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2022-05-09
英文标题:
《Scenario generation for single-period portfolio selection problems with
  tail risk measures: coping with high dimensions and integer variables》
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作者:
Jamie Fairbrother, Amanda Turner, Stein Wallace
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最新提交年份:
2017
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英文摘要:
  In this paper we propose a problem-driven scenario generation approach to the single-period portfolio selection problem which use tail risk measures such as conditional value-at-risk. Tail risk measures are useful for quantifying potential losses in worst cases. However, for scenario-based problems these are problematic: because the value of a tail risk measure only depends on a small subset of the support of the distribution of asset returns, traditional scenario based methods, which spread scenarios evenly across the whole support of the distribution, yield very unstable solutions unless we use a very large number of scenarios. The proposed approach works by prioritizing the construction of scenarios in the areas of a probability distribution which correspond to the tail losses of feasible portfolios.   The proposed approach can be applied to difficult instances of the portfolio selection problem characterized by high-dimensions, non-elliptical distributions of asset returns, and the presence of integer variables. It is also observed that the methodology works better as the feasible set of portfolios becomes more constrained. Based on this fact, a heuristic algorithm based on the sample average approximation method is proposed. This algorithm works by adding artificial constraints to the problem which are gradually tightened, allowing one to telescope onto high quality solutions.
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中文摘要:
在本文中,我们提出了一种问题驱动的情景生成方法来解决单期投资组合选择问题,该方法使用尾部风险度量,如条件风险价值。尾部风险度量有助于量化最坏情况下的潜在损失。然而,对于基于情景的问题,这些都是有问题的:因为尾部风险度量的价值只取决于资产回报分布支持的一小部分,传统的基于情景的方法(将情景均匀地分布在整个分布支持上)会产生非常不稳定的解决方案,除非我们使用非常多的情景。所提出的方法通过在概率分布区域中优先构建场景来工作,该概率分布对应于可行投资组合的尾部损失。该方法适用于高维、非椭圆分布的资产收益率和存在整数变量的投资组合选择问题。还观察到,当可行的投资组合集变得更加受限时,该方法的效果更好。基于这一事实,提出了一种基于样本平均近似法的启发式算法。该算法的工作原理是向问题添加人工约束,这些约束会逐渐收紧,从而使人们能够看到高质量的解决方案。
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分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Risk Management        风险管理
分类描述:Measurement and management of financial risks in trading, banking, insurance, corporate and other applications
衡量和管理贸易、银行、保险、企业和其他应用中的金融风险
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一级分类:Mathematics        数学
二级分类:Optimization and Control        优化与控制
分类描述:Operations research, linear programming, control theory, systems theory, optimal control, game theory
运筹学,线性规划,控制论,系统论,最优控制,博弈论
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2022-5-9 12:17:46
