03 探究復(fù)雜金融系統(tǒng)的計(jì)算實(shí)驗(yàn)

探究復(fù)雜金融系統(tǒng)的計(jì)算實(shí)驗(yàn)張維天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部Tel:022-2740-1308Faxmail:weiz@金融市場的復(fù)雜系統(tǒng)特征金融市場的基本功能就是通過交易金融資產(chǎn)的形式，在空間和時(shí)間上優(yōu)化地配置社會(huì)的資金資源金融市場在資產(chǎn)定價(jià)中的有效性，決定了一個(gè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效率而這個(gè)有效性取決于其作為一個(gè)復(fù)雜開放巨系統(tǒng)的性質(zhì)2金融市場的復(fù)雜系統(tǒng)特征從系統(tǒng)工程的角度看，金融市場是典型的復(fù)雜系統(tǒng)，它具備了開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的一些基本特性作為交易者的眾多微觀主體互相具有隨機(jī)的聯(lián)系、具有對于環(huán)境的適應(yīng)性反應(yīng)能力系統(tǒng)內(nèi)外的信息交互密切系統(tǒng)內(nèi)外的資金（可以定義為一種“能量”）交換頻繁3金融市場的復(fù)雜系統(tǒng)特征按照Holland,J.(1997)的定義,金融系統(tǒng)在本質(zhì)上并不是一個(gè)簡單系統(tǒng)，而是由大量具有適應(yīng)性并相互交互的異質(zhì)個(gè)體組成的、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有內(nèi)生演化性的“復(fù)雜系統(tǒng)”個(gè)體交易者機(jī)構(gòu)交易者機(jī)構(gòu)交易者個(gè)體交易者證券市場公司銀行外部信息、資金交換

44金融市場的復(fù)雜系統(tǒng)特征社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展次貸危機(jī)…機(jī)構(gòu)次級債證券化？？？…個(gè)體機(jī)構(gòu)？？？個(gè)體？？？程序化組合保險(xiǎn)‘87股災(zāi)亞洲金融危機(jī)泰銖港幣對沖基金55Gale&Kariv(2007,AER)Bouchaud(2008,Nature)Lux&Westerhoff(2009,Nature)Schweitzer,Fagiolo,Sornetteetal(2009,Science)Haldane&May(2011,Nature)6金融市場的復(fù)雜系統(tǒng)特征HeterogeneousIndividualInformationCommonMarketInformationExantiBeliefsMarketRestrictionsExpostBeliefsRiskPreferenceObjectiveFunctionIndividualChoiceMarketPriceFormationmaxInformationFeedbackPriceFormationMechanismIndividualrestrictions7經(jīng)典金融理論（“均勻的”信息結(jié)構(gòu)、完全理性）“新金融理論”新古典金融：“專長”于市場機(jī)制設(shè)計(jì)行為金融：“專長”于非VM偏好、心理偏差計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：“專長”于適應(yīng)性導(dǎo)致的復(fù)雜性、復(fù)雜金融網(wǎng)絡(luò)

金融系統(tǒng)復(fù)雜性本質(zhì)與經(jīng)典理論結(jié)論間的差異，形成了金融異象，這導(dǎo)致了一些新的金融理論研究方向的誕生8金融市場的復(fù)雜系統(tǒng)特征眾多“異象”之發(fā)現(xiàn)8金融市場的復(fù)雜系統(tǒng)特征傳統(tǒng)上單純地依賴解析建模研究、或者單純地依靠市場數(shù)據(jù)的實(shí)證研究、以及針對個(gè)體行為的實(shí)驗(yàn)研究，都不足以對復(fù)雜的金融市場的動(dòng)態(tài)特性與規(guī)律進(jìn)行滿意的刻畫與捕捉而這個(gè)系統(tǒng)本身的復(fù)雜性特點(diǎn)又恰恰表明，我們可以用“計(jì)算實(shí)驗(yàn)”作為一種新的方法論和技術(shù)，對其進(jìn)行深刻的基礎(chǔ)研究和技術(shù)平臺(tái)開發(fā)9人類獲得了前所未有的計(jì)算能力，“計(jì)算”已經(jīng)開始成為與“實(shí)驗(yàn)”、“實(shí)證”和“數(shù)理分析”并駕齊驅(qū)的“第四種”科學(xué)研究手段按照L.Tesfatsion在《計(jì)算實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)手冊》（Elsevier,2006）和維基百科的定義，“計(jì)算實(shí)驗(yàn)（Agent-basedModelingandExperiment）”是通過計(jì)算模型描述系統(tǒng)中微觀主體的行為特征及其相互關(guān)聯(lián)演化、以及環(huán)境背景，從而模擬系統(tǒng)的基本運(yùn)動(dòng)并在此基礎(chǔ)上實(shí)驗(yàn)分析系統(tǒng)的集結(jié)行為與演化規(guī)律的一種科學(xué)研究方法Computationisnowasimportantastheoryandexperimentinadvancingscientificknowledge.

