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2022-06-11
英文标题:
《Gaussian Process Regression for Derivative Portfolio Modeling and
  Application to CVA Computations》
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作者:
St\\\'ephane Cr\\\'epey and Matthew Dixon
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最新提交年份:
2019
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英文摘要:
  Modeling counterparty risk is computationally challenging because it requires the simultaneous evaluation of all the trades with each counterparty under both market and credit risk. We present a multi-Gaussian process regression approach, which is well suited for OTC derivative portfolio valuation involved in CVA computation. Our approach avoids nested simulation or simulation and regression of cash flows by learning a Gaussian metamodel for the mark-to-market cube of a derivative portfolio. We model the joint posterior of the derivatives as a Gaussian process over function space, with the spatial covariance structure imposed on the risk factors. Monte-Carlo simulation is then used to simulate the dynamics of the risk factors. The uncertainty in portfolio valuation arising from the Gaussian process approximation is quantified numerically. Numerical experiments demonstrate the accuracy and convergence properties of our approach for CVA computations, including a counterparty portfolio of interest rate swaps.
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中文摘要:
交易对手风险建模在计算上具有挑战性,因为它需要同时评估市场和信用风险下与每个交易对手的所有交易。我们提出了一种多元高斯过程回归方法,该方法非常适合于涉及CVA计算的OTC衍生品投资组合估值。我们的方法通过学习衍生品投资组合按市值计价立方体的高斯元模型,避免了嵌套模拟或现金流的模拟和回归。我们将导数的联合后验值建模为函数空间上的高斯过程,并将空间协方差结构施加在风险因素上。然后使用蒙特卡罗模拟来模拟风险因素的动态。对高斯过程近似引起的投资组合估值不确定性进行了数值量化。数值实验证明了我们的CVA计算方法的准确性和收敛性,包括利率掉期交易对手组合。
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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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2022-6-11 12:58:46
导数组合建模的高斯过程回归及其在CVA计算中的应用*LaMME,Evry大学,CNRS,巴黎萨克雷大学,91037,Evry,FranceandMatthew F.Dixon+伊利诺伊理工学院应用数学系。2019年10月18日抽象建模交易对手风险在计算上具有挑战性,因为它需要同时评估每个交易对手在市场和信用风险下的所有交易。我们提出了一种多元高斯过程回归方法,该方法非常适合于涉及CVA计算的OTC衍生品投资组合估值。我们的方法通过学习衍生品投资组合按市值计价立方体的高斯元模型,避免了嵌套模拟或现金流的模拟和回归。我们将导数的联合后验值建模为函数空间上的高斯过程,并将空间协方差结构施加在风险因素上。然后使用蒙特卡罗模拟来模拟风险因素的动态。由高斯过程近似引起的投资组合估值的不确定性在数值上进行了量化。数值实验证明了我们的CVA计算方法的准确性和收敛性,包括利率掉期交易对手组合。关键词:高斯过程回归、替代模型、按市值计价立方体、衍生品、信用估值调整(CVA)、不确定性量化。数学学科分类:91B25、91G20、91G40、62G08、68Q32。*St’ephane Cr’epey是巴黎萨克雷埃弗里大学数学系教授。电子邮件:stephane。crepey@univ-埃弗里。fr.S。
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2022-6-11 12:58:49
