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2022-05-08
英文标题:
《Estimating the Algorithmic Complexity of Stock Markets》
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作者:
Olivier Brandouy, Jean-Paul Delahaye, Lin Ma
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最新提交年份:
2015
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英文摘要:
  Randomness and regularities in Finance are usually treated in probabilistic terms. In this paper, we develop a completely different approach in using a non-probabilistic framework based on the algorithmic information theory initially developed by Kolmogorov (1965). We present some elements of this theory and show why it is particularly relevant to Finance, and potentially to other sub-fields of Economics as well. We develop a generic method to estimate the Kolmogorov complexity of numeric series. This approach is based on an iterative \"regularity erasing procedure\" implemented to use lossless compression algorithms on financial data. Examples are provided with both simulated and real-world financial time series. The contributions of this article are twofold. The first one is methodological : we show that some structural regularities, invisible with classical statistical tests, can be detected by this algorithmic method. The second one consists in illustrations on the daily Dow-Jones Index suggesting that beyond several well-known regularities, hidden structure may in this index remain to be identified.
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中文摘要:
金融中的随机性和规律性通常用概率的术语来处理。在本文中,我们基于Kolmogorov(1965)最初开发的算法信息理论,开发了一种完全不同的方法来使用非概率框架。我们介绍了这一理论的一些要素,并说明了为什么它与金融特别相关,也可能与经济学的其他子领域相关。我们发展了一种通用的方法来估计数值序列的Kolmogorov复杂性。该方法基于一个迭代的“规则擦除过程”,该过程用于对金融数据使用无损压缩算法。模拟和真实世界的金融时间序列都提供了示例。本文的贡献有两个方面。第一个是方法论:我们证明了一些经典统计检验所看不见的结构规律,可以通过这种算法方法检测出来。第二个是每日道琼斯指数上的插图,表明除了几个众所周知的规律外,该指数中隐藏的结构可能仍有待确定。
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分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Computational Finance        计算金融学
分类描述:Computational methods, including Monte Carlo, PDE, lattice and other numerical methods with applications to financial modeling
计算方法,包括蒙特卡罗,偏微分方程,格子和其他数值方法,并应用于金融建模
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2022-5-8 03:07:36
估计股市的算法复杂性Solivier Brandouy+,Jean-Paul Delahaye,林马*+波尔多大学4号,奥利维尔。brandouy@u-波尔多。fr——里尔大学1,delahaye@lifl.fr*通讯作者,里尔大学1,林。ma@iae.univ-莉莉。金融学中的随机性和规律性通常用概率的术语来处理。在本文中,我们基于科尔莫戈罗夫(1965)最初提出的算法信息理论,开发了一种完全不同的方法来使用非概率框架。我们介绍了这一理论的一些要素,并说明了为什么它与金融特别相关,也可能与经济学的其他子领域相关。我们发展了一种通用的方法来估计数值序列的Kolmogorov复杂性。这种方法基于一种迭代的“规律性擦除程序”,该程序用于对金融数据使用无损压缩算法。模拟财务时间序列和真实财务时间序列都提供了示例。本文的贡献有两个方面。第一个是方法论:我们表明,一些经典统计测试看不见的结构规律,可以通过这种算法方法检测出来。
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2022-5-8 03:07:40
