Эконофизика - Econophysics

Эконофизика - это гетеродоксальная междисциплинарная область исследований, в которой применяются теории и методы, первоначально разработанные физиками для решения проблем в экономике , обычно тех, которые включают неопределенность или случайные процессы и нелинейную динамику . Некоторые его применения к изучению финансовых рынков также называются статистическими финансами, поскольку они уходят корнями в статистическую физику . Эконофизика тесно связана с социальной физикой .

История

Интерес физиков к общественным наукам не нов (см., Например,); Даниэль Бернулли , например, был создателем предпочтений, основанных на полезности . Один из основателей неоклассической экономической теории , бывший профессор Йельского университета экономики Ирвинг Фишер , первоначально был обучен под известным Йельского физика , Гиббс . Точно так же Ян Тинберген , получивший первую Нобелевскую премию по экономическим наукам в 1969 году за разработку и применение динамических моделей для анализа экономических процессов, изучал физику у Пола Эренфеста в Лейденском университете . В частности, Тинберген разработал гравитационную модель международной торговли , которая стала рабочей лошадкой международной экономики.

Эконофизика была основана в середине 1990-х годов несколькими физиками, работающими в области статистической механики . Неудовлетворенные традиционными объяснениями и подходами экономистов, которые обычно отдавали предпочтение упрощенным подходам ради разрешимых теоретических моделей, а не согласованию с эмпирическими данными, они применяли инструменты и методы из физики, сначала пытаясь сопоставить наборы финансовых данных, а затем объясняя больше. общеэкономические явления.

Одной из движущих сил эконофизики, возникшей в то время, была внезапная доступность больших объемов финансовых данных, начиная с 1980-х годов. Стало очевидно, что традиционных методов анализа недостаточно - стандартные экономические методы имеют дело с однородными агентами и равновесием, в то время как многие из наиболее интересных явлений на финансовых рынках фундаментально зависят от разнородных агентов и ситуаций, далеких от равновесия.

Термин «эконофизика» был введен Х. Юджином Стэнли для описания большого количества статей, написанных физиками по проблемам (фондовых и других) рынков, на конференции по статистической физике в Калькутте (бывшая Калькутта ) в 1995 году и впервые опубликовано в его публикации в Physica A 1996. Первое совещание по эконофизике было организовано в 1998 году в Будапеште Яношом Кертесом и Имре Кондором . Первая книга по эконофизике была написана RN Mantegna и HE Stanley в 2000 году.

Серия почти регулярных встреч по этой теме включает: ECONOPHYS-KOLKATA (проводится в Калькутте и Дели), Коллоквиум по эконофизике, ESHIA / WEHIA.

В последние годы сетевая наука , во многом опирающаяся на аналогии из статистической механики , стала применяться к изучению производственных систем. Так обстоит дело с работами, выполненными в Институте Санта-Фе в рамках финансируемых Европой исследовательских проектов, таких как прогнозирование финансовых кризисов, и Обсерватории экономической сложности Гарварда и Массачусетского технологического института.

Если «эконофизика» используется для обозначения принципа применения статистической механики к экономическому анализу, в отличие от конкретной литературы или сети, приоритет инноваций, вероятно, принадлежит Эммануэлю Фарджуну и Моше Мачоверу (1983). Их книга Законы Хаоса: Вероятностный подход к политической экономии предлагает Дис решение задачи (их слова) на проблему трансформации в политической экономии Маркса, повторно концептуализации соответствующих величин в качестве случайных величин.

Если, с другой стороны, «эконофизика» используется для обозначения приложения физики к экономике, можно рассматривать работы Леона Вальраса и Вильфредо Парето как ее часть. Действительно, как показали Бруна Инграо и Джорджио Исраэль , теория общего равновесия в экономике основана на физической концепции механического равновесия .

