[Перевод] Мнение: рационализация конкуренции за низкую задержку в высокочастотной торговле20.12.2024 13:30

Существует распространённое заблуждение, даже среди практиков, что low-latency торговля — это пустая трата интеллектуальных ресурсов человечества, которые могли бы быть направлены на новые открытия в области физики или лечения онкологических заболеваний. Такой вид торговли подвергается многочисленной критике с разных сторон — он описан в негативном ключе в книге «Flash Boys», правительства разных стран пытаются обложить такие транзакции повышенными налогами, биржи подвергаются давлению и вынуждены замедлять торговые сессии или проводить пакетные аукционы. В этом эссе приводятся аргументы в пользу высокочастотной торговли, основанные на четырёх основных тезисах: (1) высокочастотная торговля уменьшает бид-аск спреды, (2) экономически значимые события действительно происходят за считанные микросекунды, (3) HFT необходим для нормального функционирования капитализма, и (4) рынки — это не игра с нулевой суммой.

Введение

Задержка (latency) играет существенную роль в том, как люди взаимодействуют с миром. Человеку обычно нужно порядка 200 миллисекунд, чтобы отреагировать на какой-либо стимул из внешней среды — это время, необходимое свету, чтобы попасть в глаз, преобразоваться в электрический импульс, пройти через нейронные связи мозга для принятия решения и, наконец, дойти до мышц, чтобы вызвать действие.

Последствия этой задержки выходят за рамки простых реакций. Когда мы принимаем решения на основе информации из различных источников, «возраст» этой информации существенно влияет на точность и эффективность наших решений. Например, чтение новостей из вчерашней газеты будет означать принятие решений на основе информации суточной давности. В прошлом, когда скорость коммуникации была ещё ниже, задержка была ещё более заметной. В 1776 году американцы принимали решения на основе данных о событиях в Европе трёхнедельной давности — именно столько времени корабли шли через Атлантику.

Задержка также играет роль и в более простых взаимодействиях, таких как торг при покупке подержанной машины. Покупатель и продавец входят в переговоры с заранее сложившимися представлениями и ожиданиями, но сам процесс переговоров включает в себя быстрый обмен информацией посредством вербальных и невербальных сигналов. Это высокочастотное взаимодействие помогает обеим сторонам выяснить дополнительные данные о готовности другой стороны платить или продавать, что в конечном итоге приводит к цене, приемлемой для всех участников сделки.

Таким образом, задержка присутствует во всех человеческих взаимодействиях — от простых реакций до сложных процессов принятия решений. Понимание того, как задержка влияет на эти взаимодействия, важно для разработки эффективных стратегий по управлению её последствиями и их смягчению, как в личном, так и в профессиональном контексте. Высокочастотная торговля на бирже возникла как средство уменьшения задержек на финансовых рынках с целью повышения эффективности процессов ценообразования и выравнивания рыночных перекосов.

Задержка увеличивает спреды

Одно из важнейших преимуществ HFT для рынков — это снижение бид-аск спреда. Бид-аск спред — это разница между наивысшей ценой, по которой покупатель готов купить актив (бид), и наименьшей ценой, по которой продавец готов продать (аск). Спреды представляют собой издержки при совершении сделки: чем шире спред, тем дороже обходится торговля. Напомним, что спреды так важны из-за знаменитой теоремы Коуза, согласно которой в мире с нулевыми транзакционными издержками размещение ресурсов будет оставаться эффективным независимо от исходного распределения прав собственности, таможенных пошлин или структуры организаций.

Но в реальном мире транзакционные издержки никогда не равны нулю. И самый большой источник транзакционных издержек в биржевой торговле — это бид-аск спред. Чем шире спред, тем больше препятствий это создает для обмена активами на рынке, и тем труднее ценам эффективно отражать всю доступную информацию.

