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研究突發(fā)事件---數(shù)學金融學的重要課題

2002-01-11 00:00 來源:沈致遠

  繼1997年東南亞金融危機后,1998年美國又發(fā)生了長期資本管理(LTCM)基金事件。兩者均由突發(fā)事件所引起,造成了震撼全球的金融危機。突發(fā)事件在金融領域中具有不容忽視的影響,它是數(shù)學金融學的一個重要課題。

  從LTCM事件談起

  1997年亞洲爆發(fā)了震撼全球的金融危機,至今仍余波蕩漾。究其根本原因,可說雖然是“冰凍三尺,非一日之寒”,而其直接原因卻在于美國的量子基金對泰國外行市場突然襲擊。1998年9月爆發(fā)的美國LTCM基金危機事件,震撼美國金融界,波及全世界,這一危機也是由于一個突發(fā)事件——俄羅斯政府宣布推遲償還短期國債券所觸發(fā)的。

  LTCM基金是于1993年建立的“對沖”(hedge)基金,資金額為35億美元,從事各種債券衍生物交易,由華爾街債券投資高手梅里韋瑟(J.W.Meriwether)主持。其合伙人中包括著名的數(shù)學金融學家斯科爾斯(M.S.Scholes)和默頓(R.C.Merton),他們參與建立的“期權定價公式”(即布萊克-斯科爾斯公式)為債券衍生物交易者廣泛應用。兩位因此獲得者1997年諾貝爾經濟學獎。LTCM基金的投資策略是根據數(shù)學金融學理論,建立模型,編制程序,運用計算機預測債券價格走向。具體做法是將各種債券歷年的價格輸入計算機,從中找出統(tǒng)計相關規(guī)律。投資者將債券分為兩類:第一類是美國的聯(lián)邦公券,由美國聯(lián)邦政府保證,幾乎沒有風險;第二類是企業(yè)或發(fā)展中國家征服發(fā)行的債券,風險較大。LTCM基金通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),兩類債券價格的波動基本同步,漲則齊漲,跌則齊跌,且通常兩者間保持一定的平均差價。當通過計算機發(fā)現(xiàn)個別債券的市價偏離平均值時,若及時買進或賣出,就可在價格回到平均值時賺取利潤。妙的是在一定范圍內,無論如何價格上漲或下跌,按這種方法投資都可以獲利。難怪LTCM基金在1994年3月至1997年12月的三年多中,資金增長高達300%.不僅其合伙人和投資者發(fā)了大財,各大銀行為能從中分一杯羹,也爭著借錢給他們,致使LTCM基金的運用資金與資本之比竟高達25:1.

  天有不測風云!1998年8月俄羅斯政府突然宣布推遲償還短期國債券,這一突發(fā)事件觸發(fā)了群起拋售第二類債券的狂潮,其價格直線下跌,而且很難找到買主。與此同時,投資者為了保本,紛紛尋求最安全的避風港,將巨額資金轉向購買美國政府擔保的聯(lián)邦公債。其價格一路飛升到歷史新高。這種情況與LTCM計算機所依據的兩類債券同步漲跌之統(tǒng)計規(guī)律剛好相反,原先的理論,模型和程序全都失靈。LTCM基金下錯了注而損失慘重。雪上加霜的是,他們不但未隨機應變及時撤出資金,而是對自己的理論模型過分自信,反而投入更多的資金以期反敗為勝。就這樣越陷越深。到9月下旬LTCM基金的虧損高達44%而瀕臨破產。其直接涉及金額為1000億美元,而間接牽連的金額竟高達10000億美元!如果任其倒閉,將引起連鎖反應,造成嚴重的信譽危機,后果不堪設想。

  由于LTCM基金虧損的金額過于龐大,而且涉及到兩位諾貝爾經濟學獎德主,這對數(shù)學金融的負面影響可想而知。華爾街有些人已在議論,開始懷疑數(shù)學金融學的使用性。有的甚至宣稱:永遠不向由數(shù)學金融學家主持的基金投資,數(shù)學金融學面臨挑戰(zhàn)。

  LTCM基金事件爆發(fā)以后,美國各報刊之報道,評論,分析連篇累牘,焦點集中在為什么過去如此靈驗的統(tǒng)計預測理論竟會突然失靈?多數(shù)人的共識是,布萊克-斯科爾斯理論本身并沒有錯,錯在將之應用于不適當?shù)臈l件下。本文作者之一在LTCM事件發(fā)生之前四個月著文分析基于隨機過程的預測理論,文中將隨機過程分為平穩(wěn)的,似穩(wěn)的以及非穩(wěn)的三類,明確指出:“第三類隨機過程是具有快變的或突變達的概率分布,可稱為‘非穩(wěn)隨機過程’。對于這種非穩(wěn)過程,概率分布實際上已失去意義,前述的基于概率分布的預測理論完全不適用,必須另辟途徑,這也可以從自然科學類似的情形中得到啟發(fā)。突變現(xiàn)象也存在于自然界中,……”此次正是俄羅斯政府宣布推遲償還短期國債券這一突發(fā)事件,導致了LTCM基金的統(tǒng)計預測理論失靈,而且遭受損失的并非LTCM基金一家,其他基金以及華爾街的一些大銀行和投資公司也都損失不貲。