10研究復(fù)雜金融市場：方法的演進(jìn)10更具體地，我們可以定義“管理研究計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法”《管理科學(xué)學(xué)報(bào)》2011年第5期“管理科學(xué)研究中的計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法”：計(jì)算實(shí)驗(yàn)是以綜合集成方法論為指導(dǎo)，融合計(jì)算技術(shù)、復(fù)雜系統(tǒng)理論和演化理論等，通過計(jì)算機(jī)再現(xiàn)管理活動(dòng)的基本情景、微觀主體之行為特征及相互關(guān)聯(lián)，并在此基礎(chǔ)上分析揭示管理復(fù)雜性與演化規(guī)律的一種研究方法研究復(fù)雜金融市場：方法的演進(jìn)11研究復(fù)雜金融市場：方法的演進(jìn)真實(shí)金融市場Human-subject實(shí)驗(yàn)市場Agent-based人工金融市場理論研究實(shí)驗(yàn)研究實(shí)證研究

計(jì)算研究“Paper-based”“紙上”金融市場1212

何謂計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融學(xué)？

計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融學(xué)（Agent-basedComputationalFinance，ACF），是將金融市場視為包含多個(gè)異質(zhì)參與主體的復(fù)雜系統(tǒng)，運(yùn)用信息和計(jì)算技術(shù)來模擬給定的市場交易結(jié)構(gòu)、市場微觀層次Agent的行為，進(jìn)而揭示由此“涌現(xiàn)”出來的金融市場（如股票市場、外匯市場、期貨市場等）動(dòng)態(tài)特性及其成因的一門金融學(xué)分支13

何謂計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融學(xué)？

正如Tesfatsion（2006）所指出的，（包括金融經(jīng)濟(jì)學(xué)在內(nèi)的）“經(jīng)濟(jì)學(xué)計(jì)算研究就是通過構(gòu)建可計(jì)算的‘實(shí)驗(yàn)室’，在計(jì)算機(jī)的虛擬環(huán)境中設(shè)置各種情景，進(jìn)而考察Agent的反應(yīng)及行為，以及市場的表現(xiàn)等”14科學(xué)意義和實(shí)踐價(jià)值學(xué)術(shù)研究上，提供了一種與目前標(biāo)準(zhǔn)金融經(jīng)濟(jì)學(xué)研究（數(shù)理、實(shí)證、實(shí)驗(yàn)）完全不同的方法論和研究手段（計(jì)算），可以突破一些傳統(tǒng)方法面臨的障礙實(shí)踐價(jià)值上，可以形成金融市場仿真的計(jì)算實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為金融的產(chǎn)品創(chuàng)新、交易機(jī)制創(chuàng)新、監(jiān)管政策制訂等等提供評估手段；為應(yīng)對突發(fā)金融危機(jī)事件提供演練工具15科學(xué)意義和實(shí)踐價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)金融經(jīng)濟(jì)學(xué)所利用的多是“集結(jié)性”的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或者邏輯推理，在這樣的“紙上”市場中，難以從微觀角度對市場參與者行為、交易機(jī)制的微觀因素同市場的總體動(dòng)態(tài)特性相聯(lián)系從經(jīng)濟(jì)和法律約束的角度看，真實(shí)市場在金融產(chǎn)品創(chuàng)新試驗(yàn)和交易機(jī)制創(chuàng)新試驗(yàn)等方面，需要付出巨大的成本，并需要面臨法律的障礙但不進(jìn)行金融創(chuàng)新的試驗(yàn)，金融創(chuàng)新產(chǎn)品及其交易機(jī)制存在漏洞很容易引發(fā)金融風(fēng)險(xiǎn)事件甚至導(dǎo)致金融危機(jī)，代價(jià)更高16科學(xué)意義和實(shí)踐價(jià)值因此，建立一個(gè)與真實(shí)金融市場“神似”的虛擬“人工金融市場”（甚至是“市場群”）并在之上進(jìn)行創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)在一定意義上，我們觀察到的“真實(shí)市場”其實(shí)不過是真實(shí)世界的某一次“實(shí)現(xiàn)”而“人工市場”則可能給我們帶來更多的可能性去探究真實(shí)世界中比我們觀察到的“真實(shí)市場”更多的“情景”17夢：生活的另一種情景18