Cr'epey得益于由法国巴黎大学理工学院及其基金会领导并由法国巴黎银行赞助的主席压力测试、风险管理和财务指导的支持。+Matthew Dixon是芝加哥伊利诺伊理工学院应用数学系的助理教授。电子邮件:matthew。dixon@iit.edu.M.Dixon的研究得到了Intel Corp.的资助。感谢:作者感谢Marc Chataigner、Areski Cousin、Mike Ludkovski和theanonymous裁判的见解和反馈,感谢Bouazza Saadeddine生成markto market cube,作为第5.5节回归练习的基础。本文的早期版本在维也纳的Quantminds 2019、多伦多的暹罗FME 2019和巴黎的AMAMEF 2019上发表。1简介2007-2008年全球金融危机爆发后,银行受到了更严格的监管以及保守的资本和流动性要求。场外交易(OTC)衍生品的定价、估值和管理已大幅修订,以更有力地捕获交易对手信用风险。定价和会计现在包括估值调整,统称为XVAs(Abbas Turki et al.(2018);Kenyon和Green(2014);Cr'epey等人(2014年))。BCBS指出,2007-2009年危机期间,信贷损失总额的三分之二是CVA损失,即CVA增加,其中银行的CVA负债是其未来交易对手违约造成的预期损失。因此,自2010年12月巴塞尔协议III框架的初始阶段以来,已经产生了CVA资本费用。交易对手风险建模在计算上具有挑战性,因为它需要在市场和信贷模拟下评估与每个交易对手的所有交易。
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2022-6-11 12:58:52
例如,CVA计算需要对每个交易对手投资组合的路径定价低于模拟的市场波动,交易对手违约单独建模。对冲需要CVA对所有潜在市场风险桶的敏感性。XVA计算中计算复杂性的主要来源是,在许多未来动态场景中,有必要重新评估投资组合持有量(包括路径相关或早期行使期权)。就XVA(一阶)灵敏度而言,在使用伴随算法差异进行实时估计方面取得了很大进展(Giles和Glasserman(2005);Capriotti等人(2011年);卡普里奥蒂(2011);Antonov等人(2018年);巨无霸和萨文(2017))。然而,算法差异化在银行衍生品投资组合层面上的实施仍然非常具有挑战性,通常需要或多或少大幅简化要差异化的xVA指标。因此,冲击和重估敏感度仍然有用(事实上,对于二阶敏感度而言,这是不可避免的),并且再次需要多次快速估值。在本文中,我们研究了高斯过程(GP)回归作为市值(MtM)立方体元模型的可能用途,即未来时间点和场景中客户投资组合的价值。我们的方法包括及时模拟市场风险因素,然后从一组模型生成的参考衍生产品价格中插入按市值计价的立方体。这种方法基于这样一个概念,即GP模型一旦经过训练,就可以提供快速可靠的价格(以及相关的、分析上不同的希腊人)。我们请读者参考Rasmussen和Williams(2006)对高斯过程回归或简单的高斯过程(GPs)的一般介绍。
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2022-6-11 12:58:55
与频繁的机器学习技术(包括神经网络或支持向量机)不同,GPs只提供点估计,它量化了预测的不确定性。预测中的高度不确定性可能会导致GP模型估计被拒绝,而支持重新训练模型,甚至使用完整的模型重新评估。使用GPs的另一个动机是为模型超参数提供有效的训练方法。除了一些有利的统计和数学特性,如通用性(参见Michelli et al.(2006)),实现支持基础设施也很成熟,并由开源机器学习包(如GpyTorch、scikit learn、Edward或STAN)提供。GPs在金融以外的应用中取得了巨大成功,有时还被称为克里格法。高斯过程预测的基本理论在本文中,我们将“预测”称为样本外点估计。为了避免疑问,测试点不必像术语所建议的那样位于未来。至少可以追溯到科尔莫戈罗夫(Kolmogorov)或维纳(Wiener)在20世纪40年代的时间序列工作(见Whittle和Sargent(1983))。Roberts等人(2013)介绍了将GPs应用于金融时间序列预测的示例。这些作者很有帮助地指出,AR(p)过程是GP模型的离散时间等价物,具有特定类别的协方差函数,即已知的材料协方差函数。因此,GPs可以被视为著名计量经济学技术的贝叶斯非参数推广。da Barrosa等人(2016年)提出了优化金融资产组合的aGP方法。在金融衍生工具建模中采用克里格方法是最近才出现的。
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2022-6-11 12:58:58
然后,GP所适用的基础数据通常由用户自己在模型中生成,而不是市场数据,这在某种程度上与采用机器学习的动机背道而驰,但在其他最近的计算金融应用程序中,如Hernandez(2017)、E et al.(2017)或B¨uhler et al.(2018)也是如此。一旦预测算法作为预处理阶段进行了有效的训练,那么动机就是快速定价。Counse等人(2016年)引入了形状约束GPs,以确保收益率曲线和CDS曲线插值不可仲裁且误差可控。Ludkovski和Gramacy(2015)以及Ludkovski(2018))将百慕大期权定价问题重新表述为一个响应表面建模问题,并通过克里格法解决。在预期空头计算的背景下,Liu和Staum(2010年)以及Ludkovski和Risk(2018年)根据附近情景的内部模拟,使用GPs推断给定情景下的投资组合值。通过将内部级别模拟限制在少数选定场景中,同时自然考虑到内部级别模拟产生的差异,这显著降低了所需的计算效率。Spiegeleer等人(2018年)提出通过高斯过程回归学习衍生定价函数。具体而言,作者在网格上配置训练集,然后使用GP在测试点处插值。他们展示了GPS相对于蒙特卡罗方法的加速,以及应用于赫斯顿模型定价和Greekestimation的可容忍精度损失,以及近似隐含波动率面。与三次样条插值相比,GPs的表达能力有所提高。三次样条插值是一种常用的数值逼近技术,可用于快速点估计。然而,Spiegeleer等人。
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