定量的取引 (Quantitative trading) - ページ 10

 

リアルタイムの金融市場取引での R の使用



リアルタイムの金融市場取引での R の使用

この有益なビデオでは、プレゼンターが、特に外国通貨の取引に焦点を当てた、リアルタイムの金融市場取引におけるプログラミング言語 R の使用の実際的な応用について詳しく掘り下げています。彼らは取引通貨の魅力について議論することから始め、その管理のしやすさと世界の通貨取引におけるいくつかの主要なペアの優位性を強調します。外国通貨の取引は規制された取引所ではなく、店頭市場で行われることが強調されています。発表者は、市場の流動性とランダム性により、通貨の動きの異常を特定することが困難であることを認識しています。

店頭取引の概念について説明します。店頭取引は約定や待ち時間よりも取引相手や建値などの要素を優先するため、他のタイプの取引とは異なります。次に、ビデオでは、データを視覚化するためのローソク足の使用や、ロング取引 (安値で買って高値で売る) とショート取引 (借りた株式をより高い価格で売却し、利益を得るためにより低い価格で買い戻す) の区別など、標準的な金融市場の用語について説明します。 )。

R を使用した金融市場取引のリアルタイム分析を実証するために、発表者は 2 つの例を説明します。最初の例は、連続する強気または弱気のローソク足に基づいて、次のローソク足の方向の確率をテストすることに焦点を当てています。この仮説は、ローソク足のパターンとそれが市場トレンドに与える潜在的な影響に関する知識を使用して検証されます。

このビデオでは、R を使用したリアルタイムの金融市場取引における仮説をテストする方法論をさらに詳しく説明しています。データが前処理され、ローソク足の方向の変化の確率を評価するために連続するローソク足のテーブルが作成される例が示されています。取引コストは最初にゼロに設定され、利益バランスが確立され、モデル日にテストされます。ただし、取引コストを 2 ポイントに設定すると損失が発生し、市場の中立性が達成されるため、取引環境でのエントリーとエグジットを厳密にテストすることの重要性が強調されています。

スリッページや取引コストなどの考慮事項が取り上げられ、講演者はこれらの要因を考慮する必要性を強調し、誤差マージンを組み込むことを提案しました。転換点と価格変動に基づく循環性の測定に焦点を当てて、ユーロドルの循環的性質を含むより複雑な例が紹介されます。講演者は、週末の市場の動きを歪めることを避けるために、金融市場分析において一定の X 軸を維持することの重要性を強調しました。

このビデオでは、平均回帰取引戦略について詳しく説明しています。これには、市場が急速に上昇した事例を特定し、短期的なトレンドの反転を予測することが含まれます。価格の分布とローソク足の動きを分析して、この戦略を実行するための適切なパラメーターを決定します。テストは最初は取引コストゼロで実施され、その後はパブ 2 軒という少額の取引コストで行われます。結果は慎重ながらも楽観的だが、講演者はさらなる調査と実際の市場テストが必要な潜在的な統計的問題の存在を認めている。

回帰分析はデータ ポイントを平滑化する方法として導入されていますが、追加のデータによって回帰直線が変化する場合に将来の傾向を予測するという課題が指摘されています。 R を使用した基本的なバック テストとフォワード テストについて説明し、1 つの機器のみを使用したテストの限界と、より包括的なアプローチの必要性を強調します。

次に、プレゼンターは、R コードをリアルタイム取引環境に組み込むことについての洞察を共有します。彼らは、長期的な成功のためには過剰適合モデルに依存するのではなく、市場の変化に適応するために回帰値を頻繁に再計算することの重要性を強調しています。このコードには、ローソク足の差や価格変化に基づいて売買するための意思決定パラメーターと、特定の利益しきい値に達したことに基づいた出口戦略が含まれています。発表者はバックテストのプロセスを実演し、肯定的な結果が得られることに自信を示しています。

取引システムを評価する際には、取引資本曲線ではなく、時価評価曲線を使用することの重要性が強調されています。取引が活発である間のシステムの現金ポジションを反映する際の貿易資本曲線の制限について説明します。発表者は 2 つのタイプの曲線を比較する 2 つのグラフを紹介し、システム障害と大幅なドローダウンの期間を明らかにしました。損失を軽減するためのストップロス戦略の必要性が強調され、そのような戦略の実装に必要なコードが共有されます。発表者は、出口戦略の欠陥によりポジションを長期間保持しすぎ、結果的に多額の損失が発生したことを認めています。

次に、ビデオでは、実行アルゴリズムへの R コードの統合と、モデリング側での Windows パッケージの利用について詳しく説明します。プレゼンターは、リアルマネー取引は Linux サーバー上で行われ、共有メモリ空間を通じて CIRA プラットフォームにシームレスに接続されていると説明します。この設定により、FIX、取引、ローソク足などのデータをシステムとプラットフォーム間で交換できるようになります。講演者は、4 つから 8 つの異なる商品を同時に取引することでリスクを管理していることを明らかにしました。ただし、トレーダーが一日を通して貴重な機会を逃す可能性があるため、現実の取引では確率のみに依存しないように警告しています。

結論として、このビデオは、特に外国通貨の取引に焦点を当てた、リアルタイムの金融市場取引における R の実践的な実装に関する貴重な洞察を提供します。プレゼンターは、店頭取引、標準的な金融市場用語、仮説のテスト、平均回帰取引戦略、スリッページや取引コストなどの考慮事項、実行アルゴリズムへの R コードの統合など、さまざまな側面を取り上げます。このビデオでは、アルゴリズム取引の潜在的な利点を強調しながら、厳密なテストの必要性、統計的問題の慎重な検討、現実世界の取引シナリオにおけるリスク管理戦略の重要性も認識しています。

  • 00:00:00エレンは、外国通貨の取引で R をどのように使用するかについて話します。彼女は、通貨取引を選択した理由を説明し、通貨取引は世界の通貨取引の 97 ~ 98% を約 7 ~ 8 通貨ペアで行っており、管理しやすい分析手段であると述べています。エレン氏はまた、外貨は店頭商品であるため、取引所で取引できないとも指摘する。彼女は、市場の流動性とランダム性により、通貨の動きの異常を見つけるのが非常に難しいことを認めています。

  • 00:05:00講演者は店頭取引の概念を説明し、他の種類の取引とは異なり、規制されていない取引所であることを強調します。講演者は、このタイプの取引では約定や待ち時間よりも、取引相手や提示価格などの他の要素に重点が置かれると説明しています。次に講演者は、ローソク足やロング取引とショート取引など、金融市場で使用される標準的な用語のいくつかについて説明します。ローソク足はさまざまなデータを視覚化する便利なツールとして使用されますが、ロング取引では安く買って高く売ること、ショート取引では借りた株式をより高い価格で売却し、価格が下がったときに買い戻して利益を得ることができます。

  • 00:10:00講演者は、外国為替市場での上下取引の概念について説明します。そこでは、トレーダーは常に 1 つの商品を取引して XQ を獲得します。同氏はまた、視聴者に市場の予測方法や秘伝のソースを提供するのではなく、その代わりに彼と彼のチームが分析する種類の例を 2 つ紹介するつもりだとも述べた。最初の例は、X 個の連続した強気または弱気のローソク足がある場合に、次のローソク足が上昇または下降する確率はどのくらいになるかという単純な質問です。講演者は、上昇ローソク足と下降ローソク足の知識を活用して仮説を検証し、市場にダイナミクスがあるかどうかを評価して市場の傾向を予測します。

  • 00:15:00講演者は、R を使用してリアルタイムの金融市場取引で仮説をテストするアプローチを説明します。データの前処理と、ローソク足の方向の変化の確率を示す連続したローソク足のテーブルの作成の例を示します。 。次に、講演者は取引コストをゼロに設定し、利益バランスを作成し、モデル日付でテストします。ただし、取引コストを2ポイントに設定すると損失が発生し、市場が中立的になるため、取引環境でのエントリーとエグジットを厳密にテストすることが重要であると彼らは指摘しています。

  • 00:20:00講演者は、取引時に市場のスリッページを考慮し、それを考慮して誤差マージンを組み込むことの重要性について説明します。また、ブローカーや取引量に応じた取引コストの違いについても言及しています。次に講演者は、ユーロドルの循環性をテストするより複雑な例に移り、転換点と価格変動の間の時間に応じて循環性をどのように測定するかを説明します。彼らは、週末の市場の動きを歪めることを避けるために、金融市場分析において均一の X 軸を使用することの重要性を強調しています。講演者は、この例のコードとデータを視聴者と共有することを申し出ました。

  • 00:25:00講演者は、日付と時刻を使用する代わりに X 軸として行番号を追加することで金融市場データ シリーズを正規化する方法を説明します。次に、カーネル回帰を実行して曲線を滑らかにし、コードを使用してピークとドロップを見つけます。彼はピークの周期性をテストし、それらを下象限にまとめて、ユーロドルの重要な転換点が 30 時間以内に起こることを示しました。講演者は、次の転換点の予測や、それを少し難しい問題にするなど、さまざまな取引方法について説明します。

  • 00:30:00講演者は平均回帰取引戦略について説明します。これには、市場が過度に急速に上昇し、短期的なトレンドの反転につながる機会を探すことが含まれます。講演者は、価格の分布とローソク足の動きを分析して、この戦略の線をどこに引くかを決定し、ゼロコストで取引を設定し、その後パブ 2 軒という小さな取引コストで取引を設定してテストします。結果は慎重ながらも楽観的であり、講演者は実際の市場状況でさらにテストすることを示唆している。ただし、講演者は、この戦略には統計上の問題があり、さらなる調査が必要である可能性があると指摘しています。

  • 00:35:00講演者は回帰を使用してデータ ポイントを平滑化することについて説明していますが、より多くのデータ ポイントが系列に追加されると回帰直線が後方に変化し、将来の傾向を予測することが困難になると警告しています。また、R を使用した基本的なバック テストとフォワード テストは一度に 1 つの金融商品に限定されており、複数の金融商品や市場固有の財務パラメーターには理想的ではないとも説明しています。この問題に対処するために、彼は取引プラットフォームを使用しています。これにより、R コードをコピーしてプラットフォームに直接貼り付けることができ、時間のかかるコーディングとデバッグのプロセスを回避できます。

  • 00:40:00講演者は、リアルタイム取引環境に R を組み込むために使用される基本コードについて説明します。彼らは、コードの大部分が R スタジオにあったコードのコピー アンド ペーストであり、モデルを過剰適合させて長期的に機能することを期待するのではなく、変更に適応するために回帰値を頻繁に再計算することに重点を置いていると述べています。このコードには、ローソク足の差や価格変化などの特定のパラメーターに基づいて売買するかどうかの決定と、利益が一定の金額に達したときにポジションを決済する戦略が含まれています。次に、講演者はコードを使用してバックテストを実行し、良好な結果が期待される方法を示しました。

  • 00:45:00プレゼンターは、取引システムを評価する際に、取引資本曲線よりも時価資本曲線を使用することの重要性について説明します。彼は、貿易資本曲線は取引実行中のシステムの資金ポジションを明らかにしないため、これを R でモデル化するのが難しいと説明しています。彼は 2 つのグラフを示しています。1 つは貿易資本曲線、もう 1 つはマーク-市場資本曲線は、ある期間にシステムがどのように低迷し、大幅なドローダウンにつながったかを反映しています。彼は、ストップロス戦略を適用すれば時間内に損失を解消するのに役立つだろうと結論付け、その変更を可能にするコードを示しています。モデルの最終テストは、出口戦略が不適切だったため失敗し、長期にわたる保有につながり、多額の損失が発生しました。

  • 00:50:00講演者は、コードを実行アルゴに埋め込む方法と、モデリング側で Windows パッケージを使用する方法について話します。彼らのリアルマネーは Linux サーバー上で実行され、このパッケージ内にラップされています。システムと CIRA プラットフォームの間で共有メモリ空間を使用してデータを交換します。 FIX、取引、およびローソク足を取得して分析のためにシステムに渡し、結果を CIRA に分割して戻し、取引の決定を下すことができます。このシステムを使用して、4 つから 8 つの異なる商品を同時に取引することでリスクを管理できます。彼らは、確率は重要だが、現実世界の取引で確率に依存すると、トレーダーが一日を通して機会を逃す可能性があると警告している。
Using R in real time financial market trading
Using R in real time financial market trading
  • 2015.05.28
  • www.youtube.com
Autochartist CEO, Ilan Azbel explains how R can be used in real-time market analysis to build automated trading systems - recorded at a live presentation a t...
 

クオンツトレーディング入門 - 講義 1/8


クオンツトレーディング入門 - 講義 1/8

この包括的なコースは、クオンツ取引の魅力的な世界への深い入門として機能し、このダイナミックな分野で優れているために必要な知識とスキルを学生に提供します。定量的取引は、取引のアイデアを収益性の高い投資戦略に変えるための数学的モデルとコンピューター プログラムの利用を中心に展開します。それはすべて、ポートフォリオマネージャーまたはトレーダーが最初の直感または漠然とした取引概念から始めることから始まります。数学的手法の適用を通じて、これらの直感は正確で堅牢な数学的取引モデルに変換されます。

定量的取引のプロセスには、これらのモデルの厳密な分析、バックテスト、および改良が含まれます。統計的テストとシミュレーションを使用して、パフォーマンスを評価し、信頼性を確保します。この綿密なテスト段階は、モデルを実行する前にモデル内の欠陥や弱点を特定して対処するために非常に重要です。

定量的投資モデルが潜在的な収益性を証明すると、コンピューター システムに実装され、取引の自動実行が可能になります。この数学モデルのコンピューター プログラムへの統合は、数学の力とコンピューター サイエンスの効率性を組み合わせた定量取引の中心にあります。コース全体を通じて、学生は人気の学術文献から引き出されたさまざまな投資戦略を探求し、その基礎となる数学的原理について洞察を得て、それを実用的な取引モデルに変換する方法を学びます。

このコースのカリキュラムには幅広いトピックが含まれており、学生はクオンツ取引の分野で成功するために不可欠なクオンツ、コンピューティング、およびプログラミングのスキルを身につけることができます。学生は数学的モデリング、統計分析、アルゴリズム取引の複雑さを深く掘り下げます。また、Python や R などのクオンツ ファイナンスで一般的に使用されるプログラミング言語にも習熟し、取引モデルを効果的に実装してテストできるようになります。

このコースを完了すると、学生は定量的取引環境の全体的な概要を取得するだけでなく、自信を持って取引をナビゲートするために必要なスキルを身につけることもできます。彼らは、取引のアイデアを数学的モデルに変換し、これらのモデルを厳密にテストして改良し、最終的に現実世界の取引シナリオに実装することに熟達します。クオンツおよび計算技術の強固な基礎により、学生はクオンツ トレーディング、アルゴリズム トレーディング、または数学とテクノロジーの融合が成功につながるその他の関連分野でのキャリアを追求する準備が整っています。

Introduction to Quantitative Trading - Lecture 1/8
Introduction to Quantitative Trading - Lecture 1/8
  • 2013.10.01
  • www.youtube.com
http://en.cqi.sg/introduction-to-quantitative-investment-201310/This course introduces students to quantitative trading. A "quant" portfolio manager or a tra...
 