創(chuàng)新產(chǎn)品仿真交易市場訂單虛擬基礎(chǔ)市場訂單訂單真實(shí)市場信息仿真市場信息虛擬市場信息仿真市場信息虛擬投資者真人投資者跨市場套利影響仿真交易市場真實(shí)基礎(chǔ)市場虛擬市場信息訂單真實(shí)市場信息2010-10-1，SEC等認(rèn)定，紐約股票市場價(jià)格指數(shù)當(dāng)年5月6日瞬間暴跌由一家交易機(jī)構(gòu)在市場飽受壓力時(shí)，交易電腦自動(dòng)執(zhí)行賣出指令觸發(fā)科學(xué)意義和實(shí)踐價(jià)值19領(lǐng)域演進(jìn)與發(fā)展動(dòng)態(tài)上世紀(jì)90年代至’05/’06年：領(lǐng)域產(chǎn)生與研究范式初步形成期建立了若干基準(zhǔn)市場模型：Palmer,Arthur,Holland,LeBaron&Tayler(1994,PhysicaD),Chen&Yeh(2001JEDC),etal.開發(fā)部署了早期計(jì)算實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：SWARM(mid-1990),Netlogo(1999),Repast(2006),etal.關(guān)于金融市場上的適應(yīng)性導(dǎo)致復(fù)雜性規(guī)律探索：LeBaron,Arthur&Palmer(1999JEDC),Noe,Rebello&Wang(2003JOF,2006JOF),etal.關(guān)于簡單策略種群造成復(fù)雜性的規(guī)律探索：Lux&Marchesi(1999Nature),Hommes,Huang&Wang(2005JEDC),etal.過去5年中的熱點(diǎn)與前沿問題：新重要突破的積累期開發(fā)與部署更高性能的計(jì)算平臺(tái)：MasonMT(2009),RepastHPC(2011)改進(jìn)對金融市場上個(gè)體適應(yīng)性行為的刻畫，如：Anufriev

&Panchenko(2009JEDC),Beker&Espino(2011JET),etal.嘗試基于適應(yīng)性策略的種群演化動(dòng)態(tài)研究，如：Brock,Hommes&Wagener(2009JEDC,2010JEBO)開始考慮金融市場中的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，如：Schweitzer,Fagiolo,Sornette,etal(2009Science),Hein,Schwind&Spiwoks(2008JEIC)2020中文學(xué)術(shù)期刊上ACF的部分發(fā)表2005年之前的研究主要側(cè)重在引進(jìn)、基準(zhǔn)市場模型建立方面[1] 應(yīng)尚軍、魏一鳴、范英和蔡嗣經(jīng)等（2001），基于元胞自動(dòng)機(jī)的股票市場投資行為模擬，系統(tǒng)工程學(xué)報(bào)，No.05[2] 劉曉峰，劉曉光和田存志（2001），漲、跌停板制度安排對于股市穩(wěn)定性影響的研究，國際金融研究，No.09[3] 應(yīng)尚軍、魏一鳴、范英和汪秉宏等（2003），基于元胞自動(dòng)機(jī)的股票市場復(fù)雜性研究——投資者心理與市場行為，系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，No.12[4] 劉大海，王治寶，孫洪軍和張瀚（2004），基于Agent的股票價(jià)格行為仿真，計(jì)算機(jī)工程，No.19[5] 高寶俊，戴輝和宣慧玉（2005），基于Agent的股票市場仿真:個(gè)體行為對市場、政策效果的影響，系統(tǒng)工程理論方法應(yīng)用，No.06[6] 高寶俊，宣慧玉和李璐（2005）基于Agent的連續(xù)競價(jià)股票市場仿真研究，管理評論，No.06[7] 姜繼嬌和楊乃定（2005），基于有限理性Agent的人工股票市場模型，計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，No.35Page.21領(lǐng)域演進(jìn)與發(fā)展動(dòng)態(tài)中文學(xué)術(shù)期刊上ACF的部分發(fā)表2005年至今的研究，則更多開始關(guān)注機(jī)制設(shè)計(jì)、校準(zhǔn)、種群等問題[8] 劉維妮和韓立巖（2007），基于人工股市模型的投資者仿真研究，管理學(xué)報(bào)，No.04[9] 張維，趙帥特，熊熊和張永杰（2008），計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融、技術(shù)規(guī)則與時(shí)間序列收益可預(yù)測性，管理科學(xué)，No.03[10]鄒琳、馬超群和李紅權(quán)（2008），中國股市仿真系統(tǒng)建模及其非線性特征研究，系統(tǒng)管理學(xué)報(bào)，No.04[11]李紅權(quán)（2009），異質(zhì)投資者、噪聲與金融市場波動(dòng)的仿真研究，計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，No.03[12]李紅權(quán)和鄒琳（2009），基于Agent的投資者情緒對于股市演化行為仿真研究，計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，No.12[13]熊熊，郭翠，張維和張永杰（2009），中小企業(yè)貸款利率定價(jià)的計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法，系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，No.12[14]陳瑩、袁建輝、李心丹和肖斌卿（2010），基于計(jì)算實(shí)驗(yàn)的協(xié)同羊群行為與市場波動(dòng)研究，管理科學(xué)學(xué)報(bào)，No.09[15]楊敏和馬進(jìn)勝（2010），基于主體的人工股市建模及其實(shí)證研究，管理科學(xué)學(xué)報(bào)，No.05Page.22領(lǐng)域演進(jìn)與發(fā)展動(dòng)態(tài)中文學(xué)術(shù)期刊上ACF的部分發(fā)表2005年至今的研究，則更多開始關(guān)注機(jī)制設(shè)計(jì)、校準(zhǔn)、種群等問題[16]張永杰、張維和熊熊（2010），投資策略與投資收益——基于計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融方法的研究，管理科學(xué)學(xué)報(bào)，No.10[17]鄒琳、馬超群、劉鈺和崔璨（2010），基于財(cái)富與信息角度的人工股票市場建模及非線性特征形成機(jī)理，系統(tǒng)工程，No.10Page.23領(lǐng)域演進(jìn)與發(fā)展動(dòng)態(tài)對于金融市場中個(gè)體適應(yīng)性更精確的刻畫基于適應(yīng)性市場模型的機(jī)制設(shè)計(jì)適應(yīng)性策略的種群演化及相應(yīng)市場動(dòng)態(tài)金融市場中的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)及其市場動(dòng)態(tài)大規(guī)模適應(yīng)性Agent計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融建模……24領(lǐng)域演進(jìn)與發(fā)展動(dòng)態(tài)24復(fù)雜金融系統(tǒng)的計(jì)算實(shí)驗(yàn)建模與其他研究手段相似，計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法的一個(gè)很重要的核心基礎(chǔ)就是對于研究對象進(jìn)行計(jì)算建模市場外信息及財(cái)富等約束25復(fù)雜金融系統(tǒng)的計(jì)算實(shí)驗(yàn)建模根據(jù)這種方法的特點(diǎn)，上述建模工作可以分成三個(gè)部分：針對價(jià)格形成機(jī)制的建模針對Agent個(gè)體行為的建模針對Agent信息結(jié)構(gòu)的建模26針對價(jià)格形成機(jī)制的建模市場外信息及財(cái)富等約束27針對價(jià)格形成機(jī)制的建模：模型分類LeBaron（2006）指出，在構(gòu)建金融市場的計(jì)算實(shí)驗(yàn)平臺(tái)時(shí)，最大的困難也許就是構(gòu)建實(shí)驗(yàn)環(huán)境的本身，即市場中的價(jià)格形成機(jī)制的設(shè)計(jì)從已有的文獻(xiàn)中可以看出，目前的人工金融市場中關(guān)于價(jià)格形成機(jī)制的設(shè)計(jì)，從思想上大體上可以分為四類：28針對價(jià)格形成機(jī)制的建模：第一類以Day和Huang（1990）、Chiarella（1992）、Lux（1995，1999）等學(xué)者的研究為代表將市場的價(jià)格形成看作是一個(gè)超額需求驅(qū)動(dòng)的函數(shù)這類似于簡單的做市商的模型：做市商首先報(bào)價(jià)，然后根據(jù)各個(gè)Agent所申報(bào)的需求情況，來確定下一期的價(jià)格，當(dāng)需求大于供給時(shí)調(diào)高價(jià)格，當(dāng)需求小于供給時(shí)降低價(jià)格。在此類模型中實(shí)際上是不存在供需均衡的，只是根據(jù)供需的非均衡程度來實(shí)現(xiàn)價(jià)格的調(diào)整。其數(shù)學(xué)模型如下所示，其中