Эконофизика не имеет ничего общего с «подходом физических величин» к экономике, который защищал Ян Стидман и другие, связанные с неорикардианством . Известные эконофизики являются Jean-Philippe Bouchaud , Bikas K Чакрабарти , Дии Дойн Фармер , Тициана Ди Маттео , Диего Garlaschelli , Дирк Хелбинг , Джанос Кертесс , Росарио Н. Мантенья , Маттео Marsili, Джозеф Л. Макколи , Энрико Scalas, Didier Sornette , H Юджин Стэнли , Виктор Яковенко и И-Ченг Чжан. Среди официальных курсов по эконофизике следует особо отметить курс, предлагаемый Диего Гарлашелли на физическом факультете Лейденского университета . С сентября 2014 года Королевский колледж присвоил первую должность профессора эконофизики ( Тициана Ди Маттео ).

Основные инструменты

Основными инструментами эконофизики являются вероятностные и статистические методы, часто взятые из статистической физики.

Физические модели, которые применялись в экономике, включают кинетическую теорию газа (так называемые модели кинетического обмена на рынках ), модели перколяции , хаотические модели, разработанные для изучения остановки сердца, и модели с самоорганизующейся критичностью, а также другие модели, разработанные для землетрясений. предсказание . Более того, были попытки использовать математическую теорию сложности и теорию информации , разработанную многими учеными, среди которых Мюррей Гелл-Манн и Клод Э. Шеннон , соответственно.

Для потенциальных игр было показано, что порождающее возникновение равновесие, основанное на информации через информационную энтропию Шеннона, дает такую ​​же равновесную меру ( мера Гиббса из статистической механики), что и стохастическое динамическое уравнение, которое представляет зашумленные решения, оба из которых основаны на ограниченных модели рациональности, используемые экономистами. Теорема флуктуации-диссипации связывает эти два понятия, чтобы установить конкретное соответствие «температуры», «энтропии», «свободного потенциала / энергии» и других физических понятий экономической системе. Модель статистической механики не строится априори - это результат ограниченно рационального допущения и моделирования существующих неоклассических моделей. Он использовался для доказательства «неизбежности сговора» Хью Диксона в случае, для которого неоклассическая версия модели не предсказывает сговор. Здесь спрос растет, как и в случае с товарами Веблена , покупатели акций с ошибкой «горячей руки», предпочитающие покупать более успешные акции и продавать менее успешные, или среди коротких трейдеров во время короткого сжатия, как это произошло при сговоре группы WallStreetBets с целью поднять курс акций GameStop в 2021 году .

Количественные показатели, полученные из теории информации, использовались в нескольких работах эконофизика Аурелио Ф. Баривьера и соавторов для оценки степени информационной эффективности фондовых рынков. Зунино и др. использовать инновационный статистический инструмент в финансовой литературе: плоскость причинности сложности-энтропии. Это декартово представление устанавливает рейтинг эффективности различных рынков и выделяет разную динамику рынка облигаций. Было обнаружено, что в более развитых странах фондовые рынки имеют более высокую энтропию и меньшую сложность, в то время как рынки развивающихся стран имеют более низкую энтропию и более высокую сложность. Более того, авторы приходят к выводу, что классификация, полученная из плоскости причинно-следственной связи сложности и энтропии, согласуется с квалификациями, присвоенными крупными рейтинговыми компаниями суверенным инструментам. Аналогичное исследование, разработанное Bariviera et al. исследовать взаимосвязь между кредитными рейтингами и информационной эффективностью выборки корпоративных облигаций нефтяных и энергетических компаний США, используя также плоскость причинно-следственной связи сложности-энтропии. Они считают, что эта классификация соответствует кредитным рейтингам, присвоенным Moody's.

Еще один хороший пример - теория случайных матриц , которую можно использовать для выявления шума в матрицах финансовой корреляции. В одной статье утверждается, что этот метод может улучшить производительность портфелей, например, при его оптимизации .

Однако существуют различные другие инструменты из физики, которые использовались до сих пор, такие как гидродинамика , классическая механика и квантовая механика (включая так называемую классическую экономику , квантовую экономику и квантовые финансы ), а также формулировка интеграла по траекториям статистической механики. .

