionais e não funcionais. Uma estrutura é uma arquitetura de referência realizada, por ex. O JBoss é um framework que realiza a arquitetura de referência do JEE. As seguintes tecnologias e estruturas são interessantes e devem ser consideradas ao implementar um sistema de comércio algorítmico:

CUDA - A NVidia possui vários produtos que suportam modelagem de finanças computacionais de alto desempenho. É possível obter até 50x melhorias de desempenho na execução de simulações de Monte Carlo na GPU em vez da CPU. Apache River - River é um kit de ferramentas usado para desenvolver sistemas distribuídos. Ele foi usado como uma estrutura para construir aplicativos baseados no padrão SBA Apache Hadoop - no caso em que o registro generalizado é um requisito, o uso do Hadoop oferece uma solução interessante para o problema de big data. O Hadoop pode ser implementado em um ambiente em cluster que suporta tecnologias CUDA. AlgoTrader - uma plataforma de negociação algorítmica de código aberto. O AlgoTrader poderia ser implantado no lugar dos componentes do negociador automatizado. FIX Engine - um aplicativo independente que suporta os protocolos Financial Information Exchange (FIX), incluindo FIX, FAST e FIXatdl.

Embora não seja uma tecnologia ou uma estrutura, os componentes devem ser construídos com uma interface de programação de aplicativo (API) para melhorar a interoperabilidade do sistema e de seus componentes.

Conclusão.

A arquitetura proposta foi projetada para satisfazer requisitos muito genéricos identificados para sistemas de negociação algorítmica. De um modo geral, os sistemas de negociação algorítmica são complicados por três fatores que variam de acordo com cada implementação:

Dependências da empresa externa e sistemas de troca Desafiando requisitos não funcionais e Evitando restrições arquitetônicas.

A arquitetura de software proposta precisaria, portanto, ser adaptada caso a caso, a fim de satisfazer requisitos organizacionais e regulatórios específicos, bem como superar restrições regionais. A arquitetura do sistema de comércio algorítmico deve ser vista apenas como um ponto de referência para indivíduos e organizações que desejam projetar seus próprios sistemas de negociação algorítmica.

Para uma cópia completa e fontes utilizadas, faça o download de uma cópia do meu relatório. Obrigado.

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Otimização de portfólio usando otimização de enxame de partículas.

Excelente visão geral e um bom começo na arquitetura. Sua conclusão foi adequada e apontou por que os sistemas de software de negociação algorítmica exigem constantes testes e ajustes para mantê-los relevantes. Boa leitura!

1 de fevereiro de 2016.

Quando os dados de mercadorias ou renda fixa são imprecisos ou lentos, os modelos podem ter dificuldade em calcular, especialmente no espaço de um evento da Black Swann.

Muito obrigado por este artigo. Eu tenho pensado sobre IA em finanças desde o final dos anos 90, e finalmente as tecnologias e APIs estão comumente disponíveis. Seu artigo e blog é uma grande ajuda para dar os primeiros passos para realizar os sonhos dos anos anteriores. Muito obrigado e boa sorte em seus empreendimentos adicionais!

Por favor, mantenha-me atualizado em seu progresso. Estou muito interessado. Obrigado.

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Requisitos do Sistema de Negociação Algorítmica.

Atualmente estou fazendo uma aula sobre arquiteturas de software. Para essa classe, cada aluno escolhe um sistema, define seus requisitos de arquitetura e projeta uma solução capaz de atender a esses requisitos. Eu escolhi um sistema de comércio algorítmico por causa do desafio tecnológico e porque eu amo os mercados financeiros. Os sistemas de negociação algorítmica (ATs) usam algoritmos computacionais para tomar decisões comerciais, enviar pedidos e gerenciar pedidos após o envio. Nos últimos anos, os ATs ganharam popularidade e agora respondem pela maioria dos negócios realizados em bolsas internacionais. Distinção é feita entre negociação programada e negociação algorítmica. O comércio programado envolve dividir os grandes pedidos de mercado em pacotes de ações menores. Neste artigo, a negociação programada é considerada um requisito de segurança de um ATs.

