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2022-05-31
英文标题:
《Derivation of the Boltzmann Equation for Financial Brownian Motion:
  Direct Observation of the Collective Motion of High-Frequency Traders》
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作者:
Kiyoshi Kanazawa, Takumi Sueshige, Hideki Takayasu, Misako Takayasu
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最新提交年份:
2018
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英文摘要:
  A microscopic model is established for financial Brownian motion from the direct observation of the dynamics of high-frequency traders (HFTs) in a foreign exchange market. Furthermore, a theoretical framework parallel to molecular kinetic theory is developed for the systematic description of the financial market from microscopic dynamics of HFTs. We report first on a microscopic empirical law of traders\' trend-following behavior by tracking the trajectories of all individuals, which quantifies the collective motion of HFTs but has not been captured in conventional order-book models. We next introduce the corresponding microscopic model of HFTs and present its theoretical solution paralleling molecular kinetic theory: Boltzmann-like and Langevin-like equations are derived from the microscopic dynamics via the Bogoliubov-Born-Green-Kirkwood-Yvon hierarchy. Our model is the first microscopic model that has been directly validated through data analysis of the microscopic dynamics, exhibiting quantitative agreements with mesoscopic and macroscopic empirical results.
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中文摘要:
通过对外汇市场高频交易者动态的直接观察,建立了金融布朗运动的微观模型。此外,还建立了一个与分子动力学理论平行的理论框架,以便从HFTs的微观动力学系统地描述金融市场。我们首先通过跟踪所有个体的轨迹,报告了交易员趋势跟踪行为的微观经验法则,该法则量化了高频交易的集体运动,但在传统的订单簿模型中尚未捕捉到。接下来,我们介绍了相应的HFTs微观模型,并给出了其平行于分子动力学理论的理论解:类Boltzmann和类Langevin方程是通过Bogoliubov-Born-Green-Kirkwood-Yvon层次从微观动力学推导出来的。我们的模型是第一个通过微观动力学数据分析直接验证的微观模型,显示出与介观和宏观经验结果的定量一致性。
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分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Trading and Market Microstructure        交易与市场微观结构
分类描述:Market microstructure, liquidity, exchange and auction design, automated trading, agent-based modeling and market-making
市场微观结构,流动性,交易和拍卖设计,自动化交易,基于代理的建模和做市
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一级分类:Physics        物理学
二级分类:Statistical Mechanics        统计力学
分类描述:Phase transitions, thermodynamics, field theory, non-equilibrium phenomena, renormalization group and scaling, integrable models, turbulence
相变,热力学,场论,非平衡现象,重整化群和标度,可积模型,湍流
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2022-5-31 06:37:09
金融布朗运动Boltzmann方程的推导:高频商人金泽清(Kiyoshi Kanazawa)集体运动的直接观测1,2,*东京理工大学创新研究所,东京理工大学,4259 Nagatsuta cho,Midori ku,Yokohama,226-8502,东京理工大学计算学院数学与计算科学系,4259 Nagatsuta cho,Midori ku,Yokohama,226-8502,日本东京Shinagawa ku,141-0022,通过直接观察外汇市场高频交易者(HFT)的动态,建立了金融布朗运动的微观模型。此外,还建立了一个与分子动力学理论平行的理论框架,用于从HFTs的微观动力学系统地描述金融市场。我们首先通过跟踪所有个体的轨迹,报告了交易员趋势跟踪行为的微观经验法则,该法则量化了高频交易的集体运动,但在传统的订单簿模型中尚未捕捉到。Wenext介绍了相应的HFTs微观模型,并给出了其理论解,平行于分子动力学理论:类Boltzmann和类Langevin方程是通过Bogoliubov-Born-Green-Kirkwood-Yvon层次从微观动力学推导而来的。