為市場深度，

為t時(shí)刻的超額需求，p為價(jià)格。29針對價(jià)格形成機(jī)制的建模：第二類以Beltratti和Margarita（1993）等學(xué)者的研究為代表他們將市場的交易過程看作是一個(gè)隨機(jī)碰撞的過程，即每個(gè)Agent在實(shí)驗(yàn)的環(huán)境中隨機(jī)游走，當(dāng)它與另外一個(gè)Agent相遇時(shí)，如果它們雙方認(rèn)為可以進(jìn)行交易則交易發(fā)生，產(chǎn)生價(jià)格。這是現(xiàn)實(shí)市場的一種簡化形式，與真實(shí)世界中的場外市場（OTC）具有一定的類似性。30針對價(jià)格形成機(jī)制的建模：第三類以Arthur等（1997）、Brock和Hommes（1998）、Chiarella和He（2002）等的研究為代表通過構(gòu)建供需均衡模型，將市場的出清價(jià)格作為理論解析模型的一個(gè)（類）解析解呈現(xiàn)出來。在Arthur等（1997）的SFI-ASM模型中，拍賣者根據(jù)需求，通過進(jìn)行多次試算調(diào)整價(jià)格的方法，使得Agent調(diào)整需求量，進(jìn)而使得市場的出清價(jià)格能夠或接近供需均衡，其作用就相當(dāng)于一個(gè)數(shù)值求解器；Brock和Hommes（1998）提出的異質(zhì)主體分析框架（HAM）模型中，在供需均衡的條件下，通過構(gòu)建封閉的迭代方程組，這樣就可以求出市場出清價(jià)格的解析解，并且根據(jù)參數(shù)的選擇不同，可以充分地考察市場價(jià)格動(dòng)力學(xué)方面的特性，例如混沌效應(yīng)、分叉結(jié)構(gòu)等等。31針對價(jià)格形成機(jī)制的建模：第三類以Arthur等（1997）、Brock和Hommes（1998）、Chiarella和He（2002）等的研究為代表與前兩類模型相比，在此類模型中能夠達(dá)到供需均衡，并形成交易的均衡價(jià)格。32針對價(jià)格形成機(jī)制的建模：第四類以Gode和Sunder（1993，1997）、Chiarella和Iori（2002）、Farmer等（2005）、LeBaron等（2007）、以及Chiarella等（2009）等學(xué)者的研究為代表選取的價(jià)格形成機(jī)制都是類似于真實(shí)市場中的雙向拍賣機(jī)制。這類模型的特點(diǎn)是，Agent根據(jù)市場價(jià)格，決定需求量，然后提交限價(jià)訂單，訂單在訂單簿中進(jìn)行撮合匹配，進(jìn)而形成市場價(jià)格33針對價(jià)格形成機(jī)制的建模：第四類以Gode和Sunder（1993，1997）、Chiarella和Iori（2002）、Farmer等（2005）、LeBaron等（2007）、以及Chiarella等（2009）等學(xué)者的研究為代表這類價(jià)格形成機(jī)制最貼近于真實(shí)的市場，因而采用此類模型進(jìn)行研究的學(xué)者，也都大多關(guān)注于市場交易機(jī)制對市場異象及價(jià)格的影響。此類模型建模的主要困難在于訂單簿的描述，以及這種非均衡狀態(tài)下的Agent預(yù)期模型和市場出清方式等等。34針對Agent個(gè)體行為的建模市場外信息及財(cái)富等約束35針對Agent個(gè)體行為的建模計(jì)算建模的工作除了對價(jià)格形成機(jī)制建模以外，另一項(xiàng)重要的工作就是對Agent的個(gè)體行為建模根據(jù)不同的“智能”程度，目前相關(guān)的文獻(xiàn)結(jié)果大致可以三類：36針對Agent個(gè)體行為的建模：第一類Gode等（1993）最早提出零智能（ZI）模型。ZIAgent隨機(jī)進(jìn)行買賣交易，不會(huì)以高于其最大預(yù)期的價(jià)格買入，也不會(huì)低于其資產(chǎn)的成本賣出Cliff（1997）在ZI模型的基礎(chǔ)上，將人工智能技術(shù)和演化計(jì)算的方法加入到ZI模型之中提出了ZIP模型。