第二个是每日道琼斯指数上的插图,表明除了几个众所周知的规律外,该指数中的隐藏结构可能仍有待识别。关键词:Kolmogorov复杂性、回报率、效率、压缩Jel:C43、G11 8月17日提交给爱思唯尔的再版,2018Introduction考虑以下由0和1组成的字符串:A:010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101101010101101010101101101010101101010101011001001001011011001011011011011011011011011011011011011011011011111000010110110110110110110110110110101010110110101010110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110111001001000011111010101000100001010110100011000100010000101010000100011010001100110001101010E:0011111001001101010000000000111100111111100111001100000010010010010010010111011011011011F:001000110000000011001001010100010111101110001111100110011001101110110010100这些序列中的一些是通过简单的数学程序生成的,其他则不是。有些表现出明显的规律性,而另一些可能只有在复杂的转换之后才能揭示“结构”。其中只有一个是由一系列随机抽取生成的。问题是“如何识别后者”?本文将介绍一种通用的方法来解决区分规则(结构化、有组织)序列和随机序列的问题。虽然这种方法可能有广泛的用途,但在这里,它适用于金融领域的规律性检测。为了说明这一观点,我们提供了使用模拟和真实财务数据的示例。结果表明,这种新方法可以揭示一些经典统计检验无法检测到的结构规律。我们的方法基于安德烈·科尔莫戈罗夫(Andrei Kolmogorov,1965)的开创性工作,他提出了非统计术语中随机序列的定义。
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2022-5-8 03:07:44
他的定义实际上是最普遍的定义之一,其本身就是基于图灵和戈德尔对所谓的“可计算性理论”或“递归理论”(图灵,1937;戈德尔,1931)的贡献。物理学家利用科尔莫戈罗夫的思想重新定义了熵(Zurek,1989),生物学家利用其对系统发育树进行分类(Cilibrasi和Vitanyi,2005),心理学家利用其来估计随机性控制难度(Griffith和Tenenbaum,2001)。在金融领域,科尔莫格罗夫复杂性经常被用来衡量预测未来回报的可能性。例如,Chen and Tan(1996)或Chen and Tan(1999)使用经济计量模型获得的预测误差平方和估计了股票市场的随机复杂性。Azhar、Badros、Glodjo、Kao和Reif(1994)用不同的压缩技术可以达到的最高成功预测率(SPR)衡量了股市的复杂性。Shmilovici,Kahiri,Ben Gal和Hauser(2003)以及Shmilovici,Kahiri,Ben Gal,随机复杂性的概念是由Rissanen(1986)提出的,用一类概率模型代替通用图灵机定义Kolmogorov复杂性。为了获得这个成功的预测率,作者在每一步都使用压缩算法来预测下一次收益的方向,并计算整个序列的成功预测率。Hauser(2009)使用可变阶马尔可夫模型(VOM,上下文预测压缩工具的变体)预测财务回报的方向。他们发现,从财务数据中获得的SPR与从随机字符串中获得的SPR之间存在显著差异。
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2022-5-8 03:07:46
为了在这一结果和有效市场假说(EMH)之间建立正式联系,作者还在外汇时间序列上模拟了基于VOM的交易规则,并得出结论,不存在异常交易。利用另一种压缩技术,Silva、Matsu*****a和Giglio(2008)和Giglio、Matsu*****a、Figueiredo、Gleria,Da Silva(2008)根据LZ指数对世界各地的股票市场进行了排名,该指数显示了Lempeland Ziv(1976)提出的压缩算法对财务回报的影响程度。尽管这些先锋作品开拓了人们的视野,但上述文献中有两个主要的局限性可以突显出来:1。从理论角度来看,概率框架和算法框架之间的边界尚未明确确定。算法复杂性的一个优点是,它一次处理一个给定的字符串,而不一定是由给定的随机过程生成的概率字符串的总体。因此,当使用算法复杂性时,不需要概率假设。对成功预测率的估计似乎表明,价格运动遵循一定的分布规律。尽管使用了压缩工具,但这项技术重新引入了概率框架。然后削弱了算法复杂性理论提出的一般非概率框架。2.席尔瓦、松下和吉利奥(2008)和吉利奥、松下、菲盖雷多、格利亚和达席尔瓦(2008)的情况并非如此。然而,这些论文中使用的离散化技术仍有待讨论。实际上,财务回报通常以实数表示,而压缩工具只处理整数。
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2022-5-8 03:07:50
因此,无论使用何种压缩工具,将实数序列转换为离散数列的离散化过程始终是必要的。为了满足这一要求,Shmilovici、Kahiri、Ben Gal和Hauser(2003年)或Shmilovici、Kahiri、Ben Gal和Hauser(2009年),以及Silva、Matsu*****a和Giglio(2008年)或Giglio、Matsu*****a、Figueiredo、Gleria和Da Silva(2008年)提议将财务回报转化为三个信号:“正”、“负”或“稳定”回报。毫无疑问,这种根本性的变化导致了原始财务系列信息的严重丢失。正如Shmilovici、Kahiri、Ben Gal和Hauser(2009)所说,“VOM模型的主要局限性在于它忽略了预期回报的实际值(Shmilovici、Kahiri、Ben Gal和Hauser,2009)。”例如,连续收益计算为连续价格之间比率的对数:rt=log(pt+1)- 日志(pt)。在金融领域引入算法复杂性可能会产生更广泛的影响。例如,Dionisio、Menezes和Mendes(2007)声称,复杂性的概念可以成为衡量金融风险的一种手段,作为“风险价值”或“标准差”的替代品,这可能对投资组合管理产生普遍影响(参见Groth and Muntermann(2011),了解这种意义上的应用)。鉴于这两点,为价格运动建立一个通用算法框架似乎很有趣。我们提出了一种经验方法,允许使用算法工具处理金融时间序列,避免过度离散化问题。该方法基于Brandouy和Delahaye(2005)的初步调查,其想法是由Ma(2010)在处理现实世界的财务数据方面提出的。
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