quantnodes 3.0.0

AI-native quantitative research framework with symbolic computation and SQL pushdown

QuantNodes

量化研究节点架构 - 基于 Pipeline 组合原语的统一量化分析平台

项目简介

QuantNodes 是一个面向量化研究的节点架构平台，通过统一的 BaseNode + Pipeline 模式，实现因子计算、回测分析、数据库查询的无缝集成。

核心特性

• 统一节点架构: 万物皆 Node，Pipeline 是唯一组合原语
• 317+ 内置算子: 涵盖时间序列、截面运算、多截面聚合等，装饰器注册表模式
• 多数据库支持: ClickHouse、DuckDB、MySQL、SQLite、CSV、Parquet
• Config-Driven 回测: YAML 配置文件驱动回测，支持算子扩展
• 可选 LLM Agent（v3.0.0）: 直接消费上游 HKUDS/nanobot 0.2.1，作为 [agent] 可选依赖——装则获得 WebUI / WebSocket / cron / subagent / 多 channel，不装则纯量化库完全可用
• MCP server（可选）: 把量化能力暴露为 MCP tools（stdio + HTTP）
• 方法库 + 提示词库: 纯 Python 方法 + 内置策略提示词，亦可经 REST API 供外部 Agent 调用
• 自动化因子挖掘（v2.9.0, QuantAlpha）: 5 智能体编排（idea-generator → formula-translator → evaluator → reflector → critic），基于 nanobot spawn + OperatorVocab 162 算子 + PolarsAlphaCalculator（AlphaGen 兼容 7 方法）。CLI quantnodes alpha-gpt + REST API 5 端点 + WebSocket 实时流 + Vue 3 前端可视化。详见 docs/quant_alpha/alpha_gpt_user_guide.md
• Table 4 复现 v2.10.0-mock.1（QuantAlpha Stage 1 mock）: 论文 Table 4 端到端 mock 复现。3 baseline (G1 手工 / G2 LLM-Only / G3 Alpha-GPT) + 统一接口契约 + 端到端 mock pipeline。11 文件 + 8 测试（114 PASSED，97% 覆盖 evaluation/ 子包）。CLI python3.11 scripts/reproduce_table4_mock.py --quick。详见 docs/quant_alpha/table4_reproduction.md + docs/quant_alpha/stage2_data_requirements.md

架构概览

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  Layer 3: Meta-Programming AI                                │
│  StrategyGenerator │ PipelineOptimizer │ CodeSandbox          │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  Layer 2: Pipeline 组合原语                                    │
│  Pipeline │ Parallel │ Join │ IfNode │ MapNode │ WhileNode   │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  Layer 1: 处理节点                                            │
│  DatabaseNode │ FactorNode │ BacktestNode │ UINode │ ConfigNode │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

目录结构

QuantNodes/
├── archive/                          # 统一归档目录
│   ├── QuantNodes/                   # QuantNodes 包归档（v2.x 旧代码）
│   │   └── test/                     # 测试数据归档
│   ├── frontend/                    # 前端归档
│   │   └── src/archive/             # 前端 Chat UI 归档
│   ├── api/                         # API 归档
│   │   └── archive/                 # API 归档
│   └── docs/                        # 文档归档
│       └── archived/                # 历史文档
├── QuantNodes/                      # 主包
│   ├── agent/                       # Agent 系统（v3.0.0: 上游 nanobot + 量化工具）
│   │   ├── nanobot_bridge.py        # Nanobot.from_config 包装门面
│   │   ├── config_mapper.py         # .env → nanobot_config.json
│   │   ├── tools/                   # 14 个量化工具（继承 nanobot Tool）
│   │   ├── skills_quant/            # 6 个量化 SKILL.md
│   │   └── cron_jobs.py             # 量化专属 cron 调度
│   ├── mcp_server/                  # MCP server（9 个量化 tools）
│   ├── monitor/                     # 监控 agent 工具（策略监控/调度/版本）
│   ├── methods/                     # 方法库（外部 Agent API）
│   ├── prompts/                     # 提示词库
│   ├── factor_node/                 # 因子引擎（317+ 算子）
│   ├── core/                        # 核心架构（BaseNode / Pipeline / 回测）
│   ├── database_node/               # 数据库节点（ClickHouse/DuckDB/MySQL/SQLite/CSV/Parquet）
│   └── ...
├── api/                             # FastAPI 服务器
│   ├── routers/                     # API 路由
│   └── services/                    # 服务层（含 nanobot_runtime.py 单进程包装器）
├── frontend/src/                    # Vue 3 + Ant Design 前端
│   └── views/
├── tests/                           # 测试套件（5163+ 非 agent / 574 agent）
├── examples/                        # 示例代码
├── docs/                           # 设计文档
├── .agent/                          # nanobot workspace（gitignore，含 API key）
├── output/                          # factor_test pipeline 节点产物 (运行时)
└── outputs/                         # 回测引擎结果 (运行时)