クオンツトレーディング入門 - 講義 2/8


クオンツトレーディング入門 - 講義 2/8

この講演では、講演者は定量取引におけるテクノロジーとプログラミングの重要性を強調します。彼らは、定量的なトレーディング戦略を採用し、バックテストを実施するために、テクノロジーとプログラミングのスキルがどのように重要であるかを議論します。講演者は、この分野における数学とコンピュータープログラミングの重要性を強調しています。基本的な Java プログラミングと Java を使用した数学的プログラミングを紹介し、バックテストが必要なため定量取引におけるプログラミング スキルの必要性を強調しています。

講演者は、戦略の将来のパフォーマンスのシミュレーションと分析に伴う課題について説明します。彼らは、過去の損益 (PNL) はトレーニングや戦略を変更するかどうかの決定において信頼できる指標ではないと述べています。代わりに、彼らは、最適なパラメータを見つけて、それらに対する戦略の感度をテストするために、多大なプログラミングを必要とするシミュレーションとパラメータ調整を使用することを提案しています。彼らはまた、翻訳エラーを避けるために、リサーチと実際の取引に同じソフトウェアを使用することの重要性を強調しています。

講演者はクオンツトレーダーの責任について議論し、トレーディングアイデアの効率的なプロトタイピングの必要性を強調します。彼らは、テストやプログラミングに費やす時間を最小限に抑えながら、ほとんどの時間をブレインストーミングとアイデア出しに費やすことを提案しています。彼らは、新しい戦略のプロトタイプを迅速に作成するための構成要素のツールボックスを用意することの重要性について言及しています。

講演者は、Excel、MATLAB、R などの一般的なツールを定量取引で使用する際の課題について言及し、これらのツールは高度な数学的戦略向けに構築されていないと述べました。彼らは、取引戦略を構築および実装するためのライブラリを備えた Java、C-sharp、C++ などの他のプログラミング言語を使用することを推奨しています。

講演者は、量的取引に R を使用する場合の制限について具体的に説明します。彼らは、R は遅く、メモリが限られており、並列化の可能性も限られていると述べています。また、デバッグ ツールや、異なるプログラム間の通信のための標準インターフェイスが不足していることも強調しています。

講演者は、定量取引におけるテクノロジーと適切なツールの使用の重要性を強調しました。彼らは、R や MATLAB などのツールは数学的プログラミングを大幅に改善し、より高速な計算のためのライブラリへのアクセスを提供できると述べています。彼らは、モジュールの簡単な組み合わせ、並列プログラミング、自動化されたデータ クリーニングとパラメータ調整を可能にする、優れたトレーディング リサーチ ツールボックスの必要性を強調しています。

講演者は、定量取引に Java や C# などの新しいテクノロジーを使用する利点について説明します。これらの言語を使用すると、メモリ リークやセグメンテーション違反などの問題をデバッグする必要がなくなり、生産性が向上すると述べています。 Java プログラミングをデモンストレーションし、参加者に実践的なラボ セッションを提供します。

講演者は、インポートを修正することで Java プログラムの入力を修正する方法を説明し、アルゴ Quant ライブラリを使用した数学的プログラミングを実演します。参加者は、Web サイトからコードをコピーしてコンピューターに貼り付けて実行することができます。

講演者は、講義で使用されるコードのダウンロードと実行に関する聴衆からの技術的な質問に答えます。彼らは、ウェビナー機能を使用して、隠れマルコフ連鎖の古典的なバージョンをデモンストレーションします。

講演者はマルコフ連鎖の概念を説明し、遷移確率を備えた単純な 2 状態モデルを示します。マルコフ連鎖を乱数生成器として使用して観測値をシミュレートし、モデル パラメーターを推定する方法について説明します。視聴者が独自のマルコフ連鎖モデルを作成して実験することを奨励します。

講演者はクオンツ取引におけるコミュニケーションとコラボレーションの重要性について議論し、チームメンバーが互いに連絡を取り合い、進捗状況の最新情報を提供することを奨励します。彼らは高次マルコフ モデルを使用する可能性について言及し、ライブ ディスカッション中に質問や画面共有を求めます。

講師は、限られた観測値を使用して定量取引モデルのパラメーターを推定する際の課題について説明します。彼らは、正確な推定にはより多くのデータが必要であると説明し、より大きな状態モデルを使用するか、観測値の数を増やすことを推奨しています。彼らは、隠れマルコフ モデルをトレーニングするための Baum-Welch アルゴリズムについて説明し、バックテストの概念を紹介します。

講演者は、AlgoQuant での単純な移動平均クロスオーバー戦略を実演し、戦略、シミュレーターの作成、およびシミュレーションの実行のプロセスについて説明します。彼らは、損益、情報比率、最大ドローダウンなどの尺度を使用したテストとパフォーマンス分析の重要性を強調しています。

講演者は、さまざまな取引戦略を検討し、シミュレーションを通じてそのパフォーマンスをテストすることについて説明します。講演者は、シミュレーションにより、トレーダーはライブ取引に戦略を導入する前に、その戦略に関連する潜在的な収益性とリスクを評価できると説明しました。さまざまな市場状況やシナリオをシミュレートすることで、トレーダーは戦略のパフォーマンスについて洞察を得て、情報に基づいた意思決定を行うことができます。

講演者は、取引戦略における取引コストの重要性も強調しています。仲介手数料やスリッページなどの取引コストは、戦略全体の収益性に大きな影響を与える可能性があります。したがって、戦略のパフォーマンスの現実的な評価を得るには、シミュレーションとバックテスト中にトランザクション コストを考慮することが重要です。

さらにクオンツ取引におけるリスク管理の概念も紹介します。彼らは、リスク管理には潜在的な損失を制御し軽減するための戦略の導入が含まれると説明しています。リスク管理手法には、ストップロス注文の設定、ポジションのサイジング、分散などが含まれる場合があります。重大な経済的損失を防ぐために、リスク管理原則を取引戦略に組み込むことが不可欠です。

講演者は、定量取引における継続的な学習と改善の重要性を繰り返し述べて締めくくりました。これらは、参加者がさまざまな戦略を検討し、パフォーマンスを分析し、結果に基づいて反復することを奨励します。テクノロジー、プログラミングスキル、戦略開発への体系的なアプローチを活用することで、トレーダーは収益性を高め、金融市場での成功を高めることができます。

全体として、講義はクオンツ取引におけるテクノロジー、プログラミング、シミュレーション、リスク管理の重要性に焦点を当てます。これは、取引戦略を開発および改良するための実験、継続的な学習、および専用ツールの使用の必要性を強調しています。

パート1

  • 00:00:00講演者は、前の講義での潜在的な質問と、コースの教材の入手先について説明することから始めます。この講義の焦点は、クオンツ取引戦略を採用し、バックテストを実施することが不可欠であるため、クオンツ取引におけるテクノロジーとプログラミングの重要性にあります。講演者は数学とコンピュータ プログラミングの両方の重要性を強調し、基本的な Java プログラミングと Java を使用した数学的プログラミングを紹介します。ハンズオン セッションには、バックテストのための戦略の採用が含まれており、講演者は、全員がコンピューターに bin と algo quant をインストールし、Maven テストに合格したかどうかを尋ねます。従来、バリュー投資や直感に基づく取引など、他のタイプの取引ではそれほどプログラミングは必要ありませんでしたが、クオンツ取引ではバックテストが必要なため、プログラミングは不可欠です。

  • 00:05:00講演者は、クオンツ取引、特に戦略の将来のパフォーマンスのシミュレーションと分析におけるコンピューター プログラミングの重要性について説明します。彼らは、過去の損益計算書はトレーニングや戦略を変更するかどうかの決定において信頼できる指標ではないと述べています。代わりに、彼らは、最適なパラメータを見つけて、それらに対する戦略の感度をテストするために、多大なプログラミングを必要とするシミュレーションとパラメータ調整を使用することを提案しています。また、翻訳エラーの可能性を避けるために、リサーチとライブ取引に同じソフトウェアを使用することの重要性も強調しています。最終的に講演者は、金融取引業界ではコンピュータープログラミングのスキルが重要であり、利益に大きな影響を与える可能性があることを強調しました。

  • 00:10:00講師は、コンピューティングのテスト、損益計算書プロパティ、パラメーターの調整などの機械的なタスクをコンピューター システムに任せながら、取引アイデアを思いつき、それらを迅速にプロトタイピングすることを含むクオンツ トレーダーの理想的な責任について説明します。 。理想的には、トレーダーは戦略のコーディングに時間の約 10% のみを費やし、すべてを最初からコーディングすることなく、戦略のプロトタイプを迅速かつ効率的に作成するためにビルディング ブロックまたはテンプレートに依存します。講師は、テストやプログラミングに費やす時間を最小限に抑えながら、ほとんどの時間をブレインストーミングと取引アイデアの考案に費やすことの重要性を強調します。

  • 00:15:00講演者は、研究者が新しい戦略のプロトタイプを迅速に作成するために使用できる構成要素のツールボックスを持つことの重要性を強調しました。同氏は、Algocron が、条件付き確率に基づく弱気市場指標やバスケットを制御するための共統合など、さまざまな構成要素を提供していると述べています。彼は、戦略の作成はレゴで遊ぶようなものであるべきであり、研究者がブロックを組み合わせて新しい戦略を構築できるという考えを強調しています。講演者は、トレーダーはアイデアを考えるのにほとんどの時間を費やしているにもかかわらず、バックテストとデータクリーニングを行う必要があり、それは困難な場合があると説明します。さまざまなソースからの大量のデータを処理する必要があり、欠損データや不良データを処理しながら、価格収益率などの有用な情報を抽出する必要があります。このプロセスには大規模なプログラミングが必要であり、戦略がイベント駆動型の場合、研究者はニュースと発表スケジュールのデータベースが必要になる場合があります。

  • 00:20:00スピーカーは、オーダーブックを使用した取引戦略のシミュレーションに伴う複雑さについて説明します。問題の 1 つはスリッページです。これは、誰かが何かを特定の価格で購入したいからといって、市場の動きにより実際にその価格で購入できるとは限らないことを意味します。もう 1 つの問題は、オーダーブックモデリングにおける約定の仮定です。シミュレーション プロセスは、特に MATLAB や R などのスクリプト言語を使用する場合、煩雑で時間がかかります。パラメーターの調整とシミュレーションには最大で数百時間かかる場合があり、ソフトウェア コードのバグによりプロセスがさらに長くなる可能性があります。コードのデバッグのプロセスは長くてイライラするため、コードが間違っているためではなく、時間切れやイライラによって取引を断念する可能性があります。

  • 00:25:00講演者はクオンツ取引の現実とトレーダーが使用するツールについて説明します。彼らは、コイントレーダーの多くはクオンツアナリストであり、時間のほぼ90%をプログラミングとデバッグに費やしているが、それは本来の仕事ではないと説明している。その理由は、トレーダーが使用する調査ツールが原始的であり、一般的なものには Excel、MATLAB、R、および商用ソフトウェアが含まれるためです。しかし、講演者は、これらのツールは定量的取引のために構築されたものではなく、高度な数学的戦略の構築には役に立たないと主張します。彼らは、Java、C-sharp、C++ などの他のプログラミング言語には、トレーダーが代わりに使用できる変更戦略をまとめて構築するライブラリがあることを示唆しています。

  • 00:30:00講演者は定量取引に R を使用することの欠点について説明します。主な問題の 1 つは、R がインタプリタ型言語であるため、非常に遅いということです。つまり、インタプリタは 1 行ずつ実行されることになります。さらに、利用可能なメモリの量には限りがあるため、分析のために大量のデータをメモリにロードすることができません。さらに、並列化の可能性は非常に限られているため、数千の CPU でシミュレーションを実行することが困難になります。講演者は、並列コンピューティングに R を使用するのは難しく、その IDE は Java や C-sharp などの他の言語ほど高度ではないと述べました。また、利用可能なデバッグ ツールがないため、問題を特定することが困難であり、異なるプログラム間の通信のための標準インターフェイスもありません。

  • 00:35:00講演者は、定量的取引戦略ツールとして R を使用する利点と欠点について説明します。同氏は、R のオブジェクト指向プログラミングのサポートは限られており、ほとんどのコードは手続き型言語を使用して記述されていますが、汎用言語に比べて大きな利点があることを強調しています。 R の最大の課題は、ソース コードにエラーがないことを保証する方法がないことであり、コードのデバッグ時にイライラする可能性があります。講演者はテクノロジーの重要性を強調し、貿易戦争では武器(ツールと研究)に依存することが重要であると説明した。テクノロジーを持たない賢い人は、並列コンピューティングや機械学習などのテクノロジーを使用して収益性の高いトレーディング戦略を模索する人と競争することは期待できません。

  • 00:40:00講演者は定量取引におけるテクノロジーの重要性について議論します。 R や MATLAB などのツールを使用すると、数学的プログラミングが大幅に改善され、より高速な数学的計算を可能にする幅広いライブラリへのアクセスが提供されます。市場機会を捉えるための戦略を迅速に構築し、バックテストするためには、優れた取引調査ツールボックスが不可欠です。理想的なツールボックスでは、トレーダーがプログラミングに多くの時間を費やすことなく、モジュールを簡単に組み合わせ、並列プログラミングを実行し、パフォーマンス統計を生成できる必要があります。データ クリーニングも自動化する必要があり、パラメータの調整も自動的に実行する必要があります。機械的なプログラミング作業に時間を費やすのではなく、戦略をコーディングすることに重点を置く必要があります。

  • 00:45:00プログラミングに優れたツールを使用することの重要性について説明します。講演者は、Java や C# などの新しいテクノロジを使用すると、メモリ リークやセグメンテーション違反などの問題をデバッグする必要がなくなり、生産性が大幅に向上すると述べました。さらに、クラスはマルコフ モデルの実験を検討するハンズオン ラボ セッションを開始し、スピーカーは参加者が実行するために Web サイトからコードをラップ ビンにコピー アンド ペーストするプロセスをガイドします。このクラスにはプログラミング経験のある参加者が含まれるため、Java プログラミングの基本は省略します。

  • 00:50:00講演者は、ctrlShifti コマンドを使用してインポートを修正することで Java プログラムの入力を修正する方法を説明します。次に、アルゴ量子ライブラリを使用して Java で数学的プログラミングを実行する方法を示し、新しいパッケージとクラスで実行できる単純なマルコフ連鎖モデルを示します。講演者は参加者に質問するよう促し、全員がデモンストレーションを理解できるようにします。

  • 00:55:00講演者は、講義で使用されるコードをダウンロードして実行する方法に関する聴衆からの技術的な質問に答えます。彼は、ウェビナー機能を使用して隠れマルコフ連鎖の古典的なバージョンのデモンストレーションを続けます。この関数では、pi a1 と b1 のみを保持し、他のコードは削除します。

パート2

  • 01:00:00講演者は、マルコフ連鎖の簡単な例である、遷移確率を備えた 2 状態モデルについて説明します。彼は遷移確率を視覚的な図で示し、各状態で特定の値が観測される確率を説明しています。講演者は続けて、マルコフ連鎖が本質的にどのように乱数生成器であるかを説明し、この特定のマルコフ連鎖をシミュレートして観測値を生成する方法を実演します。

  • 01:05:00講演者は、マルコフ連鎖の概念と、株価の観測値を生成する乱数生成器としてマルコフ連鎖がどのように使用されるかを説明します。 2 状態マルコフ連鎖の初期状態確率と遷移確率は例として示されていますが、実際の状況では、これらのパラメーターは観測に基づいて推定する必要があります。講演者は、パラメータ推定用のウェビナー モデルの隠れマルコフ連鎖アルゴリズムを使用して、これらのパラメータを推定する方法をデモンストレーションします。その後、推定されたモデルを実際のモデルと比較して精度を確認できます。

  • 01:10:00講演者は定量取引におけるパラメーターの推定の重要性について説明します。実際には価格または収益のみが観察され、真のモデルは不明であるため、最良の選択肢はモデルのパラメーターを推定することであると同氏は指摘します。彼は、パラメーターを推定するための優れたアルゴリズムであるウェビナー アルゴリズムについて言及しています。これは実際のモデルに非常に一致しており、取引に役立ちます。講演者は聴衆に、パラメーターを変更し、さまざまな観測値を生成し、さまざまな推定を実行して、さまざまな条件下で真の値とどのように一致するかを理解することで、独自のマルコフ連鎖モデルを作成して実験することを奨励します。

  • 01:15:00講演者は、マルコフ モデリングとプログラミングに関する今後のライブ ディスカッションについて説明し、ディスカッション中に質問を募り、画面を共有します。ここでのタスクは、個人マルコフ モデルを使用してさまざまな観測値を生成し、さまざまなパラメーターを推定して、推定されたモデルが実際のモデルと一致するかどうかを確認することです。最終的にトレーダーは市場モデルに依存するため、最終的には市場モデルがどの程度優れているかを判断することが目標となります。講演者は、マルコフ連鎖がどのように動作するかを確認するために、極値とストレス シナリオを追加することを推奨しています。

  • 01:35:00コースのインストラクターと学生は、ライセンスと実験に関連する技術的な詳細について話し合います。インストラクターは、ある生徒に、長期ライセンスを新しくダウンロードしたライセンスに置き換えるようアドバイスし、定量的取引のトレーニング目的で推定モデルがどの時点で役立つかを判断するために、さまざまなパラメーターを試してみることを提案しました。他の学生は実験とライセンスに関する問題を報告し、詳細に対処します。

  • 01:40:00講演者は聴衆に独自のマルコフ連鎖を作成し、遷移確率を実験するよう勧めます。彼らは、3 状態モデルの代わりに 2 状態モデルを使用し、創造性と想像力を使って、ゼロや一度入ったら遷移できない「同期状態」などの異常な遷移確率を作成することを提案しています。講演者は、定量取引における創造性と想像力の重要性を強調し、それらを使用して、独自の相変化マルコフ連鎖で推定手順がどのように動作するかを確認することを提案しています。

