[Перевод] «Мыслить финансовыми моделями»: Кто такие кванты и как ими стать
Редактор блога Turing Finance и, по совместительству, финансовый аналитик хедж-фонда Стюарт Рид опубликовал практическое руководство для тех, кто видит свое будущее на финансовом рынке, исходя из своего опыта работы в профессии. Он обещает рассказать не о том, как стать квантом, а как быть им в любом из секторов финансовой индустрии, в котором вы сейчас работаете. По его мнению, это даже не вопрос выучки, но, скорее, вопрос идеологии. Представляем вашему вниманию адаптированный перевод этого материала.
Количественные методы или количественный анализ в индустрии финансов — это наука, но никак не профессия, считает Рид. Это значит, что знание того, как стать квантом ничего не прибавляет к вашим умениям. Нужно знать, как быть им. Во втором случае мы говорим о принципах и идеологии, лежащей в основе количественного анализа. В первом варианте — речь о том, чтобы проявлять некие практические активности, чтобы получить работу, где в описании стоит слово «квант».
На базовом уровне быть квантом — еще не означает умения выводить изощренные формулы для оценки возможностей диковиной стохастической модели. Это еще не означает создавать, обучать и тестировать стратегии трейдинга, использующие модель статистической регрессии. Быть квантом — значит, верить, что научные модели годятся для общего анализа финансовых рынков.
Подобная идеология набрала вес при оценке деривативов, потом перешла на риск-менеджмент, управление активами и биржевую торговлю. Вероятно, в ближайшее десятилетие мы сможем наблюдать распространение этого подхода в сфере корпоративных финансов, в венчурных и банковских инвестициях.
Философия науки
На последнем курсе по компьютерным наукам автор вместе с остальными студентами потратил год на создание модуля под названием «методологии исследования». В его основе лежали два учебника: «Философия науки: от проблем к теории» и «Философия науки: от объяснения к обоснованию». Обе написаны Марио Бунге. Несмотря на все попытки преподавателя сделать этот предмет скучным, насколько это возможно, автору нравилось изучать философию. Многие идеи модуля оказались востребованы в дальнейшей практике.
Собственно, сам предмет «философия науки» повествует о логических основаниях, методах и выводах науки. Проще говоря, он пытается ответить на вопросы: что такое наука? Как это работает? Каковы пределы научного знания? В истории было дано множество ответов на эти вопросы. Нередко противоположных. Их можно свести к нескольким направлениям: реализм, эмпиризм, инструментализм и индукция, логический позитивизм и фальсифицируемость.
Реализм против эмпиризма
Реализм уверен в том, что наука занимается в своих исследованиях реальным миром, а не той его конструкцией, которая дана лишь в ощущениях. Напротив, эмпиризм, исходит из положения о том, что все, что мы знаем, мы знаем через органы чувств. Значит, наше знание является временным и ограниченным.
Главным аргументом в пользу реализма может стать точность научных теорий. Если мы имеем теорию достаточно точную, чтобы с ее помощью быть способными предсказывать будущее состояние системы, значит, мы описываем реальный мир. В большей степени это справедливо для физических наук. В финансовом мире любая теория будет ограниченной в своих возможностях предсказания и подчиненной искажениям.
Дедукция, индукция и абдукция
В философии науки мы различаем несколько форм логических рассуждений.
- Дедукция означает выведение умозаключения, исходя из одной или более предпосылок, к одному непротиворечивому выводу. Ее часто используют в математике и формальных методах компьютерных наук.
- Абдукция — это несколько упрощенная форма дедукции, которая утверждает, что, полученные через последнюю заключения, могут не быть истинными по необходимости. Но, в любом случае, это лучшее, что мы можем сделать, основываясь на имеющихся данных и предпосылках.
- Индукция делает выводы на базе одной или более сильных посылок, основанных на свидетельствах и наблюдениях, чтобы получить вероятностную истину, которую можно проверить методом фальсификации.
Недостаток последнего метода заключается в том, что любые выводы здесь будут ненадежны. Это можно продемонстрировать на хорошо известном примере с черным лебедем. Пока все лебеди, попадающиеся нам на пути, будут белые, мы можем руководствоваться утверждением «все лебеди — белые». Первый же черный лебедь, появление которого модель предсказать не может, опровергнет эту истину. Более подробно этот пример рассматривает в своих трудах Нассим Талеб.