Introdução aos sistemas de negociação algorítmica.

Falando em geral, existem cinco tipos de participantes do mercado: investidores de varejo, comerciantes proprietários, criadores de mercado, instituições de compra e instituições de venda. Os ATs são mais usados ​​por instituições proprietárias de buy-side, mas essa dinâmica está mudando. O comércio algorítmico como um serviço (ATAAS) torna o comércio algorítmico acessível ao investidor de varejo (consulte o apêndice). Este artigo descreve os requisitos de arquitetura para um ATs usado por uma instituição proprietária de compradores. No nível mais alto, um AT tem três funções: tomar decisões comerciais, criar ordens de negociação e gerenciar esses pedidos após o envio. Abaixo destes, há uma série de requisitos funcionais mais detalhados, alguns dos quais podem ser satisfeitos pela arquitetura.

Introdução à arquitetura de software.

Muito debate ainda envolve a definição do que é uma arquitetura de software. No contexto deste artigo, a arquitetura de software é definida como a infraestrutura na qual os componentes do aplicativo que fornecem a funcionalidade do usuário podem ser especificados, implementados e executados. Um sistema de software deve satisfazer seus requisitos funcionais e não funcionais. Os requisitos funcionais especificam as funções dos componentes dos sistemas. Requisitos não funcionais especificam medidas pelas quais o desempenho do sistema é medido. Um sistema de software que satisfaz os seus requisitos funcionais pode ainda não corresponder às expectativas do utilizador, e. um ATs que pode submeter negociações, mas não em tempo hábil, causaria perdas financeiras. A arquitetura de software basicamente fornece uma infra-estrutura que satisfaz os requisitos não funcionais e dentro da qual os componentes que atendem aos requisitos funcionais podem ser implantados e executados. Os requisitos do sistema de negociação algorítmica podem, portanto, ser amplamente divididos em requisitos funcionais e não funcionais.

Requisitos funcionais.

Abaixo do requisito de nível superior 'tomar decisões comerciais', há três requisitos de alto nível:

Obtenha dados de mercado - baixe, filtre e armazene dados estruturados e não estruturados. Dados estruturados incluem dados de mercado em tempo real da Reuters ou da Bloomberg transmitidos usando um protocolo, e. CONSERTAR. Dados não estruturados incluem notícias e dados de mídia social. Defina a estratégia de negociação - especifique novas regras e estratégias de negociação. Regra de negociação consiste em um indicador, uma desigualdade e um valor numérico, e. "Relação PE" & lt; 10. As regras de negociação são estruturadas em uma árvore de decisão para definir uma estratégia de negociação (ilustrada abaixo). Analise os valores mobiliários em relação à estratégia de negociação - para cada título, obtenha dados e filtre-os através da estratégia de negociação para determinar qual segurança comprar. Além disso: para cada posição aberta, determine qual segurança vender. Nota: este requisito pode variar.

Abaixo do requisito de nível superior "criar ordens de negociação", há dois requisitos de alto nível:

Obter informações comerciais - para cada decisão, obter o símbolo de segurança, preço, quantidade, etc. Criar ordem de negociação - para cada decisão, especificar um tipo de pedido e adicionar informações comerciais. Existem seis tipos de pedidos: longo, curto, mercado, limite, parada e condicional.

Abaixo do requisito de nível superior "gerenciar pedidos", há três requisitos de alto nível:

Gerenciar pedidos pendentes - para cada pedido, validar e confirmar esse pedido Rotear / enviar pedidos - rotear cada pedido para uma bolsa, dark pool ou corretora Gerenciar pedidos enviados - acompanhar o status de cada pedido enviado, se o pedido for correspondido, criar uma posição aberta . Se a ordem não for correspondida, interrompa o pedido.

Este diagrama mostra como uma estratégia de negociação pode ser definida como uma árvore de decisão das regras de negociação.

Requisitos não Funcionais.

