Heterogeneity, bounded rationality and complex dynamics in futures markets

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已有大量文献对期货市场中的复杂动态进行了实证研究。理论上,当临近交割日时,期货价格与现货价格会趋于收敛。不过,实证研究表明,期货价格与现货价格的动态关系较为复杂,具有非线性特征,二者常常出现较大幅度的背离。另外,价格发现功能是期货市场的基本功能之一,即期货市场会充分反映基本面信息,期货价格会等于基本面价值。实证研究表明,期货价格波动剧烈,很多时候会与基本面价值相背离。此外,期货价格还表现出波动聚集性和长记忆性等特征。此前相关的大部分文献都是从实证的角度来分析这些复杂动态,对于它们产生的内在机制讨论的并不多。本文的研究目的是通过建模为理解这些复杂动态现象的产生机制提供一些理论解释。
  期货市场中存在许多不同类型的投资者,包括基本面交易者、技术面交易者、套利交易者、套期保值者等。他们往往具有不同的交易信念、风险偏好和交易策略等。相关研究表明,投资者的交易行为对价格波动会有较大的影响。投机交易会增加价格的波动,套利交易和基本面交易会促进价格发现功能。价格的产生主要依赖于买卖双方的交易行为。在期货市场中,不同类型的交易者会相互转换,交互作用,从而对价格产生较复杂的影响。本文从投资者的交易行为出发,构建基于异质个体的期货市场定价模型,并分析投资者之间的交互作用及其对期货市场动态演化的影响。
  投资者的交易决策与其认知能力、判断能力有关。行为金融学的相关研究表明,金融市场中的投资者是有限理性的,存在一些认知偏差,如代表性偏差、保守性偏差、获得性偏差、锚定效应等。这些认知偏差使得投资者在做决策时会表现出过度自信和短视等行为特征。此外,不同类型的投资者所拥有的信息是不同的,而且投资者对信息的处理能力有限。由于存在这些认知偏差和局限性,在现实中投资者很难采取最优的交易策略,而是会根据近期的收益情况不断调整策略。当投资者采取不同的交易策略时,就会表现为不同类型的交易者。根据行为金融学的研究结果,我们给出了有关投资者交易行为的基本假设,并从这些假设出发来构建模型。相对于此前的一些异质个体模型,我们的模型具有较好的理论基础,建模更加严谨,也更能刻画现实市场的动态特征。
  基于适应性信念的异质个体模型最早由BrockandHommes提出,后来被推广用于研究金融市场的各类复杂波动现象,并取得了较多的成果。本文在建模方面主要基于他们的研究工作,并做了进一步的扩展,具体体现为以下几个方面。第一、我们从行为金融学的研究结果出发,提出了模型的基本假设,使得模型在结构上更加严谨。第二、我们首次把此类模型应用于期货市场的定价和复杂动态研究,同时考察期货市场和现货市场两个市场的动态演化,模型结构更为复杂。第三、我们把套利交易者引入模型。该类交易者同时在期货市场和现货市场进行交易。本文模型中投资者的类型和交互机制更加复杂,更贴近期货市场的实际情况。这一部分的工作主要见第3章和第4章。第四、此前的大部分相关研究是基于对称信息,我们把模型推广到了非对称信息的情景。这使得模型能够更好地刻画金融市场的实际情况,有助于更好地理解市场出现的复杂动态。这一部分的工作主要见第5章。第五、我们首次把异质个体模型与复杂网络相结合,借助网络理论来分析羊群效应对市场稳定性的影响,具有一定的创新意义。这一部分的工作主要见第6章。第六、此前相关模型的参数解释不够明确,本文模型所包含的参数具有较好的经济意义,能够反映投资者的风险偏好、理性程度、估值分化程度、从众水平、市场流动性等因素,为分析各因素对市场有效性和稳定性的影响提供了理论框架。