Количественные теории рынка построены на индукции через эмпирические наблюдения. Подобные теории легко опровергаются при наличии противоречащих друг другу данных. Они могут быть стройными на бумаге, но на практике чаще всего являются предметом веры своих приверженцев, которые упускают факты, не вписывающиеся в модель.
Читатель, наверняка, уже задается вопросом, как философия науки помогает стать квантом? Ее идеология важна для понимания ограничений возможностей нашего знания о финансовых рынках. Как бы глубоко финансовые теории не были укоренены в эмпирических данных, не казались непогрешимыми, они хрупки по своей природе. К ним относятся все популярные предпосылки количественных моделей: возвраты нормального распределения, линейность, стационарность, гипотезы случайных блужданий и эффективности рынка.
Научный метод
Научный метод помогает сделать мышление более четким и строгим и увеличить тестируемость модели и проверяемость, лежащих в ее основе гипотез.
Научный метод — это непрерывный процесс, включающий систематические наблюдения, количественные измерения, эксперимент, получения гипотез, проверку гипотез и их совершенствование. Автор предлагает пройти весь путь научного метода на примере теории случайных блужданий.
Наблюдения
В контексте финансовых рынков мы обычно извлекаем полезную информацию из книг, статей, средств массовой информации и даже иногда, почитывая хорошие (или не очень) блоги на заданную тематику. Что мы в них находим? Во многих академических изданиях имеется утверждение о том, что рынок ведет себя случайным образом, в нем действуют стохастические процессы.
Здесь важно начать задавать вопросы. Первые вопросы, которые помогут нам как-то оценить данное предположение могут быть самыми простыми: кто, что, когда и зачем? Попробуем посмотреть с этой точки зрения на гипотезу случайных блужданий.
- К кому, в терминах рынка, применима данная теория? Все ли рынки ведут себя одинаково случайным образом? Как случайность соотносится с ликвидностью и другими параметрами относительной эффективности?
- Что, какие силы, делают рынок случайным? На самом ли деле к случайности приводит эффективность? Если рынок случайный, тогда нет смысла его агентам на нем конкурировать. То есть, если убрать эффективность, останется ли рынок случайным?
- Где рынок является случайным? Если ли в мире места, где он чуть менее случаен, например, в развивающихся странах? Если, да, то, что можно сказать о различиях в динамике этого процесса?
- Когда рынки становятся случайными? То есть случайны ли они на протяжении всего времени или прерываются режимами, где случайность отсутствует? Если это так, означает ли это, что в такие моменты становится возможным извлекать выгоду из подобного состояния?
- Почему рынки случайны? Какие процессы и силы удерживают их в состоянии случайности?
- Как можно измерить эффективность рынка и проверить гипотезу случайного блуждания? Можем ли мы имитировать эффективную экономику, используя модель базового агента, и проверить, является ли механизм раскрытия цены случайным?
На часть этих вопросов кто-то когда-то уже вынес ответ. Поэтому критически важно быть в курсе предыдущих исследований. После формулирования своих собственных вопросов и чтения литературы по теме, в голове начнут возникать грамотные и правильные идеи, которые в итоге должны сложиться в проверяемую научную гипотезу.
Формирование гипотезы
Гипотеза — это декларативное утверждение, которое обосновывает взаимоотношения между набором переменных. Хорошая гипотеза должна быть лаконичная, проверяемая, учитывающая весь предыдущий накопленный опыт исследований. Возьмем, для примера, следующие интересные идею, которую прислал автору один из постоянных читателей его блога.
Возвраты рынка демонстрируют случайность, поскольку рынок способен быстро адаптироваться, чтобы избавиться от любых слабых мест.
Мысль хорошая. Но сама по себе гипотеза так себе. Многие термины не определены, слишком много всего намешано в одну кучу, и ее не так-то просто проверить. Попробуем разбить эту гипотезу на несколько отдельных.
Гипотеза 1. Движения рынка (вверх или вниз) неотличимы от бинарных случайных последовательностей Мартина-Лёфа.
Разбор автором гипотезы случайного блуждания, привел его к выводу, что рынок не является случайным, по крайней мере, в таких жестких терминах. Вслед за этим появляется множество других вопросов, требующих дополнительных исследований. Следовательно, эту новую гипотезу можно разбить еще на две части.