Давайте проанализируем, почему спреды сужаются при уменьшении задержек. Маркет-мейкеры (особые участники финансового рынка, готовые в любой момент заключить рыночную сделку с любым другим участником торгов) устанавливают спред, выставляя заявки на покупку (бид) и продажу (аск). Рассмотрим подробнее пример с бидом. Исполнение сделки маркет-мейкером по цене бида означает, что он становится в «лонг» по данному активу (покупает его) и начинает нести риски падения стоимости актива ниже цены покупки. Естественным решением маркет-мейкера становится захеджировать (нейтрализовать) свой риск в схожем инструменте. Представьте, что вы маркет-мейкер по фьючерсам на индекс S&P 500 на Чикагской товарной бирже. Если ваш бид исполнили, вы встали в «лонг» по фьючерсам на индекс S&P 500. Теперь вам нужно захеджироваться путем продажи акций из индекса S&P 500 на другой бирже в Нью-Йорке. Если задержка до Нью-Йорка высока, вы можете не успеть продать акции по хорошей цене. Когда маркет-мейкеры котируют фьючерсы на индекс S&P 500, логика их ценообразования зависит от потенциальной цены хеджа на другом рынке, поэтому они будут выставлять свои котировки только при наличии надежных и ликвидных хеджей на другой площадке. Высокая задержка уменьшает надёжность такого хеджирования.

Давайте подставим конкретные числа. Допустим, на бирже Nasdaq в Нью-Йорке есть бид на ETF на индекс S&P 500 (тикер SPY) по 100 долларов. Тогда маркет-мейкеры могут выставить бид по фьючерсу на индекс S&P 500 на бирже CME в Чикаго (тикер ES) за 99.99 долларов, так как, если их бид исполнится, они смогут захеджироваться продажей в Нью-Йорке, зафиксировав прибыль в 1 цент. Однако если задержка высока, то к моменту, когда их ордер на продажу дойдёт до Нью-Йорка, бид на Nasdaq может упасть ниже 100 долларов, и маркет-мейкер либо не заработает, либо понесёт убыток. Цены на рисковые активы имеют высокую волатильность, поэтому чем дольше ордер «летит» по сети, тем выше риск снижения цены. Если задержка очень велика, маркет-мейкеры могут ставить бид на ES лишь по 99.98 доллара. Следуя аналогичной логике, аски маркет-мейкеру придется выставлять также по более высокой цене, таким образом, спреды увеличатся.

Мы можем количественно оценить этот эффект, используя концепции из теории ценообразования опционов. Котировка маркет-мейкера эквивалентна выпуску опциона по предоставлению рынку ликвидности. Ширина котировок соответствует премии, которую маркет-мейкеры берут за этот опцион. Один из ключевых факторов стоимости опциона — время до экспирации: чем дольше «живет» опцион, тем выше риск для того, кто его выпустил, и тем дороже опцион. В данном контексте задержка эквивалентна времени до экспирации опциона для маркет-мейкера. Чем дольше он хеджируется после исполнения котировки, тем большему риску он подвергается и тем шире спред ему нужно выставить. Сокращение задержки похоже на сокращение срока жизни опциона, что уменьшает риск маркет-мейкера и позволяет ему снижать премию, то есть котировать с более узким спредом. Если время до экспирации уменьшить вдвое, по формуле Блэка–Шоулза стоимость опциона уменьшается примерно на 30% (против). Стоит учитывать, что есть и другие факторы, расширяющие спреды, например высокие биржевые комиссии, поэтому 30%-ное снижение относится только к аспекту маркет-мейкинга по продаже опциона на ликвидность.

Даже уменьшение задержки со 100 микросекунд до 10 микросекунд существенно снижает стоимость «опционного» компонента маркет-мейкинга, так как волатильность «скачет» в течение коротких промежутков времени. На коротких интервалах волатильность пропорциональна не обычному времени, которое мы видим на часах, а времени, измеренному в количестве приходящих пакетов рыночных данных. За несколько десятков микросекунд таких пакетов может прийти огромное количество, поскольку рыночная активность носит взрывной и дискретный характер.

Исследования по всему миру эмпирически подтверждают, что HFT снижает спреды. Ниже приведены выводы Комиссии по ценным бумагам и биржам США (SEC), Европейского органа по надзору за ценными бумагами и рынкам (ESMA) и Банка Канады:

• SEC: «Алгоритмическая торговля в целом и HFT в частности повышают точность ценообразования и снижают транзакционные издержки».

• ESMA: «Инвестиции в высокочастотные технологии торговли приносят положительный экономический эффект для всего рынка, поскольку они снижают транзакционные издержки не только для тех, кто инвестирует в эту технологию, но и для всех участников рынка, улучшая качество рынков ценных бумаг».