快速开始

安装

pip install -e .

可选附加组件:

pip install -e '.[agent]'          # LLM Agent（上游 nanobot）/ WebUI / 多 channel
pip install -e '.[mcp]'            # MCP server（把量化能力暴露为 MCP tools）
pip install -e '.[all]'            # agent + mcp 一键装齐
pip install -e '.[streamlit-ui]'   # 启用 Streamlit Agent 调试 UI

初始化项目

# 初始化配置文件（创建 .env 和 conn.ini）
quantnodes init
# 或使用 Python 模块方式
python -m QuantNodes init

启动服务

# ── v3.0.0 推荐方式（lifecycle 接口）──
quantnodes serve                     # 前台启动，Ctrl+C 停止
quantnodes serve --check-env        # 启动前校验 API key
quantnodes serve --gateway-port 18090  # 自定义 nanobot gateway 端口
quantnodes serve --frontend         # 同时启动 Vite dev server
quantnodes serve --daemon           # 后台运行，写 .quantnodes.pid
quantnodes stop                     # 停止后台 serve
quantnodes status                   # 综合健康检查
quantnodes logs -f                  # 实时查看日志

# ── 旧接口（兼容保留）──
quantnodes run
quantnodes run --host 0.0.0.0 --port 19380 --gateway-port 18090 --daemon
quantnodes run --api-only
quantnodes run --frontend-only

详细使用文档：docs/16-quantnodes-cli使用指南.md

外部 Agent API

QuantNodes 通过 REST API 为外部 Agent 提供方法调用和提示词。

v3.0.0 新增内置 agent 端点（需 [agent] extra，否则返回 503）：

# 查询 agent 状态
curl http://localhost:8000/api/agent/status

# 发送 chat 消息
curl -X POST http://localhost:8000/api/agent/chat/send \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"message": "分析最近的动量因子表现"}'

获取策略提示词

curl -X GET "http://localhost:8000/api/prompts/strategy/momentum" \
  -H "X-API-Key: qn_live_xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"

验证代码安全

curl -X POST "http://localhost:8000/api/code/validate" \
  -H "X-API-Key: qn_live_xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"code": "import pandas as pd\\nprint(pd.DataFrame())"}'

运行回测

curl -X POST "http://localhost:8000/api/backtest/run" \
  -H "X-API-Key: qn_live_xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"pipeline_code": "...", "start_date": "2020-01-01", "end_date": "2024-12-31"}'

基本使用

from QuantNodes.core.node import BaseNode, Pipeline
from QuantNodes.factor_node.factor_functions import get_operator, list_operators

# 列出所有算子
print(list_operators())  # ['abs', 'add', 'aggr_count', ...]

# 获取算子
rolling_mean = get_operator('rolling_mean', 'time')

# 构建 Pipeline
pipeline = Pipeline(
    source_node,
    transform_node,
    output_node
)

# 执行
result = pipeline.execute()

因子计算示例

from QuantNodes.factor_node.factor_functions import rolling_mean, rolling_std, zscore

# 滚动均值
result = rolling_mean(factor_data, window=20)

# 滚动标准差
std = rolling_std(factor_data, window=20)

# Z-Score 标准化
zscore = zscore(factor_data)

算子注册表 API

from QuantNodes.factor_node.factor_functions import (
    list_operators,    # 列出所有算子
    get_operator,      # 获取算子函数
    operator_info,     # 获取算子元信息
    generate_documentation,  # 生成文档
)

# 按类别列出算子
point_ops = list_operators('point')      # 单点运算
time_ops = list_operators('time')       # 时间序列运算
section_ops = list_operators('section') # 截面运算
multi_ops = list_operators('multi_section')  # 多截面运算