Гипотеза 2. Эффективность рынка, временная доступность всем участникам любой информации, вынуждает рынок развиваться случайно.
В одном из следующих материалов автор обещает рассказать, как проверить эту гипотезу на истинность. Пока же, тем, кто интересуется, можно почитать две статьи на эту тему: «Неприятие рисков и мартингальное свойство рыночных цен», Ле Рой, 1973 год, и «Цены на активы в экономике обмена», Лукас, 1978 год. (по ссылке оба материала почему-то недоступны — прим. переводчика). В них исследователи пытаются выяснить, как влияет доступ к информации рациональных агентов рынка на случайное распределение цен. В общих чертах вывод таков: свободный доступ к данным может вести к случайному движению рынка, а может и не вести. То есть эффективность еще не означает случайность.
Далее все это нас приводит к третьей гипотезе, которую исследуют относительно редко, по причине того, что ее сложно проверить.
Гипотеза 3. Вне зависимости от того, развивается ли рынок случайно или нет, все возможности заработать на нем вымываются слишком быстро, чтобы инвесторы успели построить постоянную эффективную стратегию.
Эта гипотеза не слишком лаконична и декларативна. Ее довольно сложно опровергнуть или подтвердить. То есть по всем параметрам она не так изящна, как предыдущие. Поэтому на данном этапе ей можно пренебречь.
Разработка тестируемых прогнозов
Для того чтобы построить прогноз, нужно для начала определиться, верна ли ваша гипотеза. Затем следует понять, какие величины включать в прогноз. Например, если мы за базовую берем первую гипотезу, то возвраты рынка (вверх или вниз) можно проверить и рассчитать с помощью набора статистических тестов NIST. Их поведение должно соответствовать бинарной последовательности Мартина-Лёфа. В одном из прошлых постов автор уже проделывал эту операцию, используя генератор псевдослучайных чисел под названием «Вихрь Мерсенна». Выяснилось, что данная гипотеза неверна.
Многие люди совершают одну и ту же ошибку: они уверены, что в исследовании все дело в одной объективности. На самом деле, не так уж важно, верна гипотеза или ложна. Важно, что при любом раскладе мы приносим новую информацию в научное знание по конкретной проблеме.
Для того чтобы проверить вторую гипотезу, придется пойти на шаг дальше: создать модель базового агента, в которой эффективность будет гарантирована. Из этой модели мы затем извлечем последовательности возврата и протестируем их на предмет случайности. О моделях будет рассказано чуть ниже.
Сбор данных для проверки предсказания
Название этого этапа говорит само за себя. Единственная вещь, о которой стоит предупредить: данные для проверки нужно брать из реального мира (эмпирические данные). На крайний случай, они могут происходить из модели, соответствующей гипотезе. Оба подхода имеют свои плюсы и минусы. С эмпирическими данными многое зависит от того, как вы их измеряете, собираете и храните. Имитирующие данные предполагают, что выполнение модели было сделано корректно.
Уточнение или опровержение гипотезы
Опираясь на собранные данные, мы можем ответить на вопрос, были ли предсказания верны, и подтвердили ли доказательства нашу гипотезу. Важно отметить, что при положительном варианте, речь идет лишь о поддержке гипотезы. Доказать, что она верна мы не можем. Во втором случае, гипотеза считается ложной.
Создание общей теории
Итак, мы собрали достаточное число гипотез, тщательно их протестировали. Теперь мы можем собрать из них одну общую теорию. Например, для теории портфельного выбора потребовались десятки лет исследований взаимоотношений между риском и прибылью, прежде чем она была принята научным сообществом. На момент публикации докторской диссертации Марковицем, в теорию портфеля практически никто не верил. Ему даже хотели отказать в присуждении степени доктора экономических наук.
История, по правде говоря, весьма поучительная. Если ваша идея непопулярна, это еще не значит, что она неверна. Сообщество финансистов очень консервативно. Устаревшие идеи и подходы здесь отстаиваются с почти религиозным пафосом и серьезностью. В навыки кванта как раз и входит умение смотреть на этот мир объективно и постоянно бороться с мифами о финансовых рынках. Забудьте о консенсусе, занимайтесь поиском истины.