• Банк Канады: «Появление пассивной высокочастотной торговли приводит к сокращению бид-аск спреда для участников рынка … они сужают спред примерно на 0.8 базисных пунктов».

Источники

Циклы обратной связи в балансе спроса и предложения

HFT играет решающую роль при определении баланса между спросом и предложением, благодаря чему на рынке устанавливаются равновесные цены. Чем быстрее это происходит, тем меньше возможностей для возникновения циклов обратной связи. Подобные циклы могут привести к искажённым ценам и даже к пузырям, но HFT помогает предотвратить эти проблемы, предугадывая новые цены и быстро распространяя их по рынку.

Рассмотрим простейший пример цикла обратной связи:

1. Цена на золото растет на бирже в Лондоне.

2. Через 100 мс люди на бирже в Америке видят повышение и поднимают свои цены.

3. Еще через 100 мс люди на бирже в Лондоне видят повышение цен в Америке и поднимают свои цены ещё выше.

4. Цикл повторяется.

HFT прерывает такие циклы, быстро распространяя информацию и используя краткосрочные предиктивные сигналы для распутывания причинно-следственных связей. Кажется, что в примере выше существует тривиальное решение в силу его простоты, но в реальности всё гораздо сложнее: на рынке торгуются тысячи взаимосвязанных активов, новостные публикации выходят в разных точках планеты, анонимные участники рынка покупают и продают активы, оказывая внешнее влияние на баланс спроса и предложения.

Циклы положительной обратной связи, которые не были вовремя прерваны, могут иметь губительные последствия, вызывая банковскую панику («набег на банк»), стремительный обвал финансовых рынков (flash crash) или надувание финансовых пузырей. Если такие состояния не нормализуются, они препятствуют эффективному распределению ресурсов на протяжении длительного времени. Большинство активов не имеют встроенного механизма ограничения их справедливой стоимости. Например, цена на золото может быть частично ограничена сверху исходя из затрат на добычу из более глубоких месторождений, или снизу — промышленной ценностью. Но в общем случае цены могут долго оставаться искажёнными, если с самого начала дать им выйти из-под контроля, особенно когда люди забывают о том, как вообще цена дошла до этого уровня.

Разберёмся теперь на основе этих знаний, почему скорость и задержка так важны. Предположим, у каждого человека в среднем возникает необходимость совершить финансовое действие один раз в час. Например — купить продукты в магазине, оставить чаевые в ресторане, выключить свет или кондиционер для экономии электроэнергии, оплатить подписку на какой-то сервис, оплатить налоги и т.д. Предполагая, что в мире живет 6 миллиардов человек, одно действие в час (3600 секунд) — это примерно одна транзакция в микросекунду, что сопоставимо со скоростью реакции HFT-систем. На практике большинство отдельно взятых транзакций конкретного человека не обладают достаточной информацией о спросе и предложении, чтобы существенно влиять на цену.

Но мы недооценили количество транзакций на несколько порядков. Во-первых, гораздо больше субъектов производят финансовые операции: выплата купона по облигации, перевод денег по контракту, продажа товаров и услуг различными бизнесами и т.д. Во-вторых, крупное движение цены на один актив подразумевает изменение цены на множество других. Представьте, крупная компания объявляет о хорошей прибыли, хедж-фонд покупает её акции, цена за акцию растёт. Факт изменения этой цены содержит релевантную информацию в отношении цен других активов — для поставщиков компании и её конкурентов, возможно даже для широких индексов фондового рынка — и это вызывает каскад сделок. HFT должны быть достаточно быстрыми, чтобы обработать все эти сделки. Поскольку каждая транзакция отзывается информационной волной обратно к первоисточнику, в идеале распространение первичной информации по сети должно завершиться до поступления новой внешней информации, чтобы избежать путаницы.