  本文第1章为前言,主要介绍了研究的目的和意义、文献综述、研究方法、创新性等内容。其中,在研究方法部分,除了介绍本文所使用的数学工具外,我们还从投资者的效用函数出发推导了不同类型投资者需求函数的基本形式。在后续章节的模型构建中,我们从投资者交易行为的基本假设出发对不同投资者需求函数的类型做了进一步阐述。
  在第2章中,我们建立了本文的基准模型,作为后续章节拓展和分析的基础。基准模型包含两类交易者,即基本面交易者和技术面交易者。对于基本面交易策略,交易者认为期货价格会收敛到基本面价值。当期货价格高于基本面价值时,交易者就会卖出期货;反之,就会买入期货。对于技术面交易策略,交易者认为当前的价格走势会延续。如果当期价格上涨,交易者就会买入期货;反之,就会卖出期货。投资者可以在基本面交易策略和技术面交易策略之间进行转换。根据离散选择理论,策略转换机制遵从Logit函数形式。当一种策略的收益较高时,投资者选择该策略的概率就会较大。当交易者进行买卖交易时,就会产生价格。在本模型中,期货价格的运行由市场的总超额需求来驱动。当总超额需求为正时,价格就会上涨;反之,价格就会下跌。与传统的基于瓦尔拉斯均衡的机制相比,这种价格形成机制更能反映交易行为对价格的影响。基准模型提供了刻画市场演化的动力系统,其中包括期货价格和不同类型投资者所占市场比例的演化方程。通过计算,我们得到了该基准系统的均衡解以及解的局部稳定性条件。满足稳定性条件的参数取值构成了该系统的稳定性区域。结果表明,当稳定性条件满足时,市场价格可以收敛到基本面价值,从而实现期货市场的价格发现功能。
  在第3章中,我们在基准模型中引入了一类套利交易者。这类套利交易者与通常所说的套期保值者较为相似,会同时在期货市场和现货市场进行交易。他们根据自身所拥有的信息和交易目的来设定进行套利交易的目标价格,即套利基准价格。当期货市场达到套利基准价格时,他们就会进行套利交易,否则,就不进行交易。也就是说,他们只在套利交易或不交易两种策略之间进行选择。同时,我们还假设存在另一类投资者,会在基本面交易策略和技术面交易策略之间进行选择,从而表现为基本面交易者或技术面交易者。因此,在我们的模型中会包含三类交易者和两套策略转换机制。价格的运行由交易行为来驱动。交易者的交互作用与价格协同演化,从而产生复杂的市场动态。在该模型中,我们同样得到了刻画市场演化的动力系统,其中包含了现货价格的演化方程、期货价格的演化方程以及不同类型投资者所占市场比例的演化方程。该动力系统体现了非线性、滞后性和协同性等动态演化特征。这些特征在现实市场中广泛存在,是产生市场复杂波动的重要内因。我们计算了该系统的均衡解以及解的局部稳定性条件。研究发现,当套利基准价格与基本面价值偏差较大时,期货价格将不会收敛到基本面价值,从而无法实现价格发现功能。与基准模型对比可以发现,引入套利交易者之后系统的稳定性区域缩小。这意味着,在同样的参数条件下,系统可能会变得不稳定。
  在第4章中,我们对基准模型引入了另一类套利交易者,并考察了投资者之间更为复杂的交互作用。该类套利交易者进行基差套利。投资者预期现货价格与期货价格会在到期日收敛。当期货价格高于现货价格时,套利交易者就会卖出期货,同时买入现货;反之,交易者就会买入期货,同时卖出现货。在该模型中,我们假设存在一类投资者,可以在套利交易策略和基本面交易策略之间进行选择,从而表现为套利交易者和基本面交易者。此外,我们假设还存在另一类投资者,会在基本面交易策略和技术面交易策略之间进行选择,从而表现为基本面交易者和技术面交易者。因此,该模型包含了两类投资者、三类交易者和两套策略转换机制。我们进一步可以得到刻画期货市场动态演化的动力系统。通过求解系统的均衡解及其局部稳定性条件可以发现,虽然均衡价格等于基本面价值,但是套利行为会影响均衡点的稳定性。当套利者的风险偏好水平较高时,会导致稳定性条件不成立,从而使得期货价格无法收敛到均衡价格,也就无法实现价格发现功能。