Мыслить моделями
Как стать квантом? Оформляйте свои идеи в модели. Затем пользуйтесь этими моделями, чтобы упорядочить свое мышление, проверить и обосновать свои идеи, выявить скрытые паттерны.
Модель — это репрезентация отдельных объектов или процессов, существующих в реальном мире. Для построения моделей кванты используют методы математики и компьютерных наук. Квант, например, может собрать модель рисков, сопряженных с конкретных портфелем активов. Почему на первый план выдвинуты именно модели? Тем более что некоторые полагают, что такой тип мышления лежал в основе финансового кризиса 2008 года.
Модели помогают нам более ясно мыслить
Развивая идею до уровня подходящей модели, сделанной в коде или прописанной в математических формулах, не важно, заставляет более четко видеть смысл, достоинства и недостатки самой идеи. Мы смотрим на умозрительные вещи в терминах инпутов, аутпутов и технологических процессов. Через модель и процессы можно обнаружить недостающие части и исправить неточности.
Модели проверяемы, интуиция нет
Как только идея была систематизирована и закодирована в модель, она становится проверяемой. В конечном итоге, мы можем увидеть, насколько идея соответствует реальному раскладу вещей. Возьмем, для примера, стохастическую модель броуновского движения в применении к рынку ценных бумаг. Как она соотносится с реальным миром? Учитывает ли они падения рынков? Учитывает ли она периоды высокой и низкой волатильности? Ответ, разумеется, отрицательный. Все это заставляет нас заняться разработкой более качественной стохастической модели: модели диффузионных скачков Мертона и модели стохастической волатильности Хестона.
Другой, общий вариант проверки модели — посмотреть, как она ведет себя на исторических данных. Возьмем обычную инвестиционную стратегию смещенного значения. Пока она зиждется на интуиции брокера, нельзя проверить, могла ли она приносить хорошую отдачу в прошлом. Можно лишь верить словам финансового управляющего, что он хорош в своем деле.
Модели помогают находить скрытые паттерны
Забудьте на время про поиск паттернов с помощью машинного обучения и нейронных сетей. Даже отжившие простые модели могут находить скрытые паттерны и открывать новое понимание привычных вещей.
Возьмем пример из другой области. Сколько, по вашему мнению, человек в отдельном городе должны быть расистами, чтобы уровень расовой сегрегации достиг 80%? Ученые выяснили, что достаточно, чтобы 30% людей были расистами для возникновения расовой сегрегации в относительно изолированном обществе. Все это можно просчитать с помощью старой модели сегрегации Шеллинга. И таких примеров, когда модель открывает нам новое знание о привычных вещах, масса. Тем, кто интересуется, автор советует пройти курс понимания моделей на Coursera.
Математические или компьютерные модели помогают нам отойти от умозрительных построений и снять когнитивную нагрузку на отдельного человека. Проще говоря, они делают нас умнее. Гораздо умнее.
Заключение
Количественные финансы — это идеология, и быть квантом — значит намного больше, чем быть просто математиком или знать, как писать код. Это история о приверженности научному методу и способности его применять для изучения финансовых рынков в целом. Учитывая это, автор дает единственный совет тем, кто намеревается стать квантом: просто будьте им, вне зависимости от названия своей должности. Нет причин для того, чтобы фундаментальные принципы и количественные методы нельзя было бы применить для других сфер финансовых услуг или даже для нефинансовых компаний. Вполне вероятно, что через десяток лет станет привычным и количественное банковское инвестирование и количественный венчурный капитализм. Даже если вы сможете просто грамотно расписать принципы этой идеологии на своем собеседовании, это уже будет большим плюсом.
Другие материалы по теме от ITinvest:
- Как на самом деле устроена торговля на бирже, и как ее можно улучшить: Простой алгоритм (часть 3)
- Аналитические материалы от экспертов ITinvest (для постепенного погружения в тему финансов можно начать с еженедельных обзоров финансовых рынков)
- Алгоритмы сжатия данных без потерь: что они говорят о рынках
- Могут ли все финансовые модели быть ошибочными: 7 источников риска возникновения убытков
- Эксперимент: Что гипотеза случайного блуждания говорит о прогнозировании финансовых рынков
- Эксперимент: Использование Google Trends для прогнозирования обвалов фондового рынка