Концепция индекса экономической сложности , представленная физиком Сезаром А. Идальго и экономистом из Гарварда Рикардо Хаусманном и представленная в Обсерватории экономической сложности Массачусетского технологического института , была разработана в качестве инструмента прогнозирования экономического роста в «Атласе экономики» Гарвардской лаборатории роста. Сложность » .По оценкам Хаусманна и Идальго, ECI намного точнее предсказывает рост ВВП, чем традиционные меры управления Всемирного банка .

Есть также аналогии между теорией финансов и теорией диффузии . Например, уравнение Блэка-Шоулза для опциона ценообразования является диффузия - адвекция уравнение (см , однако для критики методологии Блэка-Шоулза). Теорию Блэка – Шоулза можно расширить, чтобы дать аналитическую теорию основных факторов экономической деятельности.

Влиять

Статьи по эконофизике публиковались в основном в журналах, посвященных физике и статистической механике, а не в ведущих экономических журналах. Некоторых экономистов из мейнстрима эта работа в целом не впечатлила. Другие экономисты, в том числе Мауро Галлегати , Стив Кин , Пол Ормерод и Алан Кирман, проявили больший интерес, но также подвергли критике некоторые тенденции в эконофизике.

Эконофизика оказывает определенное влияние на более прикладную область количественных финансов , масштабы и цели которой значительно отличаются от целей экономической теории. Различные эконофизики ввели модели колебаний цен в физику финансовых рынков или оригинальные точки зрения на устоявшиеся модели. Также в различных экономических данных было обнаружено несколько законов масштабирования.

Основные результаты

В настоящее время одним из основных результатов эконофизики является объяснение «толстых хвостов» в распределении многих видов финансовых данных как универсального самоподобного свойства масштабирования (т. Е. Масштабного инварианта на многих порядках величины данных), возникающего от тенденции отдельных рыночных конкурентов или их совокупности систематически и оптимально использовать преобладающие «микротенденции» (например, рост или падение цен). Эти «толстые хвосты» важны не только математически, потому что они включают в себя риски , которые, с одной стороны, могут быть очень небольшими, так что ими можно пренебречь, но которыми, с другой стороны, пренебречь нельзя. т.е. они никогда не могут быть экспоненциально крошечными, а вместо этого следуют измеримому алгебраически убывающему степенному закону, например, с вероятностью отказа только тогда, когда x является все более большой переменной в хвостовой области рассматриваемого распределения (т. е. ценовая статистика с гораздо большим чем 10 8 данных). Т.е. рассматриваемые события не являются просто «выбросами», они действительно должны приниматься во внимание и не могут быть «застрахованы». Похоже, что также играет роль то, что около изменения тенденции (например, от падения к повышению цен) наблюдаются типичные «панические реакции» агентов по продаже или покупке с алгебраически увеличивающимися скоростями и объемами сделок. «Толстые хвосты» наблюдаются и на товарных рынках .

Как и в квантовой теории поля, «толстые хвосты» могут быть получены сложными « непертурбативными » методами, в основном численными, поскольку они содержат отклонения от обычных гауссовских приближений , например теории Блэка – Шоулза . Однако «жирные хвосты» могут быть вызваны и другими явлениями, такими как случайное количество членов в центральной предельной теореме или любое количество других, неэконофизических моделей. Из-за сложности тестирования таких моделей в традиционном экономическом анализе им уделялось меньше внимания.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

  • Nature Physics Focus: Сложные сети в финансах, март 2013 г. Том 9 № 3, стр. 119–128
  • Марк Бьюкенен, что эконофизика когда-либо сделала для нас? , Природа 2013
  • Мартин Шубик и Эрик Смит, Руководство экономики предприятия , MIT Press, [1] MIT Press (2016)
  • Абергель, Ф., Аояма, Х., Чакрабарти, Б.К., Чакраборти, А., Део, Н., Райна, Д., Воденска, И. (ред.), Эконофизика и социофизика: недавний прогресс и будущие направления , [2 ] , Серия «Новые экономические окна», Springer (2017).
  • Анатолий Валерьевич Кондратенко. Физическое моделирование экономических систем. Классическая и квантовая экономика. Новосибирск, «Наука» (2005), ISBN  5-02-032479-5

Лекции

внешние ссылки