  在第5章中,我们把模型拓展到了非对称信息的情况。不同类型的投资者拥有关于基本面的私有信息,各自对基本面价值进行评估,并得到不同的估值。根据其所拥有的信息,投资者会采取不同的基本面策略。不过,技术面信息对所有投资者是公共信息。投资者会根据策略的表现情况在基本面策略和技术面策略之间进行转换。该模型包含了两类投资者、两套策略转换机制和两类交易者。同样,我们可以得到刻画该情况下市场演化的动力系统。通过求解系统的均衡解可以发现,市场均衡价格等于不同类型投资者对基本面估值的加权平均,权重由投资者的风险偏好水平、理性水平、估值分化水平等行为参数决定。在不对称信息情况下,由于投资者对基本面价值的评估不一致,市场均衡价格通常不等于基本面价值。另外,关于基本面估值的分化也会影响均衡点的稳定性条件。估值分化越严重,稳定性条件越难满足。因此,我们认为不对称信息以及由此产生的估值分化是导致市场定价错误的重要原因,也是金融市场不稳定性的主要来源。
  在第6章中,我们建立了复杂网络上的异质个体模型。网络上的节点代表不同的投资者。节点的状态表示投资者所采取的策略,包括基本面策略和技术面策略。节点之间的连接表示投资者之间可以相互影响。投资者在做决策的时候,不仅会考虑策略的表现情况,还会考虑周围其他人所采取的策略,具有一定的从众行为。在该模型中,网络的拓扑结构、节点的状态以及市场价格三者会进行协同演化,从而形成一个复杂的自组织动力系统。借助该模型,我们重点考察了羊群效应对市场稳定性的影响。研究发现,羊群效应并不完全是有害的,适当的从众行为有助于增加市场的稳定性。
  借助数值仿真分析,本文在不同模型设定下考察了行为因素对市场稳定性和定价的影响。各行为参数的取值受到系统稳定性条件的约束。只有当不同的行为因素相互匹配时,稳定性条件才会满足,才会有助于市场的稳定和有效定价。当稳定性条件不满足时,价格很难收敛到均衡价格,市场无法实现价格发现功能,并可能会出现混沌等复杂的动态现象。研究结果有助于理解期货价格复杂波动产生的内在机制。本文的主要研究结果包括以下几个方面:
  (1)期货市场等金融市场提供了一种汇集信息的机制。我们研究发现,价格所反映的信息既包括基本面信息,也包括投资者的交易行为信息。这些行为信息涉及投资者的风险偏好、理性程度、从众水平、市场流动性以及基本面估值分化程度等。价格的产生主要依赖市场中交易者的买卖行为,所以交易行为信息对市场定价有重要影响。由于投资者的异质性,这些行为信息会使得价格偏离基本面价值,从而导致市场无法实现价格发现功能。在一定程度上,这可能意味着“市场总是错的”。我们认为这是价格能够持续运行的一种重要的内生驱动力,能够解释为什么在外界因素没有较大变化的情况下价格仍会起伏波动。此外,我们还发现,当市场把信息汇集到价格中时,价格会更多地反映那些风险偏好高、理性程度低的投资者所拥有的信息。这意味着,增加理性程度高的稳健型投资者可能并不会提高市场的有效性和稳定性。
  (2)套利行为对期货市场价格发现功能的影响较为复杂。当套利者的风险偏好较高时,套利行为会增加市场波动,不利于价格向基本面价值收敛。特别地,当套利交易是基于套利基准价格时,套利行为可能会使得市场定价错误。我们的相关研究结果有助于更好地理解套利者在市场中所起的作用。市场中不同类型的投资者会交互作用。当价格变化触发套利交易时,基本面交易者和技术面交易者又会对套利者的交易行为作出反应,并引起价格的进一步变化。这种交互作用会减弱均衡点的稳定性。也许,套利交易者是为了纠正价格偏差,但是在其他交易者的协同作用下,价格可能会无法得到纠正。