  • 01:45:00講演者は、定量取引、特に実験やデータ分析の際のコミュニケーションとコラボレーションの重要性について説明します。彼らは、同じ問題に対して個人が異なるアプローチやアイデアを持っている可能性があることを指摘しながら、チームメンバーが常にお互いを確認し、進捗状況を最新情報を提供する必要性を強調しています。講演者は、実験で高次のマルコフ モデルを使用する可能性にも言及し、このオプションを検討した人はいるかと尋ねました。

  • 01:50:00講師は、推定されたモデルが実際のモデルと一致するかどうかを確認するためのテスト ケースを生成することの重要性について説明します。実際のモデルは観測値を生成するために使用されるモデルであり、推定モデルは観測値を使用して作成されます。実験の目的は、推定されたモデルが実際のモデルに十分近いかどうかを判断することです。講師は、推定がどのように実行されるかを確認するためにさまざまなテスト ケースを生成することを提案し、より少ない観測値でテストすることの重要性を強調します。

  • 01:55:00講演者は、限られた観察で定量的取引モデルを正確に推定する際の課題について説明します。統計では、アルゴリズムは収束を中心にしていることに注意してください。これは、観測値の数が増加するにつれて推定がより正確になることを意味します。ただし、講演者は、推定モデルのみが存在し、真の値が存在しないため、モデルがどれだけ現実に近いかを判断するのは困難であると強調します。さらに、最尤推定の重要な側面である、特定のモデルを使用して観測値を生成する確率を計算する概念が導入されています。

パート 3

  • 02:00:00講師は、限られたデータを使用して 2 状態モデルで確率を推定する際の課題について説明します。観測値が 100 個しかない場合、遷移確率の推定は不正確になります。ただし、10,000 回の観測を行うと精度は向上しますが、ほとんどの資産は、その数の観測に必要なデータ量である 40 年間持続しないため、問題は残ります。 2 状態モデルには 12 個のパラメーターがあり、パラメーターの数が増えると、正確な推定にはより多くのデータが必要になります。したがって、確率を正確に推定するには大量のデータが必要ですが、これは取引、特に複雑なモデルを構築する場合には現実的ではありません。講師は、この課題を克服するために、3 つまたは 4 つの状態モデルを構築するか、観測値の数を増やすことを推奨しています。

  • 02:05:00講演者は、量的取引におけるマルコフ連鎖モデルの推定の難しさについて説明します。変数の数が増えると推定プロセスはさらに困難になりますが、このような演算を指定する代わりにパラメトリック分布ファミリーを使用すると、パラメーターの数を大幅に減らすことができます。ただし、連続隠れマルコフ モデル (HMM) のトレーニングに使用される Baum-Welch アルゴリズムは困難な場合があります。次に、講演者は次の実験であるバックテストについて議論します。

  • 02:10:00表示されているデモは、株式 XOM の単純な移動平均クロスオーバーをシミュレートしており、プログラムは Yahoo から株式のデータをダウンロードして 1990 年から 2012 年までの取引をシミュレートするように設定されています。データ ソースについて説明します。専門的なデータ ソースにアクセスできない人にとって、Yahoo データ ソース プラグインが最も簡単で簡単に使用できます。このデモは、取引戦略をプログラムしてテストする方法の有用な例を提供します。

  • 02:15:00スピーカーは、戦略、シミュレーター、シミュレーションを実行するために必要な書籍を作成するプロセスについて説明します。示されている例は、過去 20 日間のデータを使用して高速移動平均を計算し、過去 250 日間のデータを使用して低速移動平均を計算する移動平均クロスオーバー戦略です。講演者は、オープン ソース ソフトウェアである AlgoQuant で戦略、シミュレーター、トレード プロッターの実装のソース コードを調べることができると述べました。さらに、講演者は、ソフトウェアのオープンなアクセシビリティにより、ユーザーが独自にコードを検証し、カスタマイズのための変更を加えることができると説明しました。最後に講演者は、損益、情報比率、シャープレシオ、最大ドローダウン、マスエクスポージャー、オメガなど、パフォーマンス分析に使用できるさまざまな尺度があることを説明します。

  • 02:20:00講演者は、Lwan のさまざまなパフォーマンス アナライザーを使用してドローダウンなどのさまざまな指標を計算し、戦略のパフォーマンスに関するレポートを生成する方法をデモンストレーションします。このコードは、価格の更新などの重要なイベントをリッスンし、最新の情報に基づいて新しい注文を生成します。講演者は、コードの動作をよりよく理解し、価格更新にどのように応答して注文を生成するかを確認するためにデバッガーを使用することを提案しています。

  • 02:25:00講演者は、デバッガーを使用して取引戦略を監視し、シグナルとしてのクロスオーバーを監視する方法をデモンストレーションします。彼は、ブレークポイントを設定し、実際のクロスオーバーシグナルが発生したときに停止する方法を説明し、より速い移動平均がより遅い移動平均を上回った例を示しています。その後、戦略はロングポジションに入り、市場価格で製品 XOM を 1 ユニット購入します。その後、速い移動平均が遅い移動平均を下回ると、戦略はショート ポジションに入り、市場価格で 2 ユニットの XOM を売却します。講演者は買い注文のグラフを示し、成行注文での購入と希望価格による指値注文の違いを説明します。

  • 02:30:00講演者は、AlgoQuant での単純な移動平均クロスオーバー戦略のシミュレーションについて説明します。これらは、履歴データを使用して売買シグナルを生成し、希望のポジションを維持するための注文を計算する方法を示します。この戦略は、開発更新シグナルをリッスンし、このタスクのオーダーブックシグナルをサブスクライブします。講演者は、過去のテストは十分ではありませんが、良い出発点であり、単純な移動平均のクロスオーバーは他のシナリオにも一般化できると述べています。彼らはまた、戦略は単なる関数であると述べ、順序を計算するための数学を示します。

  • 02:35:00講演者は、数学的分析を使用してトレーディング戦略を作成しようとする場合のシミュレーションと実験の重要性について説明します。彼は、以前に数学的に証明されている GMA21 戦略の使用を実証しますが、シミュレーションを通じてテストすると、トランザクション コストのせいで不利な結果が生じます。講演者は、現実の取引シナリオで損失を回避するために取引戦略を実験し微調整する際のソフトウェアとプログラミングの重要性を強調し、最も効果的な戦略を見つけるために銘柄ごとに異なるパラメーターをテストできることを強調しました。

  • 02:40:00講師は、クオンツ取引における理論的予測を確認するための実験の重要性について説明します。学生は、提供されたソフトウェアを使用してさまざまな数値を実験し、独自の取引戦略を作成することをお勧めします。講師は、現在の価格が前回の価格より高いときに買い、現在の価格が前回の価格より低いときに売るという gma21 戦略の実装を学生に説明し、注文を計算してブローカーに送信して執行する方法を示します。次に、学生は独自の戦略を作成し、過去のデータに基づいて実験するという課題を課されます。

  • 02:45:00講演者は、プラグアンドプレイ ソリューションとなる、簡単に実装できる最もシンプルな取引戦略を紹介します。講演者は聴衆からの質問を募り、さらに説明が必要な場合は連絡するよう促します。

  • 02:55:00講演者は、幾何移動平均の特殊なケース、つまり M が 1 に等しい場合について説明します。このケースは、現在の収益をゼロと比較するだけという戦略を単純化しています。この戦略は必ずしも儲かるわけではありませんが、教育目的の良い例として役立ちます。講演者は聴衆に対し、今後の数学とプログラミングの演習でアルゴコイン システムを使用したコーディングとテストを安心して行えるように、この戦略の演習をオフラインで完了するよう奨励します。
Introduction to Quantitative Trading - Lecture 2/8
Introduction to Quantitative Trading - Lecture 2/8
  • 2013.10.03
  • www.youtube.com
http://en.cqi.sg/introduction-to-quantitative-investment-201310/This course introduces students to quantitative trading. A "quant" portfolio manager or a tra...
 

金融工学の遊び場: 信号処理、ロバスト推定、カルマン、最適化



金融工学の遊び場: 信号処理、ロバスト推定、カルマン、最適化

この魅力的なビデオでは、HKUST の電気、電子、およびコンピューター工学部の教授であるダニエル パロマーが、金融工学の分野における信号処理の幅広い応用について光を当てています。パロマーは金融工学を取り巻く誤解を払拭し、この分野における信号処理技術の普遍性を強調します。彼は、ランダム行列理論、粒子フィルター、カルマン フィルター、最適化アルゴリズム、機械学習、深層学習、確率的最適化、確率制約などのさまざまなトピックの関連性を強調しています。

パロマーは、さまざまな市場にわたって一貫性を保っている、定型化された事実として知られる金融データの独特の特性を詳しく調べます。彼は、金融エンジニアが株式市場をモデル化するために価格ではなく収益をどのように採用するかを説明します。線形リターンと対数リターンは、わずかな違いにもかかわらず、リターンの大きさが小さいため広く使用されています。これらのリターンはその定常性を判断するために分析されますが、非定常性は財務データの顕著な特徴です。講演者は、ヘビーテール分布、低頻度リターンの歪み、ボラティリティクラスター現象など、他の定型化された事実についても言及します。

金融における株式リターンのモデル化の重要性が強調され、特にボラティリティに重点が置かれています。パロマーは返品信号と音声信号の類似点を描き、財務モデリングと音声信号処理の間の潜在的な連携を調査しています。高周波数モデリングを含むモデリングにおけるさまざまな周波数領域について説明し、リアルタイム データと強力なコンピューティング リソースの必要性によってもたらされる課題を強調します。

収益の共分散や分散を考慮せずに収益のモデリングのみに焦点を当てたモデルの限界についても検討します。講演者は、共分散モデルと分散モデルによって提供される情報と構造を取得することの重要性を強調し、これにより、より収益性の高い意思決定が可能になります。パロマーは、正規化されたランダム項と残差の共分散を捕捉する包絡線項で構成される残差を使用して、収益の分散と共分散をモデル化する概念を導入しています。ただし、大きな係数行列を使用して多変量残差をモデル化するには、より洗練されたモデルが必要です。

このビデオでは、過学習につながる可能性のある限られたデータと豊富なパラメーターに直面してパラメーターを推定する際の課題について説明します。これに対処するために、Vega モデルを分析して制約を定式化する手段として、低ランク スパース性が導入されます。パロマーは、ロバスト性の概念と、裾が大きくサンプル領域が小さいため、金融工学においてガウス分布を仮定することの不適切性について説明しています。同氏は、ガウス分布に基づく従来のサンプル推定では標準以下の結果が得られるため、そのような仮定を持たずに再定式化する必要があると説明しています。収縮や正則化などの手法は、金融や通信分野での導入に成功し、ヘビーテールに対処する効果的な手段として紹介されています。

外れ値にもかかわらず精度を向上させるために財務で使用されるツールであるロバスト推定について検討します。講演者は、裾の重い分布をモデル化するための楕円分布を紹介し、反復法を使用して各サンプルの重みを計算する方法を説明します。サンプルを正規化し、正規化されたサンプルの確率密度関数 (PDF) を推定するタイラー推定器について、尾部の形状を除去する手段として説明します。タイラー推定器をロバスト推定器と組み合わせると、共分散行列推定の精度が向上します。正則化項の組み込みとアルゴリズムの開発は、共分散行列の観察と推定の向上にさらに貢献します。

パロマーは、ウルフ推定、タイラー推定、共積分などの財務概念を詳しく説明します。 Wolfe 推定は大幅な改善を示していますが、依然としてガウス分布の仮定に依存しています。魅力的な代替手段であるタイラー推定では、複数の次元を持つモデルに対して十分な数のサンプルが必要です。金融における重要な概念である共積分は、2 つの銘柄の相対的な価格を予測する方が個別の価格を予測するよりも簡単である可能性を示唆しており、ペア取引の機会が生まれます。相関と共積分の区別が検討され、相関は短期的な変動に焦点を当て、共積分は長期的な行動に関係します。

このビデオでは、共通トレンドの概念とスプレッド取引との関係を明らかにしています。共通のトレンドは、共通の要素を持つ 2 つの銘柄によって共有されるランダム ウォークとして説明されます。トレーダーは、株価間のスプレッドから共通の傾向を差し引くことにより、平均がゼロの残差を取得します。これは、平均回帰の信頼できる指標として機能します。この特性はスプレッド取引戦略に役立ちます。講演者は、スプレッドにしきい値を設定することで、トレーダーは過小評価されている状況を特定し、価格回復を利用して価格差から利益を得ることができると説明しています。ガンマ パラメーターの推定と共統合株式の特定は、このプロセスの重要なステップであり、最小二乗法などの手法を使用して実行できます。

講演者は、レジームの変化によりガンマの変化により共積分が失われるシナリオにおけるカルマン フィルターの役割を詳しく説明します。これらの変動に対するカルマン フィルターの適応性は、最小二乗法およびローリング最小二乗法との比較を通じて強調されます。カルマン フィルターは、ゼロ付近で安定した追跡を維持する一方で、最小二乗フィルターは一定期間にわたって損失をもたらす変動を示すため、他の手法よりも優れていることが実証されています。したがって、講演者は金融工学におけるロバストな推定のためにカルマン フィルターを採用することを推奨しています。

最小二乗法とカルマン フィルター モデルのパフォーマンスの比較が示され、金融工学におけるカルマン法の有効性が確認されています。次に講演者は、トレーダーが一般的な市場状況に基づいて投資戦略を調整できるようにする、市場体制を検出するための隠れマルコフ モデルの応用について詳しく説明します。ポートフォリオの最適化は、期待リターンとポートフォリオのリターンの分散のバランスをとるポートフォリオの設計を含む、基本的な概念として導入されています。講演者は、ポートフォリオの最適化とビームフォーミングおよび線形フィルタリング モデルが類似の信号モデルを共有しているため、両者の間に類似点を示します。

このビデオでは、通信および信号処理技術を金融にどのように適用できるかについて説明します。通信における信号対雑音比の概念は、ボラティリティに対するポートフォリオの収益率を測定する金融におけるシャープレシオと比較されます。講演者は、分散を最小限に抑えながら期待収益を最大化することを目指すマーコウィッツ ポートフォリオを紹介します。ただし、マルコウィッツ ポートフォリオは推定誤差に敏感であり、リスク尺度として分散に依存しているため、実際には広く使用されていません。これに対処するために、信号処理によるスパーシティ技術を特にインデックス追跡に使用することができます。インデックス追跡では、すべての構成銘柄に投資するのではなく、株式のサブセットのみを使用してインデックスを追跡します。講演者は、追跡エラーを減らすためのスパース技術の改善を提案します。

このビデオでは、「財布取引」の概念を掘り下げ、取引におけるポートフォリオの役割を強調しています。講演者は、バリュー・アット・リスク (VaR) モデルを使用して、特定のウェイトを持つ 2 つの銘柄のポートフォリオを構築することでポートフォリオ取引を実現する方法を説明します。 PI マトリックスとベータ マトリックスは、平均反転スプレッドの部分空間を提供し、統計的アービトラージを可能にするツールとして導入されています。最適化にベータ行列を組み込むと、部分空間内の最適な方向の特定が容易になり、ベータを単独で使用する場合と比較して優れた結果が得られます。講演者はまた、金融分野に興味のある信号処理専門家にとっての入り口となる著書「金融工学に関する信号処理の視点」についても言及しています。

ビデオの終わりに向けて、金融工学における取引に対するさまざまなアプローチが検討されています。講演者は、小さな変化や傾向を利用する戦略と、ノイズを利用することに重点を置く戦略を区別します。これら 2 つの投資戦略ファミリーは、利益を生み出すための異なる手段を提供します。講演者はまた、ディープラーニングには通常かなりの量のデータが必要であり、金融の文脈では制限される可能性があるため、金融分野でディープラーニング技術を適用するためのデータ不足によってもたらされる課題についても触れています。さらに、講演者がさまざまなアプローチについての洞察を提供しながら、2 つ以上の株式のベクトル次元を推定する概念についても説明します。

最後のセグメントでは、講演者は大企業による市場支配の問題とそれが金融市場に及ぼす影響について取り上げます。講演者は、多額の資金力を持つ大企業が多額の投資を行う際に及ぼし得る潜在的な影響力を強調しています。この権力の集中により、市場のダイナミクスや他の市場参加者の行動について重要な考慮事項が生じます。

このビデオでは、金融における注文執行のトピックについて簡単に触れています。大規模な注文を処理する場合、市場の混乱を避けるために、注文をより小さな部分に分割し、徐々に実行するのが一般的であると説明しています。金融のこの側面には複雑な最適化テクニックが含まれており、多くの場合、制御理論の原則が利用されます。講演者は注文執行の数学的性質を強調し、この主題に関する多数の学術論文の存在について言及しました。