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2022-5-31 06:37:12
我们的模型是第一个通过微观动力学数据分析直接验证的微观模型,显示出与介观和宏观经验结果的定量一致性。PACS编号:89.65。Gh,05.20。Dd,05.10。Gg,05.40。JC简介–在物理学中,胶体布朗运动的研究有着悠久的历史,始于爱因斯坦的著名著作【1】;对其机理的理解在动力学理论中得到了系统的发展【2,3】。具体而言,从微观牛顿动力学出发,分别推导了介观和宏观动力学的Boltzmann和Langevin方程。该框架是各种非平衡系统(如活性物质、颗粒物、费曼棘轮和流量[4-10])的坚实基础,由于最近的技术突破,其直接实验基础已被重新审视。鉴于这一成功,自然会将这一框架应用于物理学之外的社会科学,如金融。事实上,随机游动的概念在历史上早于爱因斯坦(Bachelier Earlier Einstein)[14]就为价格动力学发明了,最近的高频数据分析(high-frequency data analysis)[15]深入研究了随机游动与物理布朗运动(例如,波动耗散关系)的相似性。作为统计物理学中的一个理念,金融市场的动力学有望通过扩展动力学理论从第一原理中得到澄清。虽然这个想法很有吸引力,但金融布朗运动的动力学描述尚未建立。为什么这个想法还没有实现?在我们看来,最大的问题是缺乏已建立的微观模型;存在介观模型[15-21]和宏观模型[22-28]的经验验证,其中没有通过直接经验分析验证微观模型。
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2022-5-31 06:37:15
事实上,以前的微观模型[29–33]纯粹是理论模型,没有定量ev*通讯作者:金泽。kae@m.titech.ac.jpidence显微镜下。作为一门实证科学,为了克服这一关键问题,必须将两个缺失的环节联系起来:(i)通过直接观察交易者的动力学建立微观模型(图1a)和(ii)构建动力学理论,以表明其与介观和宏观发现的一致性(即理论手册和价格动力学(图1b,c))。在这封信中,我们通过直接观察外汇市场高频交易者(HFT)动力学给出了相应的解决方案:(i)通过直接微观证据建立了高频交易者的微观模型,(ii)发展了相应的动力学理论,以证明其与细观和宏观证据的一致性。我们使用匿名交易员识别码(ID)分析订单数据,以跟踪所有个人的轨迹。我们发现HFT中存在一个经验规律,这一规律在以前的订单模型中没有得到体现。值得注意的是,这一特性诱导了订单簿的集体运动,并自然导致了分层订单簿结构【15】。然后,我们介绍了一个对应的HFTs后趋势的微观模型。从他们的“运动方程”出发,推导出订单和价格动态的类Boltzmann和类Langevin方程。我们的实证结果最终显示了定量一致性。我们的工作为基于微观证据的金融系统描述打开了大门。观察到的微观动力学–我们分析了2016年6月一周内美元(USD)和日元(JPY)之间电子经纪服务的高频外汇数据(见附录a 1)。本研究中使用的货币单位为0.001日元,称为第十皮普(tpip)。
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2022-5-31 06:37:18
在这里,我们特别关注HFT的动态【34】,经常提交或取消(b)中观:订单簿动态(a)微观:交易者动态(c)宏观:价格动态减少EBID侧市场最佳出价市场中市场最佳AskAsk侧市场交易价格PriceTimeBBGkyHierarchyfig。1、微观、介观和宏观动力学的金融布朗运动层次结构。106.7 106.86 6月1日01:31 6月6日01:32询问订单出价订单市场价格交易107.0 107.1 107.26 6月16日16:49 6月6日16:50PDF 107.1 107.2 107.3 107.46 6月07:29 6月07:30日元/美元0.02 0.04 0.06 20 40 60 80买入卖出价差PDF 0.02 0.04 0.06 20 60买入卖出价差PDF 0.02 0.04 0.06 20 40 60买入卖出价差(d)趋势跟踪分析(a)第一名HFT(b)第二名第i位交易员的HFTTrendReaction:报价变动PriceTime(c)排名第三的HFTFIG。2.(a–c)订单的寿命被绘制为前3个HFT的轨迹。典型的交易者倾向于连续的双边报价,买卖价差围绕交易者特有的时间常数波动。HFT中双边报价的百分比为48.4%(见附录A 3)。(d) 单个交易员趋势跟踪的量化,其中p和Zi分别是第i个交易者的市场价格和中间价格的变动。根据算法订购(见附录A 2)。图2a-c显示了前三大HFT的典型投标和询价轨迹。他们通过快速连续提交和取消来修改报价,通常在几秒钟内完成;几乎99%的提交最终在没有交易的情况下被取消(见附录A 4)。根据市场规则,在双边报价中,他们还扮演着流动性提供者的角色,保持买卖订单之间的平衡。
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2022-5-31 06:37:21
买卖价差,即单个HFT的最佳出价和要价之间的差异,被观察到围绕某些时间常数波动(其分布见插图和附录a 5)。然后,我们报告了个人交易者趋势跟踪策略的经验微观规律。第i个顶级HFT的买卖报价由biand ai表示(见附录A 6)。我们调查了交易员报价中价zi的平均变动≡(bi+ai)/2以先前市场交易价格变动为条件的交易之间(图2d)。这里,我们将滴答时间T作为每个事务递增的整数时间。本周的平均交易间隔为9.3秒。由于典型的高频交易经常在交易之间修改价格,因此我们在此研究高频交易的趋势跟踪精度。对于前20名HFT(图3),我们发现运动的平均值和方差zi(T)≡ zi(T+1)-zi(T)服从齐伊p≈ 西坦pp*i、 五p[zi]≈ σi,(1)其中条件平均值h。我上次价格变动为p(T- (1)≡ p(T)- p(T- 1) 以及zi6=0(见附录A 6),条件方差由V定义p[zi]≡ h类(zi公司- h类齐伊p) 我p、 这里,p(T)是T点的市场交易价格,ci,p*i、 σi是转换器独有的特征常数,与p、 其典型值为ci≈ 6.0 tpip,p*我≈ 7.5 tpip和σi≈ 14.5 tpip。我们的发现(1)表明,交易者的反应对于小趋势是线性的,但对于大趋势是饱和的,并且量化了高频交易的集体运动。值得注意的是,从一个月精度的价格变动数据分析中报告了类似的行为【37】。微观模型–在这里,我们介绍了一个结合上述特征的HFT最小微观模型。
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