Чтобы подчеркнуть сложность нахождения первопричины сделки, достаточно немного знать о рынке. После ковида закрылись последние офисы для совершения сделок «голосом» и большинство бирж стали полностью электронными. Без участия людей самый большой источник задержек — это передача информации по сети на большие расстояния. Связанные между собой экономики разбросаны по планете. Потребуются десятки миллисекунд, чтобы информация дошла от Нью-Йорка до Лондона по оптическому кабелю Hibernia. Не так просто определить исходную причину изменения цены на золото, потому что первичная информация об этом отражается эхом от одного континента к другому и обратно, эти потоки информации накладываются друг на друга и иногда воплощаются в циклы обратной связи. С коротковолновой радиосетью Raft передача информации происходит на несколько миллисекунд быстрее. По счастливой закономерности можно определить, что же именно послужило первичной причиной изменения цены, если следовать за солнцем — когда оно восходит над одним континентом, люди просыпаются и начинают свою деятельность —, а значит, там и происходит ценообразование. Во время торговой сессии в Европе — Азия отдыхает после рабочего дня, а Америка ещё спит. Циклы обратной связи присутствуют всегда, но некоторые HFT упрощённо предполагают, что «правильная» цена в каждый момент времени устанавливается на той бирже, где сейчас идёт дневная торговая сессия, а значит — и наиболее релевантный поток сделок в поисках баланса спроса и предложения. Однако это не всегда работает именно так, потому что многие биржи работают почти круглосуточно.

Предиктивные сигналы («альфы») могут помочь определить причинно-следственные связи в последовательности событий, предотвращая циклы обратных связей. Они также позволяют более точно актуализировать цены множества инструментов одновременно. Но поскольку эта статья о задержках, а «альфы» являются уникальными и конфиденциальными наработками, мы не будем сильно вдаваться в подробности.

Каждая транзакция на рынке вызывает множество последствий, которые нужно обработать за считанные микросекунды, чтобы избежать дестабилизирующих циклов обратной связи. Поэтому даже сокращение задержки на считанные наносекунды повышает эффективность рынка. HFT выступает стабилизирующей силой, будучи постоянным посредником между спросом и предложением. В эпоху глобализации и взаимосвязанности экономик это поистине необходимая деятельность.

Низкоуровневая оптимизация капитализма

Электронные рынки — это информационные системы с многоуровневой архитектурой, аналогично интернету или процессорам. Каждый следующий уровень является более сложным и опирается на абстракции, определенные на предшествующих уровнях. HFT — это второй снизу уровень системы обработки рыночной информации, сопоставимый с предсказателем переходов в ЦПУ.

Предсказатель переходов не обязателен для работы программного обеспечения, но делает его более эффективным. Аналогично, HFT не является самым важным компонентом финансовой системы, но небольшое количество специалистов, работающих в этой области, повышают эффективность всех остальных компонент. Вероятно, это было бы так даже в альтернативных экономических системах, таких как Киберсин.

Для более наглядной иллюстрации сопоставим уровни архитектуры ЦПУ и электронных рынков:

В контексте капитализма HFT служит низкоуровневым слоем оптимизации в глобальном процессе ценообразования. Капитализм можно рассматривать как распределённую и децентрализованную систему распределения ресурсов, в отличие от централизованных плановых экономик. Известно, что задача о поиске равновесии Нэша в экономике является NP-полной (Christos Papadimitriou, 2008), поэтому централизованное планирование часто приводит к накоплению ошибок в процессах ценообразования и в конечном итоге к краху общества, как в СССР и Чили. Съезд советов, даже состоящий из ведущих экспертов, с трудом может распланировать стоимость товаров и цепочки их поставок даже в самых простых случаях (Leonard Read, 1958). Ценообразование — отнюдь не тривиальная задача.

Индустрия HFT относительно невелика: её совокупная выручка редко превышает 30 млрд долларов в год, затраты ещё меньше, а штат насчитывает лишь несколько тысяч человек на все фирмы вместе взятые. Аналогично тому, как инженеров в Intel или разработчиков компиляторов GCC не так много, как веб-разработчиков, индустрия HFT маленькая, но поддерживает значительно большую экосистему. McDonald«s, Exxon, JP Morgan и другие компании численностью под 100 тысяч сотрудников каждая — по отдельности многократно превосходят весь штат индустрии HFT. При этом они являются прямыми бенефициарами от работы HFT, простилающейся тонким слоем на более низком уровне архитектуры финансовых рынков, обеспечивая более эффективное ценообразование в сельском хозяйстве, нефтяной индустрии, рынках облигаций и иностранных валют.