ビデオが終わりに近づくと、講演者は聴衆にコーヒーブレイク中にさらに質問するよう促し、聴衆の存在と参加を認めます。このビデオは、金融工学における信号処理の応用についての洞察を提供する貴重なリソースとして機能します。信号処理技術のレンズを通して、見積もりの改善、ポートフォリオの最適化、市場体制の検出に関する視点を提供します。

全体として、このビデオは金融工学における信号処理のさまざまな応用の包括的な概要を提供します。これは、パラメータ推定、過剰適合、従来の財務モデルの限界といった課題に対処しながら、金融における株式リターン、分散、共分散をモデル化することの重要性を強調しています。ロバスト推定、共積分、ポートフォリオ最適化、およびスパース性手法の概念について詳しく説明します。講演者は、金融における通信と信号処理の類似点を強調することで、これら 2 つの領域間の関連性とコラボレーションの可能性を強調しています。このビデオは、トレーディング戦略、金融における機械学習、大企業の影響を受ける市場力学の重要性を明らかにして終わります。

  • 00:00:00 HKUST の電気・電子・コンピュータ工学科の教授、ダニエル・パロマー氏が、金融工学のトピックと、それが何であるかについてどのように誤解があるかについて語ります。パロマー氏は、信号処理は金融工学のいたるところにあり、ランダム行列理論、粒子フィルター、カルマンフィルター、最適化アルゴリズム、機械学習、深層学習、確率的最適化、確率制約などのさまざまなトピックが関連していると説明しています。また、財務データに関する定型化された事実にも触れ、財務データにはさまざまな市場にわたって一貫した特別な特性があると説明しています。

  • 00:05:00このビデオでは、金融エンジニアが価格ではなくリターンを使用して株式市場をモデル化する方法を説明しています。リターンには線形リターンと対数リターンの 2 種類がありますが、リターンは通常小さい数値であるため、これらはほぼ同じです。収益をプロットして定常かどうかを確認できますが、金融の定型化された事実はその非定常性です。他の定型化された事実には、重い裾が含まれます。これは、収益の過去のヒストグラムの裾が重く、ガウス分布のように薄くないことを意味します。金融エンジニアは、特に収益の頻度が低い場合の歪度をモデル化する必要もあります。最後に、ビデオではボラティリティ クラスタリングの概念と財務モデリングにおけるその重要性について説明します。

  • 00:10:00講演者は、金融における株式リターンのモデル化の重要性について説明します。彼らは、ボラティリティがモデリング、特にリターン信号の標準偏差または包絡線のモデリングにおいて重要な役割を果たすと説明しています。講演者は、返品信号が音声信号に似ていることに気づき、財務モデリングと音声信号処理の間にコラボレーションを促すのに十分な重複が存在するかどうかを考えます。モデリングにはさまざまな周波数領域が存在し、特に高周波数モデリングでは、タイム クリティカルなデータが大量に存在するため、高価なサブスクリプションと強力なコンピューターが必要になります。このセクションは、IID モデルやファクター モデルなどのさまざまな財務モデリング モデルについて言及し、モデリングにおける時間的な相関関係を理解することの重要性について触れて終わります。

  • 00:15:00講演者は、収益の共分散や分散ではなく、収益のモデリングのみに焦点を当てた財務モデルの限界について説明します。彼らは、リターンだけを見ると、他の人がお金を稼ぐために獲得できる情報や構造を失う可能性があると説明しています。次に講演者は、単位分散を持つ正規化されたランダム項と残差の共分散を捉える包絡線項という 2 つの要素で構成される残差を使用して、リターンの分散と共分散をモデル化するというアイデアを紹介します。彼らは、スカラー残差のモデルは十分に確立されているが、500 × 500 の行列係数を使用して多変量残差をモデル化するには、より複雑なモデルが必要であることに注意しています。

  • 00:20:00講演者は、データが不十分でパラメータが多すぎると過学習につながるパラメータを推定する際の課題について説明します。この問題を解決するには、低ランク スパース性を課して Vega モデルを分析し、いくつかの制約を定式化する必要があります。講演者はロバスト性の概念を紹介し、ガウス分布は裾が大きくサンプル領域が小さいため、金融工学には適切ではないと考えています。ガウス分布に基づく従来のサンプル推定器では、推定器のパフォーマンスが低下します。この問題に対処するには、ガウス分布を仮定せずにすべてを再定式化する必要があります。重い裾は、金融や通信などのさまざまな業界で使用されている収縮または正則化手法によって対処できます。

  • 00:25:00講演者はロバスト推定について説明します。ロバスト推定とは、データにさまざまな外れ値があるにもかかわらず、より正確な推定を行うために金融で使用されるツールです。講演者は、楕円分布を使用して裾の重い分布をモデル化でき、各サンプルの重みを反復法で計算できると説明します。さらに、サンプルを正規化し、尾の形状が除去されるように正規化されたサンプルの PDF を推定する Tyler estimator について説明します。この推定量をロバストな推定量と併用すると、より正確な共分散行列の推定を行うことができます。次に講演者は、サンプル数に対する共分散行列の推定誤差を示すグラフを使用して、正則化項をどのように含めるか、観測結果をより深く理解するためのアルゴリズムを開発できるかを説明します。

  • 00:30:00講演者は、Wolfe 推定、Tyler 推定、共積分などの財務概念について説明します。 Wolfe 推定は大幅に改善されましたが、依然としてガウス分布を仮定しています。タイラー推定は優れた代替手段ですが、14 次元モデルには少なくとも 40 個のサンプルが必要です。金融における特別な概念である共統合とは、2 つの株式の相対的な価格設定が個別の価格よりも予測しやすく、トレーダーがペア取引を通じて利益を得ることができるという考えです。相関と共積分の違いは、相関は短期的な変動に関するものであるのに対し、共積分は長期的な動作に関するものであることです。講演者は、さまざまなプロットやグラフを使用してこれらの概念を説明します。

  • 00:35:00講演者は、共通トレンドの概念とそれがスプレッド取引にどのように関連するかを説明します。共通の傾向は、共通の構成要素を持つ 2 つの銘柄が共有するランダム ウォークです。株価間のスプレッドから共通の傾向を差し引くと、トレーダーには平均ゼロの残差が残り、スプレッド取引に使用できる特性である平均回帰の優れた指標となります。トレーダーはスプレッドに 2 つのしきい値を設定し、過小評価されているときに購入し、回復したときに売却して、その差額を利益にします。最小二乗法を使用してガンマを推定できますが、共積分される 2 つの株式とガンマの値を見つける必要があります。講演者は実際のスプレッド取引シナリオの例を示します。

  • 00:40:00講演者は、レジームに変化があり、ガンマの変化により共積分が失われたときにカルマンがどのように現れるか、またカルマンがこれらの変動にどのように適応するかを説明します。講演者は例として 2 つの銘柄を使用し、最小二乗法、カルマン、およびローリング最小二乗法を使用して MU とガンマの追跡を比較し、カルマンが最も効果的であると結論付けています。カルマン追跡の緑の線はゼロ付近に留まりますが、最小二乗法の黒線は上下するため、2 年間にわたってお金が失われます。したがって、講演者は金融工学におけるロバストな推定にカルマンを使用することを提案しています。

  • 00:45:00講演者は、最小二乗法とカルマン学習モデルのパフォーマンスを比較し、カルマン法は金融工学ではうまく機能するが、最小二乗法モデルは特定の点を過ぎると減少するという結論に達しました。彼は、市場体制の検出における隠れマルコフ モデルの使用について説明します。これは、市場の状態が良いか悪いかに応じて投資戦略を変更するのに役立ちます。さらに、彼はポートフォリオ最適化の概念を探求し、ポートフォリオは投資家に株式に投資する金額を伝える重みを持つベクトルであると説明します。ポートフォリオの期待リターンと分散も、ポートフォリオを設計する際に使用される重要な要素です。講演者は、ポートフォリオの最適化に同様の信号モデルを使用するビームフォーミング モデルと線形フィルタリング モデルとの比較を示します。

  • 00:50:00講演者は、通信および信号処理技術を金融にどのように適用できるかについて説明します。通信における信号対雑音比の概念は、ポートフォリオのボラティリティに対するリターンの比率である金融におけるシャープレシオに似ています。ポートフォリオの最適化、特に期待リターンの最大化と分散の最小化を伴うマルコウィッツ ポートフォリオは、単純な凸問題として導入されます。講演者はまた、マーコウィッツ ポートフォリオは推定誤差に敏感であり、リスクの尺度として分散に依存しているため、実際にはあまり使用されないことにも言及しています。ただし、信号処理によるスパーシティ技術はインデックス追跡に適用でき、インデックスを追跡するために何百もの株を購入する代わりに、株のサブセットのみが使用されます。最後に、講演者はエラー追跡におけるスパース性技術の改善を提案します。

  • 00:55:00講演者は、「財布取引」と取引におけるポートフォリオの使用について説明します。講演者は、VaR (バリュー・アット・リスク) モデルを使用して、2 つの銘柄と、ウェイト 1 でガンマを引いた 2 つのコンポーネントのポートフォリオでポートフォリオ取引を行う方法を説明します。次に講演者は、統計的アービトラージに使用できる平均反転スプレッドの部分空間を与える PI 行列とベータ行列を紹介します。最適化でベータ行列を使用すると、部分空間内で最適な方向を見つけるのに役立ち、魔法のベータを単独で使用するよりも優れた結果が得られます。講演者はまた、金融分野に興味のある信号処理関係者にとっての入門書となる著書「金融工学に関する信号処理の視点」も宣伝しています。

  • 01:00:00講演者は、価格トレンドの終わりや小さな変動を利用したスプレッドでの取引など、金融工学における取引のさまざまなアプローチについて説明します。同氏は、投資には 2 つの戦略があると説明しています。1 つはトレンドと小さな変動に基づいて利益を上げる戦略で、もう 1 つはスプレッドを形成する際にトレンドを無視してノイズで利益を得る戦略です。講演者は金融における機械学習についても説明し、ディープラーニングには大量のデータが必要ですが、金融ではデータが限られていることが多いため、データ不足が金融でのディープラーニングの使用に問題を引き起こすと説明しました。最後に、共和分の概念について説明し、3 つ以上の銘柄のベクトル次元を推定するためのさまざまなアプローチを説明します。

  • 01:05:00講演者は、大企業が資金を持ちすぎて、投資時に市場を動かす可能性があるという問題について議論します。彼らはまた、市場の混乱を避けるために、大量の注文が細かく切り刻まれ、ゆっくりと送信される金融における注文執行のトピックについても言及しています。金融のこの分野には多くの最適化が含まれており、非常に数学的になる可能性があり、制御理論のテーマに関する多くの論文があります。講演者は、コーヒーブレイクの際にさらに質問を受け付けることを提案し、聴衆の参加に感謝します。
Financial Engineering Playground: Signal Processing, Robust Estimation, Kalman, Optimization
Financial Engineering Playground: Signal Processing, Robust Estimation, Kalman, Optimization
  • 2019.10.31
  • www.youtube.com
Plenary Talk by Prof. Daniel P Palomar on "Financial Engineering Playground: Signal Processing, Robust Estimation, Kalman, HMM, Optimization, et Cetera"Plen...
 

Shengjie Xiu による「金融におけるアプリケーションを使用したカルマン フィルタリング」、コース チュートリアル 2021



Shengjie Xiu による「金融におけるアプリケーションを使用したカルマン フィルタリング」、コース チュートリアル 2021

「金融におけるアプリケーションを使用したカルマン フィルタリング」というタイトルのビデオでは、状態ベースのモデルの概念と金融におけるそのアプリケーションについて説明しています。講演者は、以前の観測に基づいてシステムの状態を予測し、現在の観測を使用して予測を修正する多用途の技術としてカルマン フィルターを紹介しました。このビデオでは、履歴データを分析し、金融向けの状態ベースのモデルのパラメーターを学習するために使用される Common Smoother と EM アルゴリズムについても説明しています。

このビデオは、隠れた位置を持つ軸に沿って走行する車の例を使用して、状態ベースのモデルの概念を説明することから始まります。発表者は、状態ベースのモデルが、状態を観測空間にマッピングする遷移行列と観測行列でどのように構成されるかについて説明します。これらのモデルは、複数の状態やセンサーの位置記録を同時に処理できます。隠れた状態はマルコフ特性に従い、確率の洗練された形式につながります。

次に講演者は、カルマン フィルター アルゴリズムと金融におけるその応用について詳しく説明します。このアルゴリズムには予測と修正のステップが含まれており、不確実性はガウス関数の分散によって表されます。予測と観測の間の重みを決定する共通利得が重要な要素として強調されています。カルマン フィルターの単純さと計算効率が強調されています。

車の位置を予測する際の GPS と走行距離計データの信頼性を比較する実験について説明し、特定のデータ ソースが信頼できない場合でもカルマン フィルターの有効性を実証します。ただし、カルマン フィルターは線形ガウス安定化モデル用に設計されているため、適用性が制限されることに注意してください。

このビデオでは、Common Filter よりもスムーズなパフォーマンスを提供し、フィルターの下降傾向の問題を解決する Common Smoother も紹介しています。金融におけるパラメータをトレーニングする必要性と、時間変化するパラメータの概念について説明します。期待値最大化 (EM) アルゴリズムは、隠れ状態が不明な場合にパラメーターを学習する手段として提供されます。

講演者は、潜在状態の事後分布を計算し、パラメーター推定の目的関数を最適化するための E ステップと M ステップで構成される EM アルゴリズムについて説明します。金融における状態ベースのモデルの適用、特に日中の取引高の分解が強調されています。

拡張カルマン フィルターやアンセンテッド カルマン フィルターなど、カルマン フィルターのさまざまなバリアントが、非線形機能とノイズを処理するためのソリューションとして挙げられています。粒子フィルターは、解析的に解決できない複雑なモデルの計算手法として導入されています。

このビデオは、分析ソリューションの限界とモンテカルロ法のような計算手法の必要性について説明して終わります。講演者は、これらのプロセスの要求の厳しい性質を認めていますが、カルマン フィルタリングの魅力的な側面を強調しています。

全体として、このビデオでは、状態ベースのモデル、カルマン フィルター、および金融におけるそれらのアプリケーションについて詳しく説明しています。基本的な概念、アルゴリズムの手順、実践的な考慮事項をカバーするとともに、高度なバリアントや計算手法についても言及します。講演者は、隠れた情報を明らかにする上での状態ベースのモデルの関連性と威力を強調し、この分野の継続的な進歩を強調しました。

  • 00:00:00ビデオのプレゼンターは、「z 軸」として示される隠れた位置を持つ軸に沿って走行する車の簡単な例を使用して、状態ベースのモデルの概念を紹介します。時間 t の「jt」で示される隠れた状態は、市場の状態が隠されている株式市場と同様に、観察者にはわかりません。発表者は、状態ベース モデルに関連する 2 つのモデル、共通フィルターと共通スムーサー、および状態ベース モデル内のパラメーターを自動的に学習する方法について説明します。最後に、ビデオでは金融における状態ベースのモデルの応用について説明します。状態方程式と観測方程式が導入されます。状態は前のノードのみに依存し、各観測は関連する隠れた状態に依存します。

  • 00:05:00講演者は、状態ベースのモデルと、それが異なる可能性がある観察空間に状態をマッピングする遷移行列と観察行列でどのように構成されるかについて説明します。状態と観測は、複数の状態を含むベクトル、または位置を同時に記録するセンサーにすることができ、より一般的な形式が可能になります。隠れ状態はマルコフ特性に従い、確率の洗練された形式につながります。講演者は、予測、フィルタリング、平滑化の概念と、それらを組み合わせてカルマン フィルターの順方向アルゴリズムを作成する方法を明確にします。カルマン フィルターは、予測と補正の 2 つのコンポーネントで構成されており、最初にカルマンによって設計され、アポロ プロジェクトで宇宙船を追跡するために使用されました。現在、金融における時系列予測など、多くの分野で広く使用されています。

  • 00:10:00カルマン フィルタリング アルゴリズムが紹介され、金融におけるその応用について説明されます。このアルゴリズムには、以前の観測に基づいてシステムの状態を予測し、現在の観測を使用して予測を修正することが含まれます。予測の不確実性はガウス関数の分散で表され、補正は予測ガウス分布と観測ガウス分布を乗算することで行われます。予測と観測の間の重みを決定する共通利得の重要性が強調されます。このアルゴリズムは非常に単純で、必要なコードは数行だけであることが示されています。