# 获取算子详情
info = operator_info('rolling_mean', 'time')
print(info)
# {'name': 'rolling_mean', 'category': 'time', 'doc': '...', 'parameters': [...]}

# 生成 Markdown 文档
docs = generate_documentation('markdown')

算子分类

类别	数量	示例
Point (单点)	46	abs, log, sign, isnull
Time (时间序列)	65	rolling_mean, rolling_std, ewm, diff
Section (截面)	17	standardizeZScore, winsorize, fillNaNByVal
Multi-Section (多截面)	15	aggregate, disaggregate, aggr_sum
TA-Lib	174	talib_rsi, talib_sma, talib_macd_line
Custom (用户自定义)	∞	@CustomOperator.point(), Builder API

自定义算子 API

from QuantNodes.operators import CustomOperator

# 装饰器风格（直接注册）
@CustomOperator.point("my_double")
def my_double(f, multiplier=2.0):
    return f * multiplier

# Builder 链式风格
my_ewm_30 = (CustomOperator.time("my_ewm_30")
    .param("span", int, 30, "窗口大小")
    .execute(lambda s, span: s.ewm_mean(span=span))
    .register())

# 模板工厂（基于内置算子创建）
from QuantNodes.operators import CustomOperator
my_ewm_30 = CustomOperator.time_from("my_ewm_30", "ewm_mean", span=30)

# 级联查询：自定义算子优先，内置算子 fallback
from QuantNodes.factor_node.factor_functions import get_operator
op = get_operator("my_double")  # 先查自定义，再查内置

测试

要求 Python 3.11+。全量测试需先装系统级/可选依赖：pip install ta-lib tables plotly（ta-lib 需先装 TA-Lib C 库）。缺失时相关测试会优雅降级或跳过。基线：非 agent 5163 passed / 21 skipped / 0 failed，tests/agent 574 passed / 13 skipped。详见 可选依赖安装指南。

# 运行所有测试
pytest tests/ -v

# 运行特定测试
pytest tests/test_factor_functions.py -v
pytest tests/test_backtest_tool.py -v

# 查看覆盖率
pytest tests/ --cov=QuantNodes --cov-report=html

设计文档

• 架构设计
• 执行清单
• 算子系统设计与规范
• 核心功能框架设计
• 大型项目开发测试规范
• 操作手册
• Feature 3A - WikiFactorProxy
• Feature 3B - 研报复现
• Feature 3C - AutoResearch 自动因子挖掘
• Feature 3D - 用户友好自定义算子 API
• v2.6.0 实际架构基线
• 单因子回测节点化整合设计
• 演化框架设计 (FactorFeedback + TrajectoryPool + QualityGate)
  • FactorFeedback 详细规格
  • TrajectoryPool 详细规格
  • QualityGate 详细规格

变更日志

完整变更记录见 CHANGELOG.md。下面仅列里程碑版本。

v3.0.0 (2026-06-23)

• ✅ 上游 nanobot 迁移: Agent 核心从自写 runtime 改为直接消费 HKUDS/nanobot 0.2.1（Nanobot.from_config() 门面）
• ✅ nanobot-ai 改为可选依赖: pip install 'quantnodes[agent]'；纯量化库可独立使用
• ✅ 单进程架构: FastAPI uvicorn + nanobot gateway 共存于同一进程（api/services/nanobot_runtime.py）
• ✅ Phase 5 功能: subagent 多 Agent 团队 / MCP server（9 tools）/ 单进程 WebUI / WebSocket + 飞书 channel / 量化专属 cron 调度
• ✅ workspace 迁移: .quant_agent/ → .agent/（HKUDS nanobot 约定，附迁移脚本）
• ⚙️ Python 3.11+（上游最低要求）；pandas 3.0 兼容（applymap→.map 等）
• ✅ 测试稳定化: 非 agent 5163 passed / 21 skipped / 0 failed、tests/agent 574 passed / 13 skipped（顺序 + 并行均通过）；可选依赖优雅降级
• 💥 Breaking: 删除自写 agent/core/{loop,runner,memory,...}，改用 Agent.run() / Nanobot.from_config() facade

v2.6.0 (2026-05-14)