Existem muitos requisitos não funcionais que são trocados entre si, e. O aumento do desempenho geralmente resulta em um aumento no custo total de propriedade. Os requisitos do sistema de negociação algorítmica não funcional incluem,

Escalabilidade - é a capacidade de um sistema para lidar e executar sob uma carga de trabalho aumentada ou em expansão. Os ATs devem ser escalonáveis ​​em relação ao número de feeds de dados em processos, número de trocas nas quais negocia e os valores mobiliários que podem ser negociados. Desempenho - é a quantidade de trabalho realizado por um sistema comparado ao tempo e recursos necessários para realizar esse trabalho. Os ATs devem ter tempos de resposta rápidos (de volta ao mercado) e alto processamento e taxa de transferência de rede. Modificabilidade - é a facilidade com que o sistema pode ser alterado. Um AT deve ter estratégias de negociação e processamento de dados facilmente modificáveis ​​Confiabilidade - é a precisão e confiabilidade de um sistema para produzir saídas corretas para os insumos que recebe. Como erros e erros em um ATs podem resultar em enormes perdas e multas, a confiabilidade é crucial. Veja o desastre capital do Cavaleiro para obter evidências disso. Auditoria - é a facilidade com que o sistema pode ser auditado. Casos recentes e de grande repercussão de ATs descontrolados colocaram as ATs no centro das atenções das empresas de auditoria. Eles devem, portanto, ser auditáveis ​​tanto do ponto de vista financeiro, de conformidade e de TI. Segurança - é a segurança de uma organização contra atividades criminosas, como terrorismo, roubo ou espionagem. Como as estratégias de negociação são proprietárias e representam uma propriedade intelectual valiosa, elas devem ser protegidas. Além disso, para proteger os ATs da caça, as ordens devem ser ofuscadas usando estratégias de negociação programadas. Tolerância a falhas - é a capacidade de um sistema continuar operando corretamente após uma falha ou falha. Isso é semelhante à confiabilidade, exceto pelo fato de que os ATs devem continuar sendo confiáveis ​​mesmo após uma falha, para evitar perdas financeiras. Interoperabilidade - é a facilidade com que o sistema é capaz de operar com uma gama diversificada de sistemas relacionados. Isso é importante para as ATs que podem ser necessárias para interagir com sistemas de gerenciamento de pedidos, sistemas de gerenciamento de portfólio, sistemas de gerenciamento de risco, sistemas contábeis e até mesmo sistemas bancários.

Visão geral do escopo arquitetônico.

O escopo arquitetônico é o conjunto de serviços suportados pela arquitetura que são consumidos pelos componentes para atender aos requisitos funcionais e não funcionais. Uma análise mais detalhada desse escopo arquitetônico está disponível no documento de requisitos detalhados. Em um nível alto, os seguintes serviços precisariam ser fornecidos pela arquitetura:

Um ambiente de pré-processamento de dados modificável - que suporta vários fluxos de dados, filtros para dados irrelevantes e particionamento de dados temporais Um ambiente de processamento distribuído - que suporta várias unidades de processamento (clusters), monitoramento de desempenho em tempo real, uma estrutura de comunicação orientada por mensagens de conjuntos de dados temporais, balanceamento de carga e replicação de dados Unidades de processamento individuais - que suportam filas na memória e processamento de eventos complexos (em dados temporais) Uma rede de área de armazenamento (SAN) - que suporta agregação de dados temporais, consultas contínuas e registro (para trilhas de auditoria) Um ambiente de recuperação de dados (DR) - replica a SAN e o sistema de gerenciamento de pedidos Um ambiente de integração - que expõe uma API padrão para componentes e conecta componentes internos e externos uns aos outros Um sistema de gerenciamento de pedidos - que suporta fluxos de entrada simultâneos , redundância passiva e balanceamento de carga, critérios ACID em pedidos, uma trilha de auditoria, e é repli Um ambiente de uso do sistema - que suporta vários perfis de usuário e expõe um front-end totalmente gerenciado ao sistema de negociação algorítmica.

Requisitos de acesso e integração.