  • 00:15:00講師は、GPS と走行距離計の信頼性を状態方程式で比較した実験について説明します。結果は、移動の特定のセクションで GPS が信頼できない場合でも、カルマン フィルターのアプローチが車の位置を予測することに成功したことを示しました。講師はカルマン フィルターの長所と短所についても議論し、その計算効率とリアルタイム アプリケーションで広く使用されているという事実についても言及しました。ただし、その制限の 1 つは、線形ガウス安定化モデル用に設計されていることです。講師は、Common Smoother と履歴データの分析におけるその使用法についても簡単に説明しました。

  • 00:20:00金融分野で一般的なスムーザーのパフォーマンスを、トンネルを走行する車の例を使用して示します。一般的なスムーザーは、一般的なフィルターよりもはるかに滑らかなパフォーマンスを提供し、フィルターの下降傾向の問題を解決して、より適切な近似を提供します。共通スムーザーを実行する前に、前方共通フィルター関数を実装する必要があります。このセクションでは、金融におけるパラメーターの概念、パラメーターをトレーニングする必要性、パラメーターがどのように時間変化するかについても説明します。隠れ状態が不明な場合にパラメータを見つけるための最尤推定と期待値最大化アルゴリズムを含む学習理論が紹介されています。 EM アルゴリズムは、潜在状態の事後分布と推測の期待値を計算するための期待ステップと最大化ステップの 2 つのステップで構成されます。

  • 00:25:00講演者は、EM アルゴリズムと、金融のための状態ベースのモデルのパラメーターを学習するためにそれを使用する方法について説明します。アルゴリズムは 2 つのステップで構成されます。E ステップでは共通フィルターとスムーザーを使用して事後確率が計算され、M ステップでは目的関数が最大化されて新しい推定パラメーターが見つかります。パラメーターは収束するまで継続的にループされ、最適化されます。講演者はまた、このモデルを金融にどのように適用できるか、特に日中取引高の分解に関して、モデルを使用して日次構成要素と定期構成要素を分離する方法についても説明します。講演者は、モデルの実装は R のマークなどの既存のパッケージを使用するのが簡単であると述べています。

  • 00:30:00講演者は、金融で使用される状態モデルについて説明します。このモデルは、毎日のコンポーネントと定期的なコンポーネントの両方を含む隠れた状態と、毎日の期間と定期的な期間を組み合わせて取引高を形成する観察モデルで構成されます。モデルはカルマン フィルターとスムーザーを使用して分析され、EM アルゴリズムを使用してパラメーターを効率的に学習します。このモデルは、将来の日次期間を予測し、季節期間を同じに保つことにより、時系列予測にも使用できます。状態ベースのモデルは、隠された情報を見つけるのに役立ち、他の金融アプリケーションにも適用できます。

  • 00:35:00講演者は、状態ベースのモデルの力と、観察に隠された情報を明らかにする方法について説明します。カルマン フィルターは、金融を含む事実上あらゆる分野に適用できる多用途で便利な手法です。カルマン フィルターはより簡単なケース向けに設計されていますが、他のバリアントはより複雑なモデルに使用できます。拡張カルマン フィルターとアンセンテッド カルマン フィルターは、非線形機能とノイズを処理できるバリアントの 2 つの例です。さらに、モデルが分析ソリューションには複雑すぎる場合には、粒子フィルターが使用されます。カルマン フィルターは 1960 年代に開発されましたが、線形遷移関数とガウス ノイズを使用する、非常に特殊なケースにおける状態ベースのモデルに対する最適なソリューションであり続けています。

  • 00:40:00講演者は、積分を解析的に解くことの限界と、粒子フィルタリングなどの特定のタスクに対するモンテカルロ法のような大量の計算手法の必要性について説明します。彼は、これは過去には不可能だったが、現在のテクノロジーのおかげで可能になったと述べています。講演者はまた、カルマン フィルタリングについて言及しながら、これは要求の多いプロセスではあるものの、魅力的なトピックであるとも述べています。
"Kalman Filtering with Applications in Finance" by Shengjie Xiu, course tutorial 2021
"Kalman Filtering with Applications in Finance" by Shengjie Xiu, course tutorial 2021
  • 2021.05.20
  • www.youtube.com
"Kalman Filtering with Applications in Finance" by Shengjie Xiu, tutorial in course IEDA3180 - Data-Driven Portfolio Optimization, Spring 2020/21.This talk g...
 

「アルファの節約: アンサンブル学習を使用して疲れたアルファ要素を活性化する」マックス・マージェノ著


「アルファの節約: アンサンブル学習を使用して疲れたアルファ要素を活性化する」マックス・マージェノ著

「Thrifting Alpha: Using Ensemble Learning To Enhance Alpha Factors」というタイトルのビデオで、Quantopian のデータ サイエンティストである Max Margenot 氏が、アンサンブル学習を活用してアルファ要素のパフォーマンスを向上させることについての洞察を共有しています。マルジェノ氏は、独立したシグナルを組み合わせてポートフォリオを構築し、改善された斬新な結果をもたらすことの重要性を強調しています。彼は、因子モデリングの概念を導入し、モデルのパフォーマンス評価の複雑さに対処し、効率的な資産配分のためのアンサンブル学習の創造的な利用法を探ります。

マルジェノ氏は、アンサンブル学習を利用して疲れたアルファ要素を活性化することを目的とした「節約アルファ」の概念を紹介することから始めます。アルファ要素は金融におけるユニークで興味深いリターンを表し、市場リターンなどのリスク要素とは区別されます。目的は、独立したシグナルを組み合わせてポートフォリオを作成し、新しく改善された結果を生成することです。また、Capital Asset Pricing Model の概要を説明し、Quantopian が定量的調査のための無料プラットフォームとしてどのように機能するかを説明します。

因子モデリングは、Margenot のプレゼンテーションの重要な焦点です。彼は、ポートフォリオのリターンが市場のリターンと追加の説明不能な要因からどのように構成されているかを強調しています。小企業と大企業(時価総額が小さい企業対時価総額が大きい企業)や株価純資産比率の高値マイナス低値などの古典的な要素を組み込むことで、このモデルは市場リスクを評価し、分析を他の収益源に拡張することができます。ファクター モデリングの目標には、相関のないシグナルの多様化、ポートフォリオ全体のボラティリティの低減、および収益の増加が含まれます。

講演者は、機関投資家の87%が投資戦略にファクターを組み込んでいることを示すブラックロックの調査を引用しながら、ポートフォリオ構築プロセスにおけるファクターモデリングの人気の高まりについて議論します。マージェノ氏は、ポートフォリオが中心となる 5 つの主な要因 (価値、勢い、品質、ボラティリティ、成長) について概説します。また、ファクター値に基づいてロングポジションとショートポジションの両方でポジションを取るロング/ショート株式の概念についても説明しています。目的は、これらのエクスポージャーを使用してバランスの取れたポートフォリオを作成することです。

マルジェノ氏は、アルゴリズムが適用される世界を深く掘り下げ、統計モデルと取引の実行を調整することの重要性を強調しています。空売り制限などの制約により取引を実行できない場合、戦略の義務に違反します。マルジェノ氏は、最終的に市場が中立になるドル中立戦略を支持している。彼は最高値と最低値のみが重要となるポートフォリオを構築し、最高の期待リターンを獲得することを目指しています。複数の要素を組み合わせると、組み合わせたランクが構成され、ポートフォリオ内に柔軟性がもたらされます。

Margenot 氏が説明するように、モデルのパフォーマンスを評価し、説明のつかない利益に対処することには課題が伴います。彼は、十分な流動性を備えた信頼性の高いユニバースの重要性について議論し、不要な要素を除去するように設計された Q 1500 ユニバースを紹介します。マルジェノ氏は、価格を予測するのではなく、どの銘柄が他の銘柄よりも優れているかを理解し、相対的な価値を把握することの重要性を強調しています。彼は、フレームワーク内でパイプライン API を使用して運動量を計算する方法を示し、ベクトル計算の例を示します。

講演者は、長期トレンドと短期トレンドの両方を考慮したモメンタム要因の作成に焦点を当てています。マージェノは、短期的な反転のリスクに対処するために、リターンを標準化し、長期的な側面にペナルティを課します。彼は、Alpha Ones と呼ばれるパッケージを利用して、さまざまなタイムスケールにわたってシグナルを評価し、モメンタムファクターを使用してポートフォリオを構築します。マルジェノ氏は、合理的な時間スケールを決定することの重要性を強調し、彼が取り組む要因について説明します。彼は、ユニバース、アルファ ファクターを定義し、アルファを組み合わせてロング/ショート株式ポートフォリオを構築するワークフローを強調しています。

Margenot は、さまざまなアルファ要素の組み合わせとそのポートフォリオ構築について説明し、独立したシグナルの組み合わせにより、理想的には全体的なシグナルがより強力になるはずであることを強調しています。彼は、ファクターを組み合わせてポートフォリオを構築するための動的および静的な集計方法を紹介します。静的集計には、さまざまなファクターの均等に重み付けされたポートフォリオが含まれますが、動的集計では、パフォーマンスに基づいてファクターの重みが調整されます。要素の標準化は、個々の要素内での比較可能性を確保するために不可欠です。

アンサンブル学習は、マルジェノによって議論された重要なトピックです。同氏は、単純なベータ版を超えたものでなければならないため、一貫して上昇傾向にあるトレーニング アルゴリズムを見つけるのは困難な場合があると説明しています。この制限を克服するために、彼はアンサンブル学習を使用して複数の個別の信号を集約しました。 Margenot は、アンサンブル学習でよく知られた手法である AdaBoost を特に利用して、6 つの特徴に基づいてデシジョン ツリーをトレーニングします。これらのデシジョン ツリーは、資産が上がるか下がるかを予測し、最終的な予測は 1,000 個のデシジョン ツリーの過半数の出力によって決定されます。このアプローチにより、より正確で堅牢な予測が可能になります。

Margenot は、アンサンブル学習を通じて疲れたアルファ要素を活性化することによってシグナル アルファを評価することについてさらに詳しく説明します。彼は 1 か月間かけてデシジョン ツリーをトレーニングし、リターンや市場が将来的に上がるか下がるかを予測しようとします。分類器のパフォーマンスを集約することにより、決定木の重み付き合計から特徴の重要性を抽出し、信号アルファ レンズを評価します。ただし、マージェノ氏は、コミッションとスリッページは最終結果に大きな影響を与える可能性があるため、評価プロセスに組み込む必要性を認めています。

手数料とスリッページの考慮事項をアルゴリズムに組み込むことは、マルジェノによって強調された重要な側面です。同氏は、シグナルの存続可能性を確保するには現実世界の取引コストを考慮する必要があると強調しています。彼は、機械学習分類器のトレーニング ウィンドウが限られていることと高い離職率が原因で、バックテスターでマイナスのリターンとドローダウンが発生する可能性があることを示しています。 Margenot 氏は、将来的にパフォーマンスを向上させる可能性がある代替アンサンブル学習方法またはプラットフォーム実装を検討することを提案しています。彼は、アルファファクター分析とポートフォリオ分析に利用したツールについても言及しています。

ビデオ全体を通じて、Margenot はアンサンブル学習手法の実装に役立つさまざまなツールやリソースを紹介します。彼は、ジップライン バックテスト エンジンをチェックし、それにアクセスできる Quantiopian プラットフォームを利用することを推奨しています。 Margenot 氏は、機械学習、統計、分類器に役立つ Scikit-learn と Ensembles パッケージを採用することを提案しています。また、講義、アルゴリズム、テンプレート ソリューションを GitHub で共有し、データ サイエンティストやトレーダーに彼の専門知識への無料アクセスを提供しているとも述べています。

プレゼンテーションの終わりに向かって、Margenot はアンサンブル学習を使用して既存のアルファ係数を改良するプロセスについて説明します。彼は、アルファ要素が最初は良い結果をもたらさなかったとしても、改善できることを強調しています。彼は、計算を定義する際のパイプラインの重要性を強調し、過去のデータに基づいてコンポーネントをトレーニングすることで、20 日前の市場の動きをどのように予測できるかについて説明します。過去のデータでは相互検証が困難な場合がありますが、Margenot 氏は、回避策として、前方トレーニングを行って次のデータセットを予測することを提案しています。

Margenot 氏は、アルファ係数を改善するためにアンサンブル学習を実装する実践的な側面について議論して締めくくっています。彼は、アンサンブル分類器を長期間にわたってトレーニングし、同様に長期間にわたって予測することをアドバイスしています。彼は、因子重み付けスキームやその他の制約を使用して、さまざまな戦略間でリソースを割り当てることを提案しています。 Margenot は、パイプライン内のすべてのインタープリターで単一のモデルをトレーニングし、各要素を統一モデルの一部として扱うことを提唱しています。彼はまた、負の符号を追加することで、因子が本来の目的とは逆のことをする可能性についてもユーモラスに言及し、それがめったに起こらないことを強調しています。

要約すると、Max Margenot のビデオは、アンサンブル学習の領域とアルファ係数の強化におけるその応用についての貴重な洞察を提供します。独立したシグナルを組み合わせ、アンサンブル学習手法を利用することで、データ サイエンティストやトレーダーは、高度な機械学習アプローチを通じて投資戦略を最適化できます。 Margenot の実践的なアドバイス、デモンストレーション、推奨ツールは、トレーディング戦略においてより正確で収益性の高い意思決定を行うためにアンサンブル学習を活用しようとしている人にガイダンスを提供します。

  • 00:00:00このセクションでは、Quantopian のデータ サイエンティストである Max Margenot が、アンサンブル学習を使用して疲れたアルファ要素を活性化することを目的とした「ドリフト アルファ」の概念を紹介します。同氏は、アルファファクターは金融における斬新で興味深いリターンを指し、リスクファクターは市場など誰もがよく知っている通常のリターンを指すと説明しています。目標は、独立したシグナルを組み合わせてポートフォリオを作成し、新しくてより良い結果を得ることです。また、Capital Asset Pricing Model と、Quantopian が定量調査用の無料プラットフォームとしてどのように機能するかについても簡単に説明します。

  • 00:05:00このセクションでは、スピーカーはポートフォリオのリスクを理解しようとするファクター モデルのアイデアを紹介します。講演者は、ポートフォリオのリターンは市場のリターンと、新しくて説明のつかない何かで構成されると説明します。ファクター モデルに追加される古典的な要因には、時価総額の小さな企業と時価総額の大きな企業を指す小規模 - 大規模、および株価純資産倍率の高値マイナス低値が含まれます。市場リスクを評価し、さらに多くの要素を追加することで、モデルを拡張し、他の収益源に対するエクスポージャーを調べることができます。最終的に、相関のないシグナルを多様化し、ポートフォリオ全体のボラティリティを低下させ、リターンを増加させることがファクター モデリングの目標です。

  • 00:10:00このセクションでは、スピーカーは、ポートフォリオ構築プロセスにおいてファクター モデリングがどのように一般的になってきているかについて説明します。ブラックロックの調査によると、機関投資家の 87% が投資プロセスにファクターを取り入れています。ポートフォリオが中心となる 5 つの主な要因は、価値、勢い、品質、ボラティリティ、成長です。講演者は、株式のロング/ショートについても話します。これには、ファクター値を使用して、一部の株式をロングにし、他の株式をショートして、どこでロングまたはショートするかを決定することが含まれます。最終的な目標は、これらのエクスポージャーを使用してポートフォリオを作成することです。

  • 00:15:00このセクションでは、Max Margenot がアルゴリズムが適用される世界について説明します。このアルゴリズムは統計モデルを適用し、モデルに従って取引を実行します。空売りできないなどの制約により取引ができない場合は、戦略の義務に違反します。マルジェノ氏はドル中立戦略を好み、一般に最終的には市場中立となり、最高の期待リターンを獲得するために最高値と最低値のみが重要となるポートフォリオを構築します。複数の要素を組み合わせると、組み合わせたランクの構成が必要になりますが、これには調整の余地が多く含まれるため、彼は特にこのように定義しています。

  • 00:20:00このセクションでは、講演者がモデルのパフォーマンスを評価する際の課題と、説明のない損失やドローダウンよりも説明のつかないリターンの方がいかに困難であるかについて説明します。彼は、十分な流動性を備えた信頼できるユニバースを持つことの重要性と、不要な要素を除去するために Q 1500 ユニバースをどのように作成したかについて語ります。講演者はまた、価格の計算がいかに難しいかを説明し、価格を予測するのではなく、どの銘柄が他の銘柄よりも優れているかを理解することに重点を置いています。次に、相対価値の概念と、それを捉えることが市場の上昇または下降よりも重要であることを説明します。最後に、ベクトルの例と、そのフレームワーク内でパイプライン API を使用して運動量を計算する方法を定義します。