  (3)正如前文所述,在非对称信息情况下,投资者对基本面的估值会不一致。这种估值分化会使得市场出现定价错误,而且分化程度越大,市场越不稳定。在现实中,信息不对称性普遍存在。特别是在不成熟的市场中,很难想象所有的投资者都具有完全信息。而且,投资者对信息的处理能力也各不相同,无法达到完全一致的估值。我们的研究表明,信息非对称性和估值分化是导致期货市场出现复杂波动的重要原因。
  (4)我们在模型中定义了反映投资者理性程度的参数。研究结果表明,投资者的理性程度并非越高越好。当理性程度很高时,投资者会及时评估信息和策略的收益情况,并快速调整策略,以期获得最优收益。这种策略的快速转换,会加剧市场波动,不利于市场的稳定性和价格发现功能。我们发现,只有当投资者的理性程度与投资者的风险偏好、市场流动性等因素相匹配时,才会促进市场的稳定性。理性程度过低或过高都会使得稳定性条件无法满足。
  (5)当投资者的风险偏好较高时,投资者的交易头寸会较大,对价格会产生大幅冲击,从而使得价格很难收敛到均衡点,也就无法实现价格发现功能。这时,市场会出现复杂的波动现象,期货价格与现货价格的关系也会变得复杂。特别是,技术面交易具有助涨杀跌的作用,投机性强。如果技术面交易者的风险偏好过大,会降低市场的稳定性。此外,在我们的模型中,技术面交易者的交易成本较低,在均衡状态时技术面交易者在市场中的占比会比较大。这一结果与此前的一些研究结论类似,意味着噪声交易者可以在市场中长期存在。
  (6)流动性是决定市场稳定性的重要因素。当市场流动性较差时,稳定性条件无法满足。在这种情况下,即使很小的交易也会导致较大的价格变化,不利于市场向均衡点收敛。研究结果表明,充足的市场流动性能够对冲投资者高风险偏好对价格的影响,从而有助于市场的稳定。
  (7)适度的从众行为会有助于市场的稳定。如果所有个体都是独立做决策,不考虑其他人的策略,则市场无法形成有效的协同,从而会出现波动较大的行情。同样,如果个体完全模仿他人的策略,则会导致市场策略完全一致,从而会导致出现极端行情。特别地,当技术面策略占优时,投机行为与从众行为相叠加,就会催生价格泡沫。
  由于模型具有较复杂的非线性,我们很难对系统的全局稳定性进行直接的数学分析。不过,借助相图和分岔图,本文采用数值仿真方法展示了系统在不同参数条件下的演化过程。从中可以看到,系统在向均衡点演化的过程中会出现周期性和混沌等复杂动态。这为理解期货市场的复杂波动现象提供了解释。
  本文的主要研究结论对市场监管和政策制定具有启发意义。为了提高市场的稳定性,促进价格发现功能,监管部门可以采取措施抑制投机行为、增加市场流动性、安抚市场情绪,并建立健全有关基本面信息的发布渠道,促进信息共享。另外,本文的研究为期货市场的定价模型提供了借鉴。期货定价模型不仅要考虑基本面因素,还应考虑投资者的行为因素。
  本文主要开展了相关的理论研究,对模型的参数没有进行实证估计。在后续研究中,我们将结合国内市场的相关数据,对模型进行实证分析,以提供更多具体的实证结论。另外,我们计划对模型做进一步的完善和优化。在模型中,我们假设基本面价值是不变的。在实际中,基本面价值往往会随着时间变化。我将借助随机过程来刻画基本面价值的演化,并进一步拓展我们的模型。对于目前所建立的基于复杂网络的异质个体模型,我们没有给出解析解。在后续的研究中,我们希望能够克服相关的技术难题,对模型进行更深入的数理分析。
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