Farmer等（2005）、以及Tubaro（2009）分別從不同的方面對ZI模型進(jìn)行了詳細(xì)的描述ZI學(xué)派的共同特點(diǎn)都是認(rèn)為，在市場價(jià)格的形成中，Agent是否具有理性對價(jià)格的影響不大，而市場的微觀結(jié)構(gòu)才是對市場價(jià)格的主要影響因素37針對Agent個(gè)體行為的建模：第二類根據(jù)觀察市場實(shí)踐，學(xué)者們還提出了另一類具有一定“智能”的個(gè)體模型，即普通策略類模型這類模型主要指基本面投資者（Fundamentalist）模型、技術(shù)交易者（Chartist）模型（Brock和Hommes,1998;Chiarella和He,2003）、噪音交易者（noisetrader）模型（DSSW,1990）、以及同時(shí)具有多屬性策略模型(Chiarella和Iori，2002，2009）；另外，還包括目前行為金融學(xué)中提出的若干模型，例如BSV模型、HS模型等這類模型的特點(diǎn)是Agent具有某種相對固定的交易策略，但一般不具備“學(xué)習(xí)”能力38針對Agent個(gè)體行為的建模：第三類學(xué)習(xí)是市場參與者一項(xiàng)重要的性質(zhì)，并且實(shí)踐和文獻(xiàn)都表明學(xué)習(xí)行為導(dǎo)致了豐富的價(jià)格動(dòng)態(tài)特性Smith(withSuchanekandWilliams,1988)Marimon,Spear&Sunder(1993),Marimon

&Sunder(1993,1994)Kelley&Friedman(2002)Adam(2007),

Assenza&Berardi(2009),Pfajfar&Santoro(2010)

Hommes,Sonnemans,Tuinstraetal(2005),Hommes(2011)39故在計(jì)算實(shí)驗(yàn)中，考慮了學(xué)習(xí)性質(zhì)的Agent個(gè)體行為建模也就變得很自然了這些具有學(xué)習(xí)功能的Agent個(gè)體行為模型不僅試圖表達(dá)個(gè)體的“自我學(xué)習(xí)”，而且也試圖表達(dá)Agent之間的“社會(huì)學(xué)習(xí)”行為社會(huì)網(wǎng)絡(luò)方法的出現(xiàn)，將進(jìn)一步推動(dòng)這類具有學(xué)習(xí)功能的Agent個(gè)體行為建模的發(fā)展Page.40針對Agent個(gè)體行為的建模：第三類針對Agent個(gè)體行為的建模：第三類Arthur等（1997）構(gòu)建的SFI-ASM中即采用了GA模型表達(dá)Agent的“理性行為”，從而實(shí)現(xiàn)了其進(jìn)化；