  • 00:25:00ビデオのこのセクションでは、Max Margenot が、長期トレンドと短期トレンドの両方を考慮したモメンタム要因を作成するアプローチについて説明します。彼はリターンを標準化し、短期的な反転のリスクに対処するために長期的な側面にペナルティを課しています。彼は、Alpha Ones と呼ばれるパッケージを使用してさまざまな時間スケールでシグナルを評価し、最終的にモメンタム係数を使用してポートフォリオを構築します。マルジェノ氏は、合理的な時間スケールを決定することの重要性を説明し、取り組んでいる要因について説明します。また、ユニバース、アルファファクターを定義し、アルファを組み合わせてロング/ショート株式ポートフォリオを構築するワークフローも強調しています。

  • 00:30:00このセクションでは、Max Margenot がさまざまなアルファ要素の組み合わせとそのポートフォリオ構築について説明し、独立したシグナルの組み合わせが理想的には全体的なシグナルをより強力に導くことに注目しています。彼は、ファクターを組み合わせてポートフォリオを構築するための動的および静的集計方法を紹介します。静的集計はさまざまなファクターの均等に重み付けされたポートフォリオであり、動的集計にはパフォーマンスに基づいてファクターの重みを変更することが含まれます。さらに、要素を標準化して、個々の要素内で比較できるようにすることの重要性を強調しています。

  • 00:35:00ビデオのこのセクションでは、Max Margenot がアンサンブル学習と、それを使用して構築されたアセット間を創造的な方法で割り当てる方法について話します。同氏は、単なるベータ版ではなく、斬新な方法で一貫して上昇する優れたトレーニング アルゴリズムを考え出すのは難しいと説明しています。この制限を克服するために、彼はアンサンブル学習を使用して、多くの異なる個別の信号を集約しました。彼は、アンサンブル学習で古くから愛用されている AdaBoost を使用して、6 つの特徴に基づいてデシジョン ツリーをトレーニングし、何かが上昇するか下降するかを予測します。次に、彼は 1,000 の異なるデシジョン ツリーから勝者の組み合わせを取り出し、その結果の正弦を計算し、過半数の出力に基づいて賛成または反対の投票を行います。

  • 00:40:00このセクションでは、Max Margenot が、疲れたアルファ要素を活性化するためにアンサンブル学習を使用して信号アルファを評価する方法について説明します。彼は 1 か月にわたってデシジョン ツリーをトレーニングし、分類器の集計パフォーマンスに基づいて、リターンや 1 か月後の利益が上がるか下がるかを予測しようとします。次に、決定木の重み付き合計から特徴の重要度を抽出し、信号アルファ レンズを評価します。アダブーストの値は高いリターンにつながる可能性が高い一方で、これを手数料やスリッページを組み込んだデ・ボー・アルファレンズのようなものに組み込む必要性を同氏は認めている。

  • 00:45:00ビデオのこのセクションでは、プレゼンターは、信号が事後も良好であることを保証するためにアルゴリズムにコミッションとスリッページを組み込むことの重要性について説明します。次に、機械学習分類器のトレーニング ウィンドウが限られていることと離職率が高いことが原因で、バックテスターでのマイナスのリターンとドローダウンを示しました。発表者は、別のアンサンブル学習方法またはプラットフォーム実装を使用すると、将来的にパフォーマンスが向上する可能性があると示唆しています。最後に、彼はアルファファクター分析とポートフォリオ分析に使用したツールをリストします。

  • 00:50:00このセクションでは、Max Margenot が、Pi-elle と Cool を使用してアルゴリズムの取引の背後にある意図を計算し、ポジションがクローズされるまでにその意図を実現するのにどのように役立つかについて話します。彼は、ジップライン バックテスト エンジンをチェックし、それにアクセスするために Quantiopian プラットフォームを使用することを推奨しています。また、機械学習、統計、分類器に最適な Scikit-learn および Ensembles パッケージの使用も提案しています。 Max Margenot は Quantopian の講師であり、GitHub で彼の講義、アルゴリズム、テンプレート ソリューションへの無料アクセスを提供しています。

  • 00:55:00このセクションでは、定量的研究者の Max Margenot が、アンサンブル学習を使用して既存のアルファ係数を改良するプロセスについて説明します。たとえアルファ要素が最初は機能しなかったとしても、それを基にして改善することは可能であると彼は説明します。また、計算を定義するプロセスにおけるパイプラインの重要性と、過去のデータに基づいて必要なコンポーネントをトレーニングすることで、20 日前の上下を予測することがどのように可能になるかについても触れています。ただし、Margenot 氏は、履歴データを扱う場合、相互検証の実装は困難であると指摘していますが、彼の手法は、前方にトレーニングして次のデータセットを予測することです。

  • 01:00:00このセクションでは、Max Margenot がアンサンブル学習を使用してアルファ係数を改善することについて話します。彼は、アンサンブル分類器をトレーニングするたびに、各因子に割り当てられる重みが過去 1 か月のパフォーマンスに基づいて異なると説明します。彼は、長期間にわたってトレーニングし、長期間にわたって予測することを提案しています。彼はまた、因子重み付けスキームやその他の制約を使用して、さまざまな戦略間で割り当てることも提案しています。 Margenot は、各要素を個別のモデルとして扱うのではなく、すべての要素のパイプライン内のすべてのインタープリターで単一のモデルをトレーニングすることについても話しています。彼は、負の符号が追加されたときに因子が本来の動作とは逆の動作をする可能性について冗談を言い、そのようなことは決して起こらないと説明しています。

  • 01:05:00このセクションでは、講演者は、研究プロセスにより忠実であると感じている月に 1 回行われるリバランス プロセスについて説明します。また、特定のトレーニング セットで 1% の優位性しか得られていないため、ノイズの多いデータが予測に影響を与えている可能性があることも認めています。講演者は、モデルにアップまたはダウン機能を追加するというアイデアも検討していますが、それは価値があるというよりも手間がかかると感じています。彼らはニューラル ネットワークの使用について簡単に説明し、その能力を認めていますが、現在使用しているより解釈しやすい方法を好むとも述べています。最後に、講演者は機械学習を発見ではなく分類や回帰のツールとして使用することの重要性について議論して終了します。

  • 01:10:00ビデオのこのセクションでは、講演者が、多数の異種のものを処理するときに、adaboost を使用して外れ値を処理することの有用性について説明します。講演者はまた、アンサンブル学習を使用して、予測が完了するまでリターンの高いものと低いものをバスケットに分割せずに予測することについても言及しました。彼らは、予測に 3 番目のものを使用するオプションについて言及しています。ただし、他の多くのことに対処するのを避けるために、2 つのことから始めることを彼らは提案しています。
"Thrifting Alpha: Using Ensemble Learning To Revitalize Tired Alpha Factors" by Max Margenot
"Thrifting Alpha: Using Ensemble Learning To Revitalize Tired Alpha Factors" by Max Margenot
  • 2017.07.25
  • www.youtube.com
This talk was given by Max Margenot at the Quantopian Meetup in San Francisco on July 18th, 2017. Video work was done by Matt Fisher, http://www.precipitate....
 

MIT 18.S096 数学のトピックと金融への応用 - 1. はじめに、金融用語と概念



1. はじめに、財務条件および概念

この有益なビデオでは、視聴者は金融の強固な基盤を確立するために、さまざまな金融用語や概念を理解する旅に連れて行かれます。このコースは、この分野でのキャリアを追求することに興味のある学部生と大学院生の両方を対象としています。現代の金融への入門を提供し、学生に必須の知識を身に付けることを目的としています。

講師はまず金融用語と概念の歴史を掘り下げ、ベガ、カッパ、ボラティリティなどの重要な用語に光を当てます。 Vega はボラティリティに対する感度の尺度として説明されますが、Kappa は時間の経過に伴う価格変化のボラティリティを測定します。講師は、金融分野が過去 30 年間に定量的手法の統合によって目覚ましい変化を遂げたことを強調します。

このビデオでは、トレーディング業界の進化と過去 30 年間に経験した変化についても説明しています。市場で入手可能な多様な取引商品とそれらの取引方法について触れます。次に講師は、投資銀行が投資家に複雑な商品を提供できるようになった銀行セクターの規制緩和が原因であるとして、2008年の金融危機の原因を掘り下げた。

金融市場は貸し手と借り手を結びつける上で重要な役割を果たすと同時に、投資家が投資からより高い利益を生み出す機会も提供するため、金融市場の重要性が強調されています。このビデオでは、銀行、ディーラー、投資信託、保険会社、年金基金、ヘッジファンドなど、金融市場のさまざまなプレーヤーに焦点を当てています。

ビデオ全体を通じて、さまざまな金融用語や概念について詳しく説明します。ヘッジ、マーケットメイク、自己勘定取引について説明し、ベータやアルファなどの用語も紹介します。ベータは 2 つの資産間の収益の差として表され、アルファは株式と S&P 500 指数間の収益の差を表します。講師は、アルファとベータに関連したポートフォリオ管理についても触れます。

このビデオでは、さまざまな種類の取引とその実行方法についての洞察が得られます。投資家保護におけるヘッジとマーケットメイクの役割について説明します。さらに、ビデオではホワイト氏が市場で使用される金融用語や概念について詳しく説明しています。デルタ、ガンマ、シータは株式取引の文脈で議論され、ボラティリティのエクスポージャー、資本要件、バランスシートのリスクを理解することの重要性が強調されます。ホワイト氏はまた、ファンダメンタルズ分析や裁定取引など、株の分析に使用されるさまざまな手法を研究しています。

動画では、米連邦準備制度理事会(FRB)による量的緩和縮小に向けた政策変更について言及しており、これが投資家の警戒感を引き起こし、株式市場の下落を招いたとしている。これは、金融商品の価格設定と数学的モデルを使用したリスク管理の困難な性質を強調しています。講師は、市場の動的な性質のため、取引戦略を常に更新する必要性を強調します。

このビデオでは、リスクと報酬の概念が徹底的に検証され、人間の行動が財務上の意思決定においてどのように予期せぬ結果を招く可能性があるかを示しています。例が示され、視聴者には異なる確率と潜在的な利益または損失を持つ 2 つの選択肢が与えられ、個人が持つ可能性のあるさまざまな好みが強調されます。

ビデオの終わりに、視聴者は今後のクラスに登録することが奨励され、財務概念のリストの作成に関連するオプションの宿題も提案されます。この包括的なビデオは金融用語と概念の優れた入門ガイドとして機能し、金融分野に興味がある人にとって確かな出発点となります。

  • 00:00:00このビデオでは、金融の概念、用語、公式を紹介し、現代の金融について紹介します。このクラスは学部生が受講できますが、大学院生も歓迎します。目標は、金融分野でのキャリアを追求したい学生に基盤を提供することです。

  • 00:05:00この講義では、ベガ、カッパ、ボラティリティなどの金融用語と概念の歴史について説明します。ベガは書籍またはポートフォリオのボラティリティに対する感度の尺度であり、カッパは時間の経過とともに価格がどの程度変動するかを表す尺度です。講演ではまた、金融は必ずしも定量的な職業ではなかったし、過去 30 年間は定量的な手法の導入によりこの分野に変化があったことにも言及しています。

  • 00:10:00このビデオでは、トレーディング業界が過去 30 年間でどのように変化したかなど、金融業界の背景を説明します。また、さまざまな形式の取引商品とその取引方法についても説明します。

  • 00:15:00 2008 年の金融危機は主に銀行部門の規制緩和によって引き起こされ、投資銀行が投資家に複雑な商品を提供しやすくなりました。

  • 00:20:00金融市場は、貸し手と借り手の間の溝を埋め、投資家が投資に対してより高い利益や利回りを生み出すのを助けるために不可欠です。市場には、銀行、ディーラー、投資信託、保険会社、年金基金、ヘッジファンドなど、さまざまな種類のプレーヤーがいます。

  • 00:25:00このビデオでは、ヘッジ、マーケットメイク、独自取引などの金融用語と概念について説明します。ベータは 2 つの資産間の収益の差、アルファは株式と S&P 500 指数間の収益の差として説明され、ポートフォリオ管理はアルファとベータに関連して説明されます。

  • 00:30:00このビデオでは、さまざまな種類の取引がどのように実行されるか、またヘッジとマーケットメイクが投資家の保護にどのように役立つかを説明します。

  • 00:35:00このビデオでは、ホワイト氏が市場で使用されるさまざまな金融用語や概念について説明しています。デルタ、ガンマ、シータはすべて、株を取引する際に理解しておくべき重要な概念です。ボラティリティのエクスポージャー、資本要件、バランスシートのリスクについても説明します。最後に、ホワイト氏はファンダメンタルズ分析や裁定取引など、株の分析に使用されるさまざまな手法について説明します。

  • 00:40:00連邦準備制度による政策変更は、彼らが行っている量的緩和の量を削減する計画に言及しています。これにより、投資家が将来に対してより慎重になり、株式市場が売られることになった。数学モデルは、金融商品の価格設定とリスク管理に使用されますが、どちらも困難な作業です。さらに、市場は急速に進化する性質があるため、取引戦略は常に更新する必要があります。

  • 00:45:00プレゼンターはリスクと報酬の概念について説明し、人間の行動が財務上の意思決定においてどのように予期せぬ結果につながる可能性があるかを示します。次に、彼は 2 つの選択肢を提示し、1 つはお金を失う確率が 80%、もう 1 つは勝つ確率が 100% であると示し、聴衆にどちらを選択するかを尋ねます。ほとんどの視聴者は期待値の高い方の選択肢を選びますが、少数の人は勝つ可能性は低いですが、より多くのお金を失う可能性がある選択肢bを選びます。

  • 00:50:00このビデオでは、金融用語と概念について説明し、人々が自分の経験からどのように学ぶかについての例を示しています。このビデオでは、財務概念のリストを作成するというオプションの宿題も提案されています。

  • 00:55:00このビデオでは、デリバティブ、モンテカルロ法、電子取引の概念を含む金融用語と概念を紹介します。ジェイクは、彼が取り組んだプロジェクトの例を 2 つ挙げています。1 つは関数のノイズの多い導関数の推定に関するもので、もう 1 つは通貨価格のより適切な予測に関するものです。

  • 01:00:00このビデオでは、財務用語と概念を紹介し、視聴者に将来のクラスに登録するよう求めています。
1. Introduction, Financial Terms and Concepts
1. Introduction, Financial Terms and Concepts
  • 2015.01.06
  • www.youtube.com
MIT 18.S096 Topics in Mathematics with Applications in Finance, Fall 2013View the complete course: http://ocw.mit.edu/18-S096F13Instructor: Peter Kempthorne,...
 

2. 線形代数



2. 線形代数

このビデオでは、行列、固有値、固有ベクトルに焦点を当てて、線形代数を幅広く取り上げています。固有値と固有ベクトルは、線形変換が適用されるときにスケーリングを受ける特別なベクトルであると説明されています。すべての n × n 行列には少なくとも 1 つの固有ベクトルがあり、正規直交行列を使用すると、行列を方向に分解することが可能になり、線形変換の理解を簡素化できます。このビデオでは、行列、特により一般的なクラスの行列を理解するための別のツールとして特異値分解 (SVD) も紹介しています。 SVD では、正規直交行列と対角行列の積として行列を表現できるため、ランクの低い行列のスペースが節約されます。さらに、ビデオでは、データ自体を変更せずにデータの相関関係を測定し、新しい直交座標系を定義する際の固有ベクトルの重要性を強調しています。

前述の概念に加えて、ビデオでは線形代数における 2 つの重要な定理について詳しく説明します。 1 つ目はペロン-フロベニウスの定理です。これは、非対称行列が最大の絶対値を持つ固有の固有値と、正のエントリを持つ対応する固有ベクトルを持つことを示しています。この定理はさまざまな分野で実用化されています。説明する 2 番目の定理は特異値分解 (SVD) です。これにより、正規直交基底で表される新しい方向へのデータの回転が可能になります。 SVD はより広範囲の行列に適用でき、特に列と行の数に比べてランクが大幅に低い行列で不要な列と行を削除することで簡略化できます。

このビデオでは、これらの概念の詳細な説明、例、証明が提供され、工学や科学のさまざまな分野での関連性が強調されています。視聴者が基礎的な原則を理解し、その素材に取り組むよう促します。

  • 00:00:00このセクションでは、視聴者が以前に線形代数のコースを受講していることを前提として、教授が線形代数を復習することから始めます。彼は、最も基本的な線形代数コースを受講した人向けの復習となるように講義ノートを作成しています。講義では主に行列とその重要性に焦点を当てます。教授は、マトリックスとは株価などのデータを整理するために使用できる数値の集合であると説明します。行列は、n 次元ベクトル空間から m 次元ベクトル空間への線形変換を定義する演算子でもあります。教授はまた、固有値と固有ベクトルの概念を紹介し、それらをデータセットに適用して重要な特性と量を得る方法についても説明します。

  • 00:05:00このセクションでは、YouTube ビデオで固有値と固有ベクトルの概念と、線形代数におけるそれらの重要性について説明しています。これは、A × v がラムダ × V に等しい、および v がラムダに対応する固有ベクトルであるという条件を満たす実数およびベクトルとして定義されます。 A-ラムダ I がフルランクを持たない場合、(A-ラムダ I) の行列式は 0 に等しく、det(A-ラムダ I) は正方行列の n 次の多項式です。このビデオでは、常に少なくとも 1 つの固有値と固有ベクトルが存在することも強調しており、この概念の幾何学的意味が線形変換の観点から説明されています。A は R^3 のベクトルを取得し、それを R^3 の別のベクトルに変換します。 3.