Os requisitos de acesso descrevem maneiras pelas quais os usuários podem acessar os componentes do sistema. Um sistema de negociação algorítmica deve expor três interfaces: uma interface para definir novas regras de negociação, estratégias de negociação e fontes de dados; uma interface de back-end para os administradores do sistema adicionar clusters e configurar a arquitetura; e uma interface de auditoria somente leitura para verificar os controles de TI e os direitos de acesso do usuário. Pré-requisitos para a integração entre componentes e sistemas externos são chamados de requisitos de integração. O sistema de negociação algorítmica deve suportar integração baseada em arquivo, integração baseada em mensagem e integração de banco de dados. Como tal, os seguintes requisitos devem ser satisfeitos pela arquitetura:

Integração com banco de dados - suporta integração baseada em arquivos ODBC, JDBC, ADO e XQC - suporta arquivos CSV, XML e JSON Integração baseada em mensagens - suporta FIX, FAST e FIXatdl.

Restrições arquitetônicas.

Os pontos azuis mostram os locais físicos onde a latência da rede é minimizada e os pontos vermelhos mostram os locais físicos das grandes trocas financeiras. Para maximizar o desempenho do sistema de negociação algorítmica, deve-se alojar o sistema em locais que minimizem a latência da rede. Fonte: MIT open press: dspace. mit. edu/handle/1721.1/6285.

Restrições arquitetônicas são fatores que restringem o desempenho da arquitetura que está sendo construída. As duas restrições que mencionarei aqui são restrições de rede física e restrições regulamentares. Restrições físicas de rede são colocadas em um sistema como resultado de redes de telecomunicações deficientes. Para atenuar essa restrição, o sistema deve ser construído onde a latência da rede é minimizada. Outra maneira de mitigar as restrições de rede é colocar o sistema de negociação algorítmico na troca de mercado. Dito isto, a decisão de co-localização introduz restrições adicionais de processamento e espaço.

As restrições regulatórias são introduzidas por meio de leis e regulamentos, que são, na maioria, específicos do país e do intercâmbio. Esse é um fator cada vez mais importante no design e na implementação de um sistema de negociação algorítmico, porque o comércio algorítmico está se tornando mais regulado após a falha do flash de 2010. Em geral, os ATs devem cumprir pelo menos as regras da SEC relativas à conformidade e integridade do sistema (SCI), as diretrizes da EMEA para sistemas de negociação algorítmica, as normas de negociação algorítmica ISO 9000 (AT9000) e as normas internacionais de relatórios financeiros (IFRS). .

Conclusão.

As arquiteturas de sistema de comércio algorítmico são complicadas pelos requisitos estritamente não funcionais esperados do sistema e pela ampla gama de requisitos regulatórios e de conformidade que governam a negociação automatizada. Devido a essas complexidades, deve-se considerar cuidadosamente o projeto e a implementação da arquitetura do sistema. Ao projetar uma arquitetura de negociação algorítmica de código aberto, espero destacar os requisitos de arquitetura que são frequentemente negligenciados no início do design de tais sistemas. Os requisitos identificados neste documento provavelmente não estarão completos e inevitavelmente evoluirão com o tempo. A segunda parte deste artigo incluirá meu design para uma arquitetura de software que atenda aos requisitos mencionados acima. Para mais informações sobre negociação algorítmica, sinta-se à vontade para entrar em contato comigo.

Para baixar uma cópia do meu relatório, clique aqui. Para uma lista completa de fontes, consulte o relatório.

Os provedores de serviços da ATAAS incluem, mas não estão limitados a:

Quantopian - os usuários definem estratégias quantitativas de negociação no Python e podem fazer o back-test deles. Os usuários também podem executar essas estratégias nos mercados ao vivo. A Quantopian recebeu recentemente um investimento de 6,7 milhões de dólares para ampliar seus serviços. EquaMetrics - o uso de usuários RIZM cria visualmente novas estratégias de negociação algorítmica, testa essas estratégias e executa essas estratégias em mercados ativos. A EquaMetrics anunciou recentemente um novo financiamento para o RIZM avaliado em 4,5 milhões de dólares. Corretoras - algumas corretoras permitem que os corretores criem robôs de negociação que executam automaticamente suas estratégias de negociação.

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