Некоторые читатели могут отметить, что скорость железа уже давно достигла достаточных высот — старые телефоны-раскладушки и калькуляторы работали вполне сносно. Однако с каждым новым ускорением в области обработки и передачи информации мы открываем новые возможности. Яркие примеры последних лет — мощные смартфоны, видеостриминг и искуственный интеллект. В 1943 году президент IBM Томас Уотсон якобы сказал: «Думаю, для насыщения мирового рынка нам достаточно продать максимум пять компьютеров», но он не представлял, насколько ошибался. По мере того как HFT повышает эффективность, становятся возможными и новые финансовые продукты для широких масс инвесторов — персональные пенсионные портфели ценных бумаг или периодическое инвестирование, когда сделки совершаются автоматически в течение дня. Мы ещё порассуждаем о других новых возможностях в заключении.

Критики в отношении к HFT ошибочно предполагают, что это пустая растрата ресурсов и утечка мозгов из других областей, ведь HFT выполняет важную роль в обеспечении работы «операционной системы» капитализма, выполняя низкоуровневые оптимизации и облегчая эффективную работу этого сложного, децентрализованного «экономического компьютера».

«Победитель получает всё» — ошибочное суждение

Даже некоторые люди из HFT индустрии разочарованы необходимостью нескончаемой борьбы за снижение задержек. Обычно они делятся на две группы: люди из более маленьких и менее прибыльных фирм, которые объясняют свои провалы тем, что это «игра с нулевой суммой, где всё решает скорость»; и люди из крупных фирм, которые чувствуют, что дальнейшая оптимизация на микроуровне лишь ещё на год-другой поддержат конкурентное преимущество, но не будет иметь ценности для человечества в долгосрочной перспективе. Обе группы думают: неужели это не глупо — потратить столько денег на закупки ASIC для экономии дополнительных 5 наносекунд только для того, чтоб в конце концов все кроме одного проиграли? Разве это правильно, что так много компаний тратят свои деньги и ресурсы, но побеждает лишь только одна из них, а остальные — попусту потратили время и деньги? Даже если я получаю хорошую зарплату за эту работу, не заняться ли мне чем-то, что имеет большее значение в долгосрочной перспективе? В этой части эссе я объясню нюансы индустрии и покажу, что вклад HFT в развитие технологического стека носит для рынков положительный эффект.

В основном HFT компании ведут себя рационально. Большинство решило, что ASIC — не лучшая инвестиция. Немногие несогласные, тем не менее, найдут способ эффективно применять их в торговле — кто-то на фьючерсах, кто-то на опционах. И как вы можете представить, подобных ниш на рынке очень много и каждый сможет найти место для применения своих технологий и торговых стратегий.

В период около 2007 года несколько фирм пытались построить прямые оптоволоконные линии между Нью-Йорком и Чикаго, чтобы торговать SPY против ES. Эти события были карикатурно изображены в провальном голливудском фильме «Операция «Колибри» и книге «Flash Boys» Майкла Льюиса. HFT фирмы Getco и Chopper, инвестировавшие в дорогостоящие скоростные линии из тёмного волокна, по типу Spread Networks, в конечном итоге получили убытки. Однако их решение вступить в эту гонку можно понять: они не знали, сколько других фирм строят для себя такие же линии; не предполагали, как сложно будет получить лицензию на эти линии у FCC; мало кто предвидел новые достижения в разработке микроволновых линий, которые станут окупаться за несколько лет вместо двадцати; они также могли не осознавать, что как только ещё у нескольких конкурентов появятся похожие линии, то понадобятся новые инвестиции — в FPGA для ускорения кодирования и декодирования данных.

С другой стороны, такая конкуренция вынуждает компании находиться в постоянном поиске узких мест в своих системах и улучшать их. Разве кто-то просил хранить 10000 фотографий на телефоне вместо 9000 или удешевить микроволновку на 1 цент? Никто. Особенно сейчас, когда узкое место — сами биржи, тратящие на обработку запросов десятки микросекунд, не так очевидна выгода от экономии ещё нескольких наносекунд на стороне торговой стратегии. Но со временем технологические мощности, которые на первый взгляд кажутся избыточными, находят своё применение для новых задач. Например, биржи могут перенимать технологические ноу-хау от HFT фирм и строить более эффективные системы. Это даёт толчок для внедрения новой функциональности — поддержки сложных деривативов или новых типов ордеров. Более низкая задержка означает более высокую пропускную способность, которая позволит биржам проводить листинг большего числа продуктов с меньшими затратами (трейдинговые фирмы, в свою очередь, развиваются на опережение и уже готовы обрабатывать больше продуктов). Если биржи повысят свою эффективность и снизят издержки, то смогут снизить торговые комиссии, что ещё больше сузит спреды. К сожалению, биржи — естественные монополии и, вероятно, потребуется давление регуляторов, чтобы заставить их модернизировать свои технологии, уменьшить задержки и снизить комиссии.