  • 00:10:00ビデオのこのセクションでは、固有値と固有ベクトルの概念が、線形変換が適用されるときに、ラムダとして知られるある量だけスケーリングされる特別なベクトルとして導入されています。すべての n × n 行列には少なくとも 1 つの固有ベクトルがあることが確立されており、正規直交行列を使用して行列を方向に分解できるため、線形変換が理解しやすくなります。最後に、線形代数ではこれらの方向に分解できる行列が最も重要であることが説明されます。これらの方向は行列 U によって定義され、D は行列がどの程度スケールされるかを定義します。

  • 00:15:00このセクションでは、対角化可能な行列の概念が導入されます。すべての行列が対角化できるわけではありませんが、常に対角化できる特別なクラスの行列があり、コースで学習するほとんどの行列はこのカテゴリに分類されます。行列が n 方向に分解される場合、行列は対角化可能であるとみなされます。これは、実数固有値を持ち常に対角化可能である対称行列に特に当てはまります。対称行列の対角化可能性の証明となる定理 2 について説明します。

  • 00:20:00このセクションでは、固有値と固有ベクトルを含む対称行列を対角化する方法をスピーカーが説明します。次に講演者は、実対称行列の定理 1 と定理 2 を覚えておくことの重要性を強調します。対称行列の対角化は可能ですが、一般の行列では常に可能であるとは限りません。したがって、講演者は、スケーリングなどの簡単な操作を通じて重要な情報を抽出するために、すべての行列に使用できる代替ツールを紹介します。

  • 00:25:00このセクションでは、講演者は行列を理解するための 2 番目のツールとして特異値分解を紹介します。これは対角化に似ていますが、形式が少し異なります。この定理は、任意の m × n 行列について、常に 2 つの正規直交行列 U と V と対角行列 sigma が存在し、行列は U × シグマ × V 転置として分解できると述べています。講演者は、これはすべての一般的な m × n 行列に対して機能しますが、固有値分解は対角化可能な n × n 行列に対してのみ機能すると説明します。さらに、講演者は、SVD は A がスケーリング演算子として機能するベクトルのフレームを提供し、ベクトルの空間は互いに異なると述べています。

  • 00:30:00このセクションでは、講演者が対角化と固有値分解、およびそれらがそれぞれのフレーム内でどのように機能するかについて説明します。彼らはそれを、より一般的なクラスの行列に適用できる特異値分解と比較します。また、固有値分解に依存する特異値分解の証明についても触れています。講演者は、工学や科学の多くの分野における両方の形式の分解の重要性と遍在性を強調し、視聴者に理論の背後にある概念を想像して理解しようとするよう促します。

  • 00:35:00ビデオのこのセクションでは、固有値と固有ベクトルの概念が説明されています。最初の r 固有値を除くすべての固有値が 0 であると仮定することにより、固有値は sigma_1^2、sigma_2^2、sigma_r^2、および 0 として書き換えられます。その後、固有ベクトルは u_1、u_2、最大 u_r として定義されます。ここで、u_i は次のように計算されます。 A と v_i を対応する固有値 sigma_i で割ります。これにより、u_1~u_nからなる行列Uが定義され、v_1~v_r、v_r+1~v_nが行列Vとして定義されます。これらの行列を乗算すると、対角行列が生成されます。最初の r 個の対角エントリは sigma_1 から sigma_r で、残りのエントリは 0 です。

  • 00:40:00このセクションでは、講演者が線形代数に関するチュートリアルを提供し、A 乗 V/シグマ (A は A 転置乗算) を適用して行列 U と V を定義する方法を説明します。次に、行列の対角がシグマ値で埋められ、列が U 転置とラムダ値および V の内積によって定義されます。講演者はまた、計算上の間違いについても言及し、それを修正し、プロセスの単純さを明らかにします。

  • 00:45:00このセクションでは、教授は、強力なツールとなり得る行列の特異値分解を見つける方法を教えます。特異値分解を取得するには、行列の固有値と固有ベクトルを見つけて、それらを適切に配置する必要があります。手作業で行うのは少し面倒かもしれませんが、便利な練習です。必要に応じて、コンピュータ上でこれを計算するより効率的な方法もあります。教授は、2x3 行列の特異値分解を見つける例を示し、それを取得する手順を示します。

  • 00:50:00このセクションでは、教授が行列の特異値分解を見つけるプロセスを説明します。彼は行列の固有ベクトルを見つける方法を示し、行列を U、シグマ、および V 転置形式に分解する方法を示します。彼は、固有値 0 に対応する固有ベクトルは重要ではなく、計算を節約するために削除できることを強調しています。教授は、特異値分解の別の形式を述べてこのセクションを締めくくっています。

  • 00:55:00このセクションでは、SVD の簡略化された形式が紹介されます。 A は、U × シグマ × V 転置に等しくなります。ここで、U は依然として m × m 行列であり、シグマも m × m であり、V は m × n 行列です。これは、m が n 以下の場合にのみ機能します。証明も同じで、最後のステップは無関係な情報を削除することです。この形式は、不要な列と行を削除することで行列を簡素化し、列と行の数よりもはるかに低いランクの行列に対して非常に強力になります。この例は、5 社の 1 年 365 日の株価です。縮小された形式はスペースを大幅に節約し、ほとんどの場合に使用される形式になります。固有ベクトルは、データ自体を変更せずに、データの相関関係を測定し、新しい直交座標系を定義するのに役立ちます。

  • 01:00:00このセクションでは、教授は、特異値分解 (SVD) が、変換先の正規直交基底で表される異なる方向にデータをどのように回転させるかを説明します。異なる銘柄間の相関は、これらの点が変換された空間内でどのように配向されるかによって表されます。さらに、教授はペロン・フロベニウスの定理について言及していますが、これは理論的に見えますが、スティーブ・ロスはスティーブ・ロス回復定理と呼ばれる、この定理を利用した結果を発見しました。この定理は、エントリがすべて正である n × n 対称行列の場合、最大の固有値 lambda_0 が存在することを示しています。

  • 01:05:00このセクションでは、確率論や組み合わせ論など、多くの理論的応用がある有名な線形代数学の定理を講演者が紹介します。この定理は、非対称行列の場合、最大の絶対値を持つ一意の固有値が存在し、それが実数であることを示しています。さらに、この固有値に対応する正のエントリを持つ固有ベクトルがあります。この定理は多くの文脈で使用されており、講演者は行列が対称の場合にこの定理がどのように機能するかを簡単に説明します。この証明には、すべての固有値が正のエントリを持つ場合、最大の正の固有値が最小の負の固有値を支配するという事実を含む、いくつかの観察が含まれます。

  • 01:10:00このセクションでは、行列の正のエントリが行列の固有ベクトルにどのような影響を与えるかを講演者が説明します。ベクトルに非正のエントリまたは負のエントリがある場合、エントリの符号を反転して新しいベクトルを取得すると大きさが増加しますが、正のエントリを持つ行列ではこのようなことは起こりません。正のエントリを持つ行列の固有ベクトルも正のエントリを持つ必要があり、この定理はより一般的な設定でも当てはまります。講演者はこのコンセプトを後で検討しますが、実際に使用されるのは後ほどです。
2. Linear Algebra
2. Linear Algebra
  • 2015.01.06
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3. 確率論



3. 確率論

確率理論に関するこの包括的なビデオ シリーズは幅広いトピックをカバーしており、基本的な概念とその実践的な応用についての深い理解を提供します。教授はまず、確率分布とモーメント生成関数についての知識を復習することから始めます。彼は離散確率変数と連続確率変数を区別し、確率質量関数や確率分布関数などの重要な用語を定義しています。教授はまた、一様分布などの例を用いてこれらの概念を説明します。

次に、教授は確率変数の確率と期待の概念を詳しく掘り下げます。彼は、イベントの確率を計算する方法を説明し、確率変数の期待値 (平均) を定義します。教授は確率変数の独立性の概念についても説明し、連続確率変数の普遍的な分布として正規分布を紹介します。

教授は、株価と金融商品のモデリングを検討する際に、正規分布だけを使用すると価格変化の大きさを正確に把握できない可能性があると指摘します。代わりに、彼はパーセント変化を正規分布変数としてモデル化することを提案しています。さらに、教授は対数正規分布とその確率密度関数について説明し、そのパラメータであるμとシグマが正規分布から導出されることを強調しています。

このビデオ シリーズでは、ポアソン分布や指数関数分布など、指数関数ファミリー内の他の分布を紹介していきます。これらの分布には、現実世界のアプリケーションで役立つ統計的特性があります。教授は、これらの分布がどのようにパラメータ化されるかを説明し、対数正規分布と指数関数族の関係を強調します。

次に、教授は確率変数の統計的側面と長期的な挙動を調査します。彼は、確率変数の k 番目のモーメントで表されるモーメントの概念を説明し、すべてのモーメントを研究するための統一ツールとしてモーメント生成関数を使用することを強調しています。さらに、教授は、同じ分布を持つ複数の独立した確率変数を観察することによって確率変数の長期的な挙動について議論し、曲線によく似たグラフを導き出します。

次に、ビデオ シリーズでは、大数の法則と中心極限定理という 2 つの重要な定理に焦点を当てます。大数の法則は、独立した同一分布の確率変数の平均は、試行回数が増加するにつれて弱い意味で平均に収束すると述べています。平均からの逸脱の確率は、試行回数が増えるほど減少します。中心極限定理は、初期分布に関係なく、独立確率変数の平均の分布が正規分布に近づくことを示しています。モーメント生成関数は、確率変数の分布の収束を示す上で重要な役割を果たします。

確率変数の収束についてさらに議論し、モーメント生成関数がどのように分布を制御できるかを強調します。教授は、利益を生み出す手段としてカジノのレーキの概念を紹介し、個人の能力に対する信念に対する分散の影響について議論します。大数の法則の証明について説明し、多数の項を平均することで分散がどのように減少するかを強調します。

カジノの文脈で、講演者は大数の法則がどのように適用できるかを説明します。個々のゲームではギャンブラーが若干不利になる可能性がありますが、サンプル サイズが大きい場合、大数の法則により、平均結果は期待値に近づく傾向があることに注意してください。カジノがレーキを取るというアイデアが検討され、プレーヤーの優位性と数学的原理への信念が結果にどのように影響するかを強調しています。

最後に、ビデオ シリーズでは大数の弱い法則と強い法則を詳しく調べ、中心極限定理について説明します。弱法則は、試行回数が無限に近づくにつれて、独立した同一分布の確率変数の平均が平均値に収束するというものです。強力な大数の法則は、より強力な収束形式を提供します。中心極限定理は、初期分布が異なる場合でも、平均の分布が正規分布に収束することを説明します。

全体として、このビデオ シリーズでは、確率分布、モーメント生成関数、大数の法則、中心極限定理、およびそれらの実際的な意味など、確率論の概念を幅広く探求します。

  • 00:00:00このセクションでは、教授が確率論のトピックを紹介し、確率分布の概要を説明し、モーメント生成関数に焦点を当てます。彼は離散確率変数と連続確率変数を区別し、確率質量関数と確率分布関数を定義しました。教授は、サンプル空間は通常、連続確率変数の実数であると考えられることを明らかにし、確率質量関数と一様分布を含む確率分布関数の例を示します。全体として、このセクションは確率論の基礎をよく知っている人にとって復習として役立ちます。

  • 00:05:00このセクションでは、教授は確率変数の確率と期待の概念について説明します。彼は、イベントの確率は、イベント内のすべての点の合計、またはセットの積分のいずれかとして計算できると説明しています。彼はまた、確率変数の期待値、つまり平均を、確率変数のすべての可能な値の合計または積分にその値を乗じたものとして定義します。教授は続けて、確率変数の独立性の概念を説明し、相互に独立したイベントとペアごとに独立したイベントを区別します。最後に、彼は連続確率変数の普遍的な分布として正規分布を導入しました。

  • 00:10:00確率理論に関するビデオのこのセクションでは、講演者が、株価や金融商品をモデル化する手段としての正規分布の使用と、それが常に良い選択であるとは限らないことについて説明しています。価格自体の桁違い。代わりに、講演者は、株価をより適切にモデル化するには、変化率を正規分布にする必要があるという考えを掘り下げています。講演者は、正規分布した価格の増分によって、傾向があるのではなく、正規分布した価格が生成されると述べています。

  • 00:15:00このセクションでは、価格変化が対数正規分布する場合の Pn の確率分布を求める方法を教授が説明します。彼は、対数正規分布 Y を、対数 Y が正規分布するような確率変数として定義します。変数の変化の公式を使用して、正規分布の確率分布を使用して対数正規分布の確率分布関数を求める方法を示します。同教授はまた、価格変化のモデルとしてパーセンテージ変化を採用することが、長期的には良い選択ではない理由についても説明しています。これは、負の値を取り、最終的には価格が無限大に上昇または下降する可能性があるためです。

  • 00:20:00このセクションでは、教授が対数正規分布とその定義について説明します。 X の確率密度関数は、log X での Y の確率密度関数に、X の 1 である log X の微分を乗じたものに等しくなります。分布は、正規分布から得られたパラメータ mu と sigma で参照されます。 。ただし、歪んでいると、μ を中心とすることができなくなり、平均を取っても平均値は得られず、シグマの e にはなりません。

  • 00:25:00このセクションでは、教授は正規分布と対数正規分布以外の他の分布、たとえばポアソン分布や指数分布族と呼ばれる分布族に属する指数分布などを紹介します。このファミリーには、現実世界のアプリケーションで役立つ優れた統計特性がいくつかあります。教授は、この族のすべての分布は「シータ」と呼ばれるベクトルによってパラメータ化でき、確率密度関数は h(x)、t_i(x)、c(シータ) の 3 つの関数の積として記述できると説明します。 )。次に教授は、式 1 over x シグマ平方根 2 pi、e からマイナス対数 x [聞き取れない] 2 乗を使用して、対数正規分布がどのように指数関数族に分類されるかを説明します。

  • 00:30:00このセクションでは、スピーカーは確率変数を研究する際に重要な 2 つの主な事柄、つまり統計と長期/大規模な動作について説明します。統計は確率変数の k 番目のモーメントによって表され、k 番目のモーメントは k に対する X の期待値として定義されます。講演者は、すべてのモーメントをまとめて研究する統一的な方法は、確率変数のすべての統計情報を含むモーメント生成関数を使用することであると説明しました。 2 番目の主要なトピックは、確率変数の長期的または大規模な動作です。これは、まったく同じ分布を持つ複数の独立した確率変数を通じて観察できます。数値が非常に大きい場合、グラフをプロットして、各点に当てはまる確率変数の数を示すことができます。これは、曲線に非常に近くなります。

  • 00:35:00このセクションでは、講演者は確率理論と確率変数の長期的な挙動または大規模な挙動について説明します。説明する 2 つの定理は、大数の法則と中心極限定理です。モーメント生成関数も導入され、t に x を掛けたものに対する e の期待値として定義されます。ここで、t はパラメーターです。この関数は確率変数の k 番目のモーメントを与え、すべての整数を対象とします。講演者は、確率変数を分類するため、モーメント生成関数の存在が重要であると述べています。

  • 00:40:00このセクションでは、2 つの確率変数が同じモーメント生成関数を持つ場合、それらは同じ分布を持つという定理について説明します。ただし、モーメント生成関数の存在が必要であるため、これは、すべての k に対して同一の k 次モーメントを持つすべての確率変数が同じ分布を持つことを意味するわけではないことに注意してください。別のステートメントについても言及されています。これは、モーメント生成関数が確率変数のシーケンスに存在し、それが他の確率変数 X のモーメント生成関数に収束する場合、このシーケンスの分布はその分布にますます近づくというものです。 Xの。