Ehrentreich（2008）對此給予了進(jìn)一步的闡述Chen和Yeh（2001）構(gòu)建了基于遺傳規(guī)劃（GP）的Agent的個(gè)體學(xué)習(xí)和社會(huì)學(xué)習(xí)行為模型LeBaron和Yamamoto（2007）對Chiarella和Iori（2002）構(gòu)建的混合屬性策略模型進(jìn)行了改造，構(gòu)建了一個(gè)ANN決策模型，通過學(xué)習(xí)不斷地對三個(gè)成分的權(quán)重進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)策略演化的功能41Page.42針對Agent個(gè)體行為的建模：第三類SFI（1995）的經(jīng)典工作：個(gè)體獨(dú)自學(xué)習(xí)能實(shí)現(xiàn)REE針對Agent個(gè)體行為的建模：第三類Chen等（2001）的經(jīng)典工作：對交互學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)43學(xué)習(xí)方式的多樣化改進(jìn)的GA：Bullard

&Duffy

(1998,1999JEDC),Ehrentreich(2006JEBO),Zhang&Zhang(2007IEEEIS)…強(qiáng)化學(xué)習(xí)：Brock

&Hommes(1998JEDC),Gaunersdorfer

(2000JEDC),Hommes(2002PNAS),Chiarella&He

(2002Compu.Econ.,2003MacroDyn.),Brock,Hommes&Wagener

(2005JME,2009JEDC),Anufriev和Panchenko

(2009JEDC),Dieci&Westerhoff(2010JEDC)基于業(yè)績的學(xué)習(xí)方式：Levy,Levy&Solomon(1994EL),Chiarella

&He

(2001QF),Anufriev,Bottazzi

&Pancotto(2006JEDC),Anufriev

(2008QF)…OLS估計(jì)算法：Sargent(1993,1999),Evans

&Honkapohja(2003JET)…貝葉斯更新算法：Wieland(2000JME),Lewellen&Shanken(2002,JOF),Beker&Espino(2011JET)

…針對Agent個(gè)體行為的建模：第三類44針對市場信息結(jié)構(gòu)的建模市場外信息及財(cái)富等約束45真實(shí)金融市場中由個(gè)體交互活動(dòng)演化形成的，具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的交互網(wǎng)絡(luò)也是造成系統(tǒng)復(fù)雜特征的根源之一Gale的“天然工具”論(AER,2007)Borgatti的“金礦”論(Science,2009)針對市場信息結(jié)構(gòu)的建模46針對市場信息結(jié)構(gòu)的建模：第一類個(gè)體Agent不存在直接交互的網(wǎng)絡(luò)模型在此類模型中每個(gè)Agent之間沒有信息的交互行為（localinteraction），Agent只能從市場（或虛擬拍賣人）的出清信息中獲取知識(shí)，通常這類網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)為“星形網(wǎng)絡(luò)”。這類研究中以SFI-ASM（Arthur等，1997），Brock和Hommes（1998）等學(xué)者的研究為代表47針對市場信息結(jié)構(gòu)的建模：第二類擴(kuò)散傳播模型此類模型具有規(guī)則的lattice結(jié)構(gòu)，大多以物理學(xué)領(lǐng)域中的滲透理論（Stauffer和Aharony，1994）為原型，Agent以一定的概率接受或拒絕與其隨機(jī)交互的Agent的信息和行為。這類研究中以Kirman（1993）、Bak等（1997）、Lux和Marchesi（1999）、Cont和Bouchaud（2000）等學(xué)者的研究為代表48針對市場信息結(jié)構(gòu)的建模：第三類固定模式的交互網(wǎng)絡(luò)模型此類模型的特征是Agent存在于固定的交互網(wǎng)絡(luò)模型中，Agent通過與其“鄰居”的交互和影響來豐富市場的表現(xiàn)特征，例如：謠言（rumor）在市場中的傳播研究等。網(wǎng)絡(luò)模型一般包括小世界網(wǎng)絡(luò)模型、VonNewman鄰居模型和Moore鄰居模型等這類研究中以Epstein和Axtell（1996）、Wilhite（2001）、Hein等（2008）、