• ✅ 架构重构: 从"带 UI 的 Agent 系统"转向"外部 Agent 方法库 + 提示词库"
• ✅ 移除 Chat UI: 前端不再有交互式 Chat
• ✅ 移除 Agent LLM: QuantNodes 不再包含 LLM
• ✅ 新增 methods/: 纯方法实现，外部 Agent 可通过 API 调用
• ✅ 新增 prompts/: 完整策略提示词库，含参考代码
• ✅ API 重构: 新增 prompts、code 路由，移除 chat 路由
• ✅ API Key 认证: 支持 X-API-Key 和 Authorization Bearer 认证
• ✅ 前端展示页面: Dashboard、Portfolios、Status 视图

v2.5.0 (2026-05-10)

• ✅ Agent 智能体系统：15 个内置工具，支持文件操作、代码搜索、Git、Web 搜索等
• ✅ 新增 web_fetch 工具：网页抓取，支持 text/html 格式
• ✅ 新增 web_search 工具：DuckDuckGo 网络搜索
• ✅ 新增 task 工具：任务管理（创建/更新/列表），JSON 持久化
• ✅ 新增 quantnodes chat 命令：Rich Agent 交互终端
• ✅ CLI 重构为包结构（cli/）
• ✅ 修复 compile_expression 方言 import Bug
• ✅ 修复 Agent api_base URL 双重拼接 Bug
• ✅ 修复 should_execute_tools 逻辑 Bug
• ✅ 2698+ 测试用例

v2.4.1 (2026-05-09)

• ✅ CLI 优化：依赖安装自动化（Python 依赖通过 pyproject.toml，前端依赖首次 import 时自动安装）
• ✅ CLI 优化：init 流程简化（只初始化 Wiki 和创建配置文件）
• ✅ llmwikify Wiki 集成：初始化时自动创建 raw/, wiki/, wiki.md, index.md, log.md
• ✅ 目录结构优化：Wiki 放在项目根目录，与 data/ 平级

v2.4.0 (2026-05-08)

• ✅ Feature 3A - WikiFactorProxy：因子库读写接口，支持 llmwikify 解析 PDF
• ✅ Feature 3B - 研报复现：从研报提取因子公式，验证有效性，存入 Wiki 因子库
• ✅ Feature 3C - AutoResearch 自动因子挖掘：模板枚举 + MCTS 搜索自动生成验证因子
• ✅ Feature 3D - 用户友好自定义算子 API：装饰器风格 + Builder 链式 + 模板工厂 + 级联查询
• ✅ 317+ 内置算子（point: 46, time: 65, section: 17, multi_section: 15, talib: 174）
• ✅ 2574+ 测试用例，覆盖率 ~80%
• ✅ 统一前端到 Vue 3 + Ant Design Vue 4.x

v2.3.0 (2026-04-30)

• ✅ 实现 config-driven 回测的算子扩展机制（通用 fallback + custom_operators 加载）
• ✅ 迁移 6 个独有算子到 factor_functions（mad, weighted_aggr_mean, fill_null_by_strategy 等）
• ✅ 删除 factor_nodes.py，统一算子系统（-1274 行）
• ✅ ts_corr 协方差公式修复 + group_winsorize 实现
• ✅ 算子构建规范文档

v2.2.0 (2026-04-28)

• ✅ 实现 DataPreprocessingFun 类，完全移除 QuantStudio 依赖
• ✅ 统一 PointOperation/TimeOperation 空数据处理
• ✅ 添加参数边界验证 (winsorize, half_life)
• ✅ 改进 rolling_regress 错误处理
• ✅ 修复 rolling_change_rate 除法顺序问题
• ✅ 添加 pandas_utils 工具模块
• ✅ 添加 Vue 3 前端应用骨架 (后统一为 Vue)

v2.1.0 (2026-04-27)

• ✅ 完成 9/9 阶段重构
• ✅ 97+ 因子算子实现
• ✅ 完整测试套件
• ✅ 多数据库支持

致谢

• HKUDS/nanobot — Agent 核心运行时（v3.0.0 直接消费上游 0.2.1）
• QuantaAlpha — 演化实验框架设计（CoSTEER 反馈 / TrajectoryPool / QualityGate）
• QuantStudio — 因子计算系统设计灵感
• TA-Lib — 174 个技术指标算子（C 库 + Python wrapper）

许可证

MIT License