  • 00:45:00このセクションでは、教授は確率変数の収束の概念について説明し、確率変数の分布が 1 つの確率変数の分布に収束することを説明します。所定の定理に見られるように、モーメント生成関数は分布を制御するための強力なツールです。次に教授は、X が n 個の確率変数の平均として定義される大数の法則を紹介し、これらの変数が独立していて、平均値μと分散シグマ二乗で同一に分布している場合、X が以下である確率は次のように説明します。特定の値に等しい場合、その値の確率が高くなります。

  • 00:50:00このセクションでは、講演者が大数の法則とカジノでのその応用について説明します。多数の同一の独立した分布を平均すると、それらの値は平均に非常に近くなります。カジノでブラックジャックをプレイする場合、ギャンブラーにはわずかな不利があり、勝つ確率は 48% です。ギャンブラーの観点から見ると、小さいサンプル サイズのみが取得されるため、分散が短期間で大きく影響します。ただし、カジノの観点から見ると、サンプルサイズが非常に大きいため、カジノに有利な点がある限り、賞金を獲得し続けることになります。ポーカーはカジノではなく他のプレイヤーと対戦するため、カジノ ゲームとは異なります。

  • 00:55:00このセクションでは、カジノがお金を稼ぐ手段としてレーキを利用し、プレイヤーが支払った手数料が蓄積されてカジノの利益が生み出されるというアイデアについて説明します。プレーヤーが対戦相手より優れており、このエッジがカジノから請求される料金よりも大きい場合、プレーヤーは大数の法則を使用して勝つことができると仮定されています。それにもかかわらず、差異が大きい場合、自分の能力に対する信念が低下する可能性があります。しかし、このコースを続けるために必要なのは、数学を信じることだけかもしれません。次に、より多くの項を平均することで分散がどのように減少するかを例を挙げて、大数の法則の証明を説明します。

  • 01:00:00このセクションでは、大数の弱い法則について説明します。これは、独立同一分布 (IID) 確率変数がある場合、試行回数が進むにつれて、平均は弱い意味で平均値に収束するというものです。無限に。試行回数が増加するにつれて、平均からの逸脱の確率は減少します。大数の強い法則についても簡単に触れますが、これは弱い法則よりも強い収束性を持ちます。中心極限定理は次のトピックで、試行回数が確率変数の試行回数の平方根に置き換えられると何が起こるかを調べます。

  • 01:05:00このセクションでは、教授は、平均 0 と分散シグマ 2 乗の Yn の分布に関する質問に中心極限定理がどのように答えるかを説明します。彼は、多くの独立したイベントを取り上げ、それらの平均を求めると、この意味で、それらの分布は正規分布に収束すると述べました。彼はさらに、Yn の分布が平均 0 と分散シグマの正規分布に収束することに関する定理を述べました。初期分布に関係なく、正規分布への収束が発生します。

  • 01:10:00このセクションの目標は、Y_n のモーメント生成関数がすべての t の法線のモーメント生成関数に収束すること、つまり点ごとの収束を証明することです。法線のモーメント生成関数は、2 に対する t のシグマ二乗に対する e です。Y_n のモーメント生成関数は、t Y_n に対する e の期待値に等しくなります。 e と t の積、1 の平方根 n、X_i から mu を引いたものは、1 と n の積、期待値 e の t 倍平方根 n になります。その n 乗は、平方根 n に対する e から t への期待値、X_i から mu を引いたものと等しくなります。テイラー展開が使用され、n が無限大になると、これらすべての項は n よりも 1 桁小さくなります。

  • 01:15:00このセクションでは、講演者は確率変数の平均を推定する方法として大数の法則と中心極限定理について説明します。確率変数の独立した試行を多数取得し、それらを使用して平均を推定すると、大数の法則により、試行回数が十分に多ければ推定値は実際の平均に非常に近くなることがわかります。次に、中心極限定理は、この推定値の分布が平均付近にどのように配置されるかを説明し、正規分布には非常に小さな裾の分布が存在します。ただし、講演者は、一部の分布では最尤推定量とは異なる推定量を使用する方がよいと指摘しています。
3. Probability Theory
3. Probability Theory
  • 2015.04.23
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5. 確率過程 I



5. 確率過程 I

確率過程に関するこのビデオでは、教授が離散時間および連続時間の確率過程の包括的な紹介と概要を説明します。これらの確率モデルは、時間の経過とともに発生するランダム イベントを分析するために使用されます。このビデオでは、単純なランダム ウォークとマルコフ連鎖プロセスの例を紹介し、依存性、長期的な行動、境界イベントに関連する問題にどのように対処するかを説明します。さらに、ペロン-フロベニウスの定理について説明し、システムの長期的な動作を決定する際の固有ベクトルと固有値の重要性を強調します。このビデオは、公正なゲーム モデルとして機能するマーチンゲール プロセスの概念を紹介して終わります。

このビデオは、不変の期待値を維持するように設計された確率過程におけるマーチンゲールの概念を紹介することから始まります。マーチンゲールの例は、期待値 1 を一貫して維持しながら変動を示すランダム ウォークです。ビデオでは、特定の点までの確率過程値のみに依存する事前に決定された戦略である停止時間についても説明しています。オプションの停止定理は、マルチンゲールと停止時間タウが存在する場合、停止時間での期待値はマルチンゲールの初期値に等しくなることを示しています。この定理は、マーチンゲール過程の公平性と平衡性を強調します。

ビデオ全体を通じて、さまざまなトピックが詳細に取り上げられています。離散時間および連続時間の確率過程が導入され、さまざまな経路上の確率分布によるそれらの表現が示されます。単純なランダム ウォークやコイン トス ゲームなどの例は、これらのプロセスの特性と動作を解明するのに役立ちます。マルコフ連鎖の重要性について議論し、将来の状態が現在の状態のみにどのように依存するかを強調し、確率過程の分析を簡素化します。定常分布の概念が探求され、システムの長期的な挙動を表す最大の固有値に対応する固有の固有ベクトルの存在を確立するペロン・フロベニウスの定理が示されています。

このビデオは、マーチンゲールとフェア ゲームの関係を強調して締めくくられています。マーチンゲール プロセスにより、期待値が変化しないことが保証され、ゲームのバランスが取れていることが示されることに注意してください。逆に、カジノのルーレットのようなゲームは、期待値が 0 未満であるため、マーチンゲールではなく、プレイヤーの期待損失が生じます。最後に、ギャンブラーがマーチンゲールを使用してモデル化されている場合、使用される戦略に関係なく、残高は常に初期残高と等しくなることを示唆する定理について言及します。さらに、停止時の値である X_tau の期待値は常に 0 であり、マーチンゲールでモデル化した場合、プレーヤーが勝つことが期待されていないことを示します。

全体として、このビデオでは、ランダム イベントのモデリングと分析における確率過程、その特性、およびその応用についての包括的な概要を提供します。

  • 00:00:00このセクションでは、教授は、時間によってインデックス付けされた確率変数のコレクションである確率過程について説明します。彼女は離散時間の確率過程と連続時間の確率過程を区別し、それらはさまざまな経路にわたる一連の確率で表現できると説明しています。彼女は、f(t) が確率 1 で t に等しいプロセス、f(t) が確率 1/2 ですべての t に対して t に等しいプロセス、または f(t) が以下に等しいプロセスを含む 3 つの確率過程の例を挙げています。すべての t に対して確率 1/2 で -t と、各 t で f(t) が t または確率 1/2 で -t に等しい場合の 1 つです。

  • 00:05:00このセクションでは、講演者は確率過程の概念と、それらに関連して研究されるさまざまな種類の質問について説明します。確率過程は、株価などの現実の状況をモデル化するために使用され、相互に依存する確率変数が含まれます。調査された 3 つの主なタイプの質問には、一連の値の依存関係、長期的な動作、および境界イベントが含まれます。講演者は、それぞれの種類の質問が確率過程とその確率分布にどのように関連しているかを説明します。

  • 00:10:00このセクションでは、時間の経過とともに発生するランダムなイベントの分析を指す確率過程のトピックが紹介されます。具体的には、離散時間の確率過程に焦点を当てており、その中で最も重要なものの 1 つは単純なランダム ウォークです。これは、確率変数 X sub t のシーケンスとして定義されます。これは、1/2 の確率で 1 または -1 の値を取ることができる独立同一分布 (IID) 変数 Y_i の合計です。ランダム ウォークの軌跡は、Y_i の値に応じて、上または下への一連の動きとして視覚化できます。このモデルは、コースの後半で連続時間の確率過程を理解するための基礎を提供します。

  • 00:15:00このセクションでは、教授は長期間にわたる単純なランダム ウォークの動作について説明します。中心極限定理に従って、X_t 値が 0 に近づくほど分散は小さくなり、t に対して約 1 になり、t の平方根に対して標準偏差が約 1 になるはずです。 t の平方根にわたって X_t を観察すると、値は正規分布になり、平均は 0、分散は t の平方根になります。したがって、非常に大きなスケールでは、単純なランダム ウォークは t の平方根および t のマイナス平方根曲線から大きく逸脱することはありません。理論上のウォークの極値は t とマイナス t ですが、主にそのエリア内でプレーして、カーブに近づくことになります。教授は、2 つの線を無限に頻繁にヒットするという定理があると述べています。

  • 00:20:00このセクションでは、ランダム ウォークの特性について説明します。最初の特性は、X sub k の期待値が 0 であるということであり、2 番目の特性は独立増分と呼ばれます。これは、時間 1 から 10 までに何が起こるかを見ても、20 から 30 までに何が起こるかは無関係であることを意味します。 3 番目のプロパティは静止と呼ばれます。これは、X sub t+h から X sub t を引いた分布が X sub h の分布と同じであると述べています。コイントス ゲームの例は、公正なコインで 0.00 ドルの残高から開始した場合、50 対 50 の確率を想定して、残高が単純なランダム ウォークに正確に従うことを示しています。

  • 00:25:00このセクションでは、教授がコインを投げて 100 ドル勝ったか、50 ドル負けた後に止まるランダム ウォーク シナリオにおける確率について議論します。 2 つの停止点に線を引くことにより、上の線に最初にヒットする確率は、A プラス B に対して A であり、下の線に最初にヒットする確率は、A プラス B に対して B であると説明します。この式を使用して、彼は次のように計算します。 100 ドルを獲得する確率は 2/3 で、50 ドルを失う確率は 1/3 です。次に教授は、ランダム ウォークで位置 k から開始したときに最初にどちらかのラインにヒットする確率として k の f を定義することによって、この公式を証明する方法を概説します。

  • 00:30:00このセクションでは、講演者は 2 つの重要な確率過程、単純なランダム ウォークとマルコフ連鎖について説明します。単純なランダム ウォークは、各ステップで個人が 1/2 の確率で上昇または下降するプロセスです。このプロセスの定常特性により、確率を簡単に計算できます。一方、マルコフ連鎖は、過去の将来への影響が現在の状態によって要約される確率過程の集合です。マルコフ連鎖の重要性は、将来は現在にのみ依存するため、分析がより管理しやすい確率的プロセスになるということです。

  • 00:35:00このセクションでは、講演者はマルコフ連鎖としての離散時間確率過程の概念を説明します。単純なランダム ウォークの例は、次のステップに到達する確率が以前の値ではなく現在の値にのみ依存するため、プロセスがマルコフ連鎖であることを示すために使用されます。プロセスの確率は数学的に定義でき、i から j への遷移の確率は、i からセット内の他のすべての点に進むすべての確率の合計になります。有限集合 S の場合、マルコフ連鎖は遷移確率を計算することで簡単に記述できます。

  • 00:40:00このセクションでは、講演者は、遷移確率行列がマルコフ連鎖を理解する上で重要なツールであると説明しています。この行列は、ある状態から別の状態に遷移する確率で構成され、マルコフ連鎖における将来の遷移を予測するために必要な情報をすべて備えています。この行列を使用すると、任意の数のステップで、ある状態から別の状態に遷移する確率を決定できます。ただし、遷移確率行列が存在するには状態空間が有限である必要があることに注意することが重要です。

  • 00:45:00このセクションでは、動作状態または故障状態を状態として設定した状態としてモデル化できるシステムのマルコフ連鎖の例を示します。この例では、状態が修復される確率と壊れたままになる確率として、状態間の遷移確率を含む行列を示します。提起される質問は、長期間、たとえば 10 年後のシステムの確率分布はどうなるかということであり、3,650 日目の確率分布と 3,651 日目の確率分布はほぼ同じになるはずであるという仮定が立てられています。この仮定の下では、長期間後に観測される確率分布は、固有値が 1 であり、固有ベクトルが [p, q] である行列の固有ベクトルになります。

  • 00:50:00このセクションでは、講演者はペロン・フロベニウスの定理について説明します。これは、マルコフ連鎖に正のエントリを持つ遷移行列について、Av = v を満たすベクトルが存在すると述べています。このベクトルは定常分布と呼ばれ、システムの長期的な動作を表します。行列の最大の固有値は 1 であることが保証されており、対応する固有ベクトルは定常分布を表すものになります。この定理は一般的なもので、例で使用されている行列だけでなく、正のエントリを持つマルコフ連鎖内のあらゆる遷移行列にも当てはまります。

  • 00:55:00このセクションでは、教授は定常分布と、固有ベクトルと固有値に関連するその一意性について説明します。ペロン・フレベニウスの定理によれば、最大の固有値に対応する固有ベクトルは 1 つだけであり、それは 1 であることがわかります。行列内の他の固有値は 1 未満であり、これは散逸することを意味しますが、定常分布に対応する挙動は持続します。 。最後のトピックでは、公平なゲームをモデル化するために使用される別の確率過程のコレクションであるマーチンゲールについて教授が説明します。確率過程は、公平なゲームであればマーチンゲールとみなされます。

  • 01:00:00このセクションでは、確率過程が公平なゲームであるマーチンゲールになり得る方法を講師が説明します。マーチンゲールでは、時間 t+1 で何が起こるかを見ると、期待値は時間 t の値と正確に等しくなる必要があるため、プロセスはその点に集中します。ゲームの残高のようなものであれば、お金をまったく獲得できないことが予想されます。講師は、マーチンゲールであるランダム ウォークの例を示します。ただし、カジノのルーレット ゲームは、期待値が 0 未満であるため、マーチンゲールではありません。これは、プレーヤーがお金を失うように設計されていることを意味します。最後に講師は、確率過程がマーチンゲールになるさまざまな方法があることを説明するために、確率分布に応じて X_k が 2 または -1 に等しい例を作成して、面白い例を示しました。

  • 01:05:00このセクションでは、期待値が常に 1 に等しくなるように設計された確率過程であるマーチンゲールの概念が紹介されました。マーチンゲールの例は、大きく変動するランダム ウォークですが、期待値では、常に期待値 1 を維持します。オプションの停止定理についても説明しました。この定理では、使用する戦略に関係なく、マーチンゲール ゲームをプレイすると、期待値で勝ったり負けたりすることはありません。停止時間の定義についても説明しました。停止時間は、特定の時間までの確率過程にのみ依存する非負の整数値の確率変数です。

  • 01:10:00このセクションでは、教授は停止時間の概念について説明します。これは、ある時点までの確率過程の値のみに依存し、それを停止時間にする、事前に定義された一連の戦略です。彼はコイントスゲームの例を示し、残高が 100 ドルまたはマイナス 50 ドルになった時点が終了時点であるのに対し、最初のピークの時点は将来の価値に依存するため終了時点ではないことを示しています。オプションの停止定理は、マルチンゲールと、常に定数 T 以下の停止時間 tau が存在する場合、停止時間の値の期待値はマーチンゲールの初期値に等しいと述べています。

  • 01:15:00このセクションでは、ビデオでは、ギャンブラーがマーチンゲールを使用してモデル化されている場合、どの戦略が使用されても、最初の残高は常に開始時の残高と等しいため、ギャンブラーは勝つことができないことを示す定理について説明します。ギャンブラーは立ち止まる。講師はこの定理を証明していませんが、X_tau の期待値が 0 に等しいことを示す興味深い帰結を示しています。これは、$100、-50、または無制限で停止しているかどうかに関係なく、どのケースが使用されたとしても、結果は同じであることを意味します。講師は、マーチンゲールを使用して何かをモデル化できる場合、プレイヤーが勝つはずがないことを暗示しているため、定理の内容は興味深いと強調します。
5. Stochastic Processes I
5. Stochastic Processes I
  • 2015.01.06
  • www.youtube.com
MIT 18.S096 Topics in Mathematics with Applications in Finance, Fall 2013View the complete course: http://ocw.mit.edu/18-S096F13Instructor: Choongbum Lee*NOT...
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