Hoffmann等（2007）為代表49Hoffmann等(2007，JASSS)agent以環(huán)形網(wǎng)絡(luò)和無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)相連接，并傳遞信息或預(yù)期價(jià)格，研究發(fā)現(xiàn)在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中信息擴(kuò)散形成的價(jià)格更接近于真實(shí)市場環(huán)形網(wǎng)絡(luò)無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)針對市場信息結(jié)構(gòu)的建模：第三類50計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：與理論解析模型有何不同？易于構(gòu)建異質(zhì)主體（HeterogeneousAgent）Ehrentreich（2008）指出，理論解析模型往往選擇代表性主體（而不是異質(zhì)主體）以構(gòu)建一個(gè)完美的瓦爾拉斯市場模型，但是這種假設(shè)條件受到了來自現(xiàn)實(shí)的挑戰(zhàn)。盡管Brook和Hommes（1998）建立了HAM的分析框架，但在理論解析模型的范疇內(nèi)，引入異質(zhì)性使模型的求解發(fā)生了很大困難。與理論模型自上而下的建模思想不同，計(jì)算實(shí)驗(yàn)從下而上的形式使得其能夠更容易地對Agent的異質(zhì)行為、規(guī)則、以及偏好等特征進(jìn)行刻畫和建模51計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：與理論解析模型有何不同？易于描述個(gè)體的交互行為由于金融市場是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，特別是系統(tǒng)內(nèi)的Agent之間的交互模式及交互網(wǎng)絡(luò)，使用傳統(tǒng)數(shù)理建模方法是十分難以的描述；而計(jì)算實(shí)驗(yàn)可以很容易地對這些復(fù)雜的交互特征進(jìn)行刻畫，設(shè)計(jì)各種交互網(wǎng)絡(luò)模型，增加系統(tǒng)的交互維度52計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：與理論解析模型有何不同？更加貼近于真實(shí)的市場交易機(jī)制表達(dá)傳統(tǒng)理論模型關(guān)注的是抽象的經(jīng)濟(jì)學(xué)意義下的均衡解，因而在模型中形成均衡的方法上往往與實(shí)踐中的價(jià)格形成機(jī)制相去甚遠(yuǎn)但由于其微觀建模的特點(diǎn)，計(jì)算實(shí)驗(yàn)手段對于真實(shí)市場機(jī)制的描述能力是傳統(tǒng)解析模型完全無法比擬的（LeBaron，2006；Marks，2006）。53計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：與實(shí)證研究有何不同？降低對數(shù)據(jù)環(huán)境及時(shí)間的依賴實(shí)證研究往往是通過對某一個(gè)特定的市場進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較，這在本質(zhì)上是對一個(gè)隨機(jī)過程的一次“實(shí)現(xiàn)”進(jìn)行的研究。就像你不能兩次跨進(jìn)同一條河一樣，實(shí)證的結(jié)論往往具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)依賴性計(jì)算實(shí)驗(yàn)在這方面的比較優(yōu)勢是，它可以通過在保證系統(tǒng)構(gòu)成部件不變的條件下產(chǎn)生大量可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并據(jù)此展開可重復(fù)的研究54計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：與實(shí)證研究有何不同？降低對數(shù)據(jù)環(huán)境和時(shí)間的依賴（續(xù)）舉例來說，金融市場可以看作是由投資者、交易機(jī)制和環(huán)境構(gòu)成，那么當(dāng)我們研究投資者行為時(shí)，可以保證交易機(jī)制和環(huán)境都不變的情況下，測試不同的投資者的行為反應(yīng)；同樣也可以在保證投資者行為特征及環(huán)境不變的條件下，進(jìn)行改變和調(diào)整交易機(jī)制，從而觀察市場的表現(xiàn)，以設(shè)計(jì)一個(gè)合適的交易機(jī)制。5555計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：與實(shí)驗(yàn)研究有何不同？提高實(shí)驗(yàn)可靠性實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)中的參與者往往有“被實(shí)驗(yàn)”感，因此如Smith（1962）指出，對參與者的激勵(lì)與其行為可靠性的問題十分重要。也就是說，由于參與者知道這是一個(gè)實(shí)驗(yàn)，因而其行為有可能并非與真實(shí)環(huán)境下的行為相一致，這就容易誤導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。而計(jì)算實(shí)驗(yàn)中的Agent卻可以在人造的虛擬世界中“忠實(shí)”地生活，它們十分“敬業(yè)”地參與著計(jì)算實(shí)驗(yàn)中設(shè)定的“游戲”，因而在特定的實(shí)驗(yàn)條件下所展現(xiàn)出的情形是具有一致性的。56計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：與實(shí)驗(yàn)研究有何不同？構(gòu)建更加可控的Agent在一個(gè)由人和各種機(jī)制構(gòu)成的市場環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)只做到了對市場機(jī)制的完全控制，而對于人的行為則沒有做到完全的控制。這也是由人的行為復(fù)雜性所決定的，這就使得研究者很難觀察到實(shí)驗(yàn)參與者的偏好和動(dòng)機(jī)，因此Smith（1976）提出了“誘導(dǎo)值理論”的方法來減少實(shí)驗(yàn)參與者個(gè)體偏好對實(shí)驗(yàn)的影響57計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：與實(shí)驗(yàn)研究有何不同？構(gòu)建更加可控的Agent（續(xù)）而在計(jì)算實(shí)驗(yàn)中，就能夠避免實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)中遇到的這個(gè)問題，在計(jì)算實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭锌梢苑謩e對Agent的行為與市場機(jī)制都進(jìn)行很好的控制，進(jìn)而針對某一金融問題進(jìn)行方向明確的深入研究。另外，從實(shí)驗(yàn)成本的角度考慮，為了獲得可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，研究者都會(huì)要求進(jìn)行大量可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，這種情況下，計(jì)算實(shí)驗(yàn)要比人工實(shí)驗(yàn)的時(shí)間成本和資金成本都小的多58計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：Agent的行為是否足夠逼真？