Наконец, почти любая конкуренция в узкой нише может показаться игрой, в которой победитель получает всё. Но если смотреть шире, всё не так просто, так как индустрия HFT очень разнообразна. Ускорение на 1 наносекунду какого-то компонента не позволит одному участнику занять весь рынок. Реакция торговых стратегий на различные триггеры происходит с различной задержкой — в некоторых случаях это подвергается очень тонкой настройке. Стратегии используют разные сигналы и их аппетит к риску может меняться в течение торговой сессии. В интересах бирж сохранить как можно больше отдельных участников рынка, способных торговать в плюс, обеспечивая ликвидность и платя биржам комиссию, поэтому иногда они используют такие трюки, как speed bump (искусственная вариативность сетевых задержек при отправке ордеров). Вследствие всего этого, не так легко получить сценарий, когда на рынке побеждает кто-то один.

Заключение

В этом эссе мы рассмотрели, как в современной электронной торговле подходят к оптимизации задержки, сосредоточившись на трёх ключевых положительных последствиях: уменьшение спреда, распространение по рынку справедливых цен и обеспечения баланса спроса и предложения. Мы увидели, как сокращение задержек позволяет маркет-мейкерам эффективнее управлять рисками, приводя к более узким спредам, что в конечном итоге выгодно всем участникам рынка. Мы изучили роль HFT в быстром распространении информации о взаимосвязанных активах и предотвращении губительных циклов обратной связи, обеспечивая тем самым точное отражение спроса и предложения в цене. Далее мы провели аналогию с низкоуровневыми компьютерными оптимизациями, которые в итоге позволили создать новые программные продукты, следуя закону Мура. Наконец, мы оспорили упрощённую точку зрения, что HFT — это игра с нулевой суммой и что усилия тратятся впустую. Снижение задержки расширяет возможности рынков, позволяя внедрять инновации, уменьшать минимальный шаг цены и проводить листинг большего числа продуктов. Поскольку индустрия прибыльна даже за вычетом небольших неудачных инвестиций и упущенных возможностей, косвенно она положительно влияет на технологии, а значит, усилия в области HFT направлены на благое дело. Также HFT не имеет негативных эффектов вроде загрязнения окружающей среды или нанесения ущерба здоровью сотрудников, и потому не нуждается в дополнительном налогообложении или запрете.

Что же будет дальше? Станет ли возможным при увеличении вычислительных мощностей на несколько порядков создать имитационную модель Земли с 8-ю миллиардами агентов, представив каждого человека с помощью искусственного интеллекта? Будут ли все задачи микроэкономики разрешимы через агентное моделирование вместо поиска пересечения кривых спроса и предложения? Смогут ли рынки предсказаний стать более эффективной площадкой обсуждения неопределённостей настоящего и будущего, сделав вторичными новости, комментарии в Твиттере и подкасты? Можно ли будет решать споры делая ставку на тот или иной исход вместо тысячи слов?

Смогут ли AI-агенты стать нашими фидуциарными управляющими, научиться мгновенно сопоставлять наши нужды с нуждами других людей и образовать идеальную систему бартерного обмена без проекции товаров и услуг на цены? Станут ли концепции электронной торговли настолько общепринятыми, что мы сможем использовать центральный биржевой стакан (CLOB), обновляющийся в режиме реального времени, во всё большем числе рынков, подобно тому, как это делают некоторые технологические компании (Amazon для ритейла, Google для рекламы, Uber для поездок)? Мы не знаем, какие прорывы принесут нам технологии в будущем, но надеемся, что это эссе помогло хотя бы немного объяснить, что уже существует, и почему борьба за наносекунды действительно полезна для общества и заслуживает одобрения и поддержки, а не критики.

© Habrahabr.ru