采用尾部风险度量的单期投资组合选择问题的情景生成:应对高维和整数变量Jamie Fairbrother*、Amanda Turner*和兰开斯特大学Stein W.Wallace***STOR-i博士培训中心。英国**挪威经济学院商业与管理科学系。Norway 2018年8月1日摘要本文针对单周期投资组合选择问题,提出了一种问题驱动的情景生成方法,该方法使用尾部风险度量,如条件风险价值。尾部风险度量有助于量化最坏情况下的潜在损失。然而,对于基于情景的问题,这些都是有问题的:因为尾部风险度量的价值只取决于资产收益分布支持度的一小部分,传统的基于情景的方法(将情景均匀地分布在整个分布支持度上)会产生非常不稳定的解决方案,除非我们使用大量的情景。所提出的方法的工作原理是,在概率分布区域中,优先考虑场景的构建,该概率分布对应于可行投资组合的尾部损失。所提出的方法可以应用于高维、非椭圆分布的资产收益率和存在积分变量的投资组合选择问题的困难实例。还观察到,随着可行的投资组合集变得更加受限,该方法的效果更好。基于这一事实,提出了一种基于样本平均近似法的启发式算法。
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2022-5-9 12:17:49
该算法的工作原理是,在问题中添加一些逐渐收紧的人工约束,使人们能够看到高质量的解决方案。1简介在投资组合选择问题中,必须决定如何投资一系列收益不确定的金融工具,这些金融工具在某种程度上平衡了投资组合收益与风险。有很多方法可以模拟这个问题。在稳健优化设置中,投资组合的收益被假定在某个不确定性集合内,并且可以最小化最坏的损失情况[BT06]。这种方法有时被认为过于保守,因为它不能有效利用现有信息。在随机规划中,用户使用他们的知识和可用数据,将资产收益明确建模为随机向量,然后优化预期收益和风险度量的某种组合。介于这两种范式之间的是分布稳健优化[HZFF10],其中收益由分布在某个不确定性集中的随机向量建模,最坏情况下的预期损失最小化。当只有有限或不可靠的数据可用于建模不确定性时,这种方法特别有用,但可能会导致棘手的问题。除了所采用的优化范式外,投资组合选择问题还可以进一步分为单周期问题(只进行一次投资组合选择)和多周期问题(投资组合可能多次重新平衡)。本文的工作适用于投资组合选择问题的随机规划单周期公式。这种方法很受欢迎,因为它可以灵活地对分销的回报进行建模,可以轻松地纳入交易成本等问题细节[LFB07],同时通常比其他类型的模型更易于处理。
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2022-5-9 12:17:53
我们特别处理各种各样的问题,包括尾部风险度量和潜在的整数变量。在典型的设置中,不确定回报由随机变量建模,投资组合的总回报是这些变量的线性组合,风险性由总回报的实值函数来衡量,总回报在某种程度上会惩罚潜在的巨大损失。马科维茨[Mar52]首先提出了这种方法,他将方差作为风险度量。尽管方差的使用仍然很受欢迎[LFB07],因为它会导致易于处理的对流程序,但它作为风险度量的使用存在问题,原因有几个。其中最重要的一点是,差异可能会惩罚巨额利润和巨额损失。因此,如果金融资产收益率不是正态分布,使用方差可能会导致潜在的错误决策;例如,可以选择一个总有较高回报的投资组合(参见[You98]中的例子)。这一特殊问题可以通过使用“下行”风险度量来解决,该度量仅取决于大于平均值的损失,或其他特定阈值,例如半方差[Mar59,第9章]、平均后悔[DR99]或风险价值[Jor96]。最近,人们对一致性风险度量进行了大量研究,这是[ADEH99]中引入的一个概念。这些风险度量具有合理的属性,例如次可加性,特别是确保风险度量能够激励投资组合的多样化。在投资组合选择问题中使用一致的风险度量应该避免令人震惊的决策,例如在方差情况下引用的决策。在这项工作中,我们对涉及尾部风险度量的投资组合选择问题感兴趣。
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2022-5-9 12:17:56
这些可以被认为是风险度量,只取决于某个特定分位数以上分布的上尾。尾部风险度量的一个典型例子是风险价值(VaR)[Jor96]。β-VaR定义为随机变量的β-分位数。在投资组合选择问题中,这有一个看似合理的解释,即覆盖β×100%潜在损失所需的资本量。因此,尾部风险度量,尤其是那些主导β-VaR的度量,是有用的,因为它们可以让我们对最坏情况下的风险资本量有一些了解(1)-β) ×100%的潜在损失。与方差一样,风险价值也是有问题的,因为它不是一个一致的风险度量。具体而言,它不是次可加性的(例如参见[Tas02])。此外,在优化环境中使用β-VaR会导致困难和棘手的问题。条件风险值(CVaR),有时被称为预期短缺,是另一种尾部风险度量,可以粗略地认为是β-VaR以上arandom变量的条件预期。它既一致[AT02],又在优化设置[RU00]中更易于处理。然而,在投资组合选择问题中,使用风险度量,即使是一致的度量,如β-CVaR,仍然存在问题,其中资产收益率是用连续概率分布建模的。这是因为,对任意连续分布收益的许多风险度量的评估将涉及对多维积分的评估,当任何问题涉及许多资产时,这在计算上都是不可行的。另一方面,如果收益率具有离散分布,则这种积分的计算将减少为一个求和。情景生成是指在随机优化问题中使用的有限离散分布的构造。
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2022-5-9 12:17:59
这可能涉及对资产收益率建立参数模型,然后对该分布进行离散化,或直接用离散分布建模,例如通过矩匹配[HKW03]。在这两种情况下,标准的场景生成方法都难以用尾部风险度量充分表示问题中的不确定性。这是因为尾部风险度量值Bydefinition仅取决于随机变量支持度的一小部分,典型的场景生成方法将在整个分布支持度上均匀分布其场景。这意味着尾部风险值所依赖的区域由相对较少的场景表示。因此,除非存在大量场景,否则尾部风险度量的值是非常不稳定的(例如参见[KWVZ07])。解决这个问题的自然方法是用更多的场景来表示铁路风险度量所依赖的分布区域。直觉会告诉我们,这些对应于分布的“尾巴”。然而,对于多变量分布,没有尾部的标准定义。如果我们所说的尾部,只是指至少一个组成部分超过一个较大值的区域,那么该区域的概率很快收敛到一个问题维度,因此该区域的优先化场景将没有什么好处。找到分布的相关尾部是一个不平凡的问题。在我们之前的论文[FTW17]中,我们讨论了具有使用尾部风险度量的任意损失函数的随机计划的情景生成问题,为此我们定义了β-风险区域的概念。在投资组合选择中,每个有效的投资组合都有一个损失(或回报)分布。
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