其實(shí)，如同其他研究方法中的模型是對真實(shí)世界某個(gè)方面的一種抽象一樣，計(jì)算實(shí)驗(yàn)中Agent行為也是對真實(shí)市場參與者某個(gè)行為側(cè)面的一種抽象特別地，針對不同的研究問題和目的，對于真實(shí)市場參與者的行為建立不同的Agent模型，更有利于深刻地解釋問題的本質(zhì)，這與其他研究方法在哲學(xué)上是相同的59計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：Agent的行為是否足夠逼真？對這個(gè)問題的答案也可以部分地借鑒實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)對參與者的身份與專業(yè)化的觀點(diǎn)長期以來，Smith（1988）、Flood等（2002）等眾多學(xué)者進(jìn)行了一系列的選取職業(yè)交易者參與的實(shí)驗(yàn)，他們通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)學(xué)生參與者與職業(yè)投資者參與的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)并不存在顯著的差異這就說明，如果抓住了某種核心特征，被試的“逼真性”并不對實(shí)驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生本質(zhì)的影響這一點(diǎn)對于計(jì)算實(shí)驗(yàn)同樣是成立的60計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：市場中Agent數(shù)量是否太少？由于計(jì)算能力的限制，往往在計(jì)算實(shí)驗(yàn)中Agent的數(shù)量不能像真實(shí)市場中相同的數(shù)量級，這往往引起人們的詬病對于此問題，一方面可以借鑒實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn)Smith（1962）記載了他從1955年開始進(jìn)行的10個(gè)實(shí)驗(yàn)，歷時(shí)6年多的時(shí)間，從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與真實(shí)市場的對照角度可以看出：實(shí)驗(yàn)中參與者的數(shù)量多少，對市場的表現(xiàn)影響不大。正如Smith所言：“即使是數(shù)量非常的小，只要參與者認(rèn)為能夠獲利，那么他們在市場上進(jìn)行交易同樣會(huì)演化出復(fù)雜的市場現(xiàn)象”（Hommes亦有類似觀點(diǎn)?。?1計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：市場中Agent數(shù)量是否太少？從計(jì)算實(shí)驗(yàn)的角度來看，早期SFI-ASM（Arthur,1997）通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)市場的比較發(fā)現(xiàn)，僅僅用25個(gè)gent就能夠涌現(xiàn)出真實(shí)市場的特征。Gode和Sunder（1993）進(jìn)行了真人實(shí)驗(yàn)和由零智能（ZI）Agent參與的計(jì)算實(shí)驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)無論數(shù)量的多少，計(jì)算實(shí)驗(yàn)與真人實(shí)驗(yàn)的結(jié)果十分類似，并且都具有真實(shí)市場的特征Gode和Sunder（1997）、Cliff（1997）、Farmer等（2005）同樣證實(shí)了計(jì)算實(shí)驗(yàn)中Agent的數(shù)量并非是對市場現(xiàn)象影響的絕對因素這些研究表明，Agent數(shù)量的選取只要能夠在統(tǒng)計(jì)意義上達(dá)到與之對應(yīng)的真實(shí)市場格式化特征即可62計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：市場中Agent數(shù)量是否太少？當(dāng)然，上述文獻(xiàn)中通過與真實(shí)市場特征進(jìn)行對比的方法，說明了Agent數(shù)量多少對結(jié)果影響并不明顯，對大規(guī)模Agent情況進(jìn)行可能還需要進(jìn)一步對比實(shí)驗(yàn)。事實(shí)上，計(jì)算實(shí)驗(yàn)對此問題的研究支撐并沒有實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)中來的堅(jiān)實(shí)，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)中參與者均為真人，而計(jì)算實(shí)驗(yàn)中Agent的建模復(fù)雜程度并不相同，因而在不同復(fù)雜程度的層面上確定數(shù)量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響并不那么簡單進(jìn)一步應(yīng)可能當(dāng)分別構(gòu)建不同復(fù)雜程度的Agent模型，然后借助高性能計(jì)算機(jī)進(jìn)行不同數(shù)量規(guī)模的大量實(shí)驗(yàn)，分別從橫向和縱向進(jìn)行對比，這樣產(chǎn)生的結(jié)論才更加可靠63關(guān)于計(jì)算實(shí)驗(yàn)一個(gè)經(jīng)常被問到的問題就是：如何保證建立的模型就是真實(shí)市場的一種再現(xiàn)？這個(gè)模型校準(zhǔn)的問題可以從三個(gè)角度考慮觀察計(jì)算實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪欠裰噩F(xiàn)了真實(shí)市場的格式化事實(shí)（stylizedfacts）來加以判斷不同計(jì)算實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图敖Y(jié)果之間的互驗(yàn)計(jì)算實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c真人被試的結(jié)果互驗(yàn)計(jì)算實(shí)驗(yàn)金融：計(jì)算實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿绾涡?zhǔn)？64Agent-basedModelWKA一個(gè)校準(zhǔn)的案例：ASM與萬科65GARCHAgent-based0.3757**

0.4030**

0.77870.9730WKA0.1419**

0.7332**

0.87510.9845PositivealphaandbetameansthevolatilityclusteringAlpha+Betaalmostreach1,meaningthelongmemorypersistence描述型統(tǒng)計(jì)和GARCH參數(shù)

MeanSDSkewnessKurtosisJBHurstAgent-basedModel1.4692E-050.0021-0.72687.72891956.99930.5505WKA3.3748E-050.00201.0500