  經典的布萊克‐\\\斯科爾斯公式

  布萊克‐\\\斯科爾斯公式可以認為是,一種在具有不確定性的債券市場中尋求無風險套利投資組合的理論。歐式期權定價的經典布萊克‐\\\斯科爾斯公式,基于由幾個方程組成的一個市場模型。其中,關于無風險債券價格的方程,只和利率r有關;而關于原生股票價格的方程,則除了與平均回報率b有關以外,還含有一個系數(shù)為σ的標準布朗運動的“微分”。當r,b,σ均為常數(shù)時,歐式買入期權(European call option)的價格θ就可以用精確的公式寫出來,這就是著名的布萊克‐\\\斯科爾斯公式。由此可以獲得相應的“套利”投資組合。布萊克‐\\\斯科爾斯公式自1973年發(fā)表以來,被投資者廣泛應用,由此而形成的布萊克‐\\\斯科爾斯理論成了期權投資理論的經典,促進了債券衍生物時常的蓬勃發(fā)展。有人甚至說。布萊克‐\\\斯科爾斯理論開辟了債券衍生物交易這個新行業(yè)。

  筆者以為,上述投資組合理論可稱為經典布萊克‐\\\斯科爾斯理論。它盡管在實踐中極為成功,但也有其局限性。應用時如不加注意,就會出問題。

  局限性之一:經典布萊克‐\\\斯科爾斯理論基于平穩(wěn)的完備的市場假設,即r,b,σ均為常數(shù),且σ>0,但在實際的市場中它們都不一定是常數(shù),而且很可能會有跳躍。

  局限性之二:經典布萊克‐\\\斯科爾斯理論假定所有投資者都是散戶,而實際的市場中大戶的影響不容忽視。特別是在不成熟的市場中,有時大戶具有決定性的操縱作用。量子基金在東南亞金融危機中扮演的角色即為一例。在這種情況下,b和σ均依賴于投資者的行為,原生股票價格的微分方程變?yōu)榉蔷性的。

  經典布萊克‐\\\斯科爾斯理論基于平穩(wěn)市場的假定,屬于“平穩(wěn)隨機過程”,在其適用條件下十分有效。事實上,期權投資者多年來一直在應用,LTCM基金也確實在過去三年多中賺了大錢。這次LTCM基金的失敗并非由于布萊克‐\\\斯科爾斯理論不對,而是因為突發(fā)事件襲來時,市場變得很不平穩(wěn),原來的“平穩(wěn)隨機過程變成了”非穩(wěn)隨機過程“。條件變了,原來的統(tǒng)計規(guī)律不再適用了。由此可見,突發(fā)事件可以使原本有效的統(tǒng)計規(guī)律在新的條件下失效。

  突發(fā)實件的機制

  研究突發(fā)事件首先必須弄清其機制。只有弄清了機制才能分析其前兆,研究預警的方法及因此之道。突發(fā)事件并不限于金融領域,也存在于自然界及技術領域中。而且各個不同領域中的突發(fā)事件具有一定的共性,按照其機制可大致分為以下兩大類。

  “能量”積累型 地震是典型的例子。地震的發(fā)生,是地殼中應力所積累的能量超過所能承受的臨界值后突然的釋放。積累的能量越多,地震的威力越大。此外,如火山爆發(fā)也屬于這一類型。如果將“能量”作廣義解釋,也可以推廣到社會經濟領域。泡沫經濟的破滅就可以看作是“能量”積累型,這里的“能量”就是被人為抬高的產業(yè)之虛假價值。這種虛假價值不斷積累,直至其經濟基礎無法承擔時,就會突然崩潰。積累的虛假價值越多,突發(fā)事件的威力就越大。日本泡沫經濟在1990年初崩潰后,至今已九年尚未恢復,其重要原因之一就是房地產所積累的虛假價值過分龐大之故。

  “放大”型 原子彈的爆發(fā)是典型的例子。在原子彈的裂變反應中,一個中子擊中鈾核使之分裂而釋放核能,同時放出二至傘個中子,這是一級反應。放出的中子再擊中鈾核產生二級反應,釋放更多的核能,放出更多的中子……。以此類推,釋放的核能及中子數(shù)均按反應級級數(shù)以指數(shù)放大,很快因起核爆炸。這是一種多級相聯(lián)的“級聯(lián)放大”,此外,放大電路中由于正反饋而造成的不穩(wěn)定性,以及非線性系統(tǒng)的“張弛”震蕩等也屬于“放大”型。這里正反饋的作用等效于級聯(lián)。在社會、經濟及金融等領域中也有類似的情形,例如企業(yè)間達的連鎖債務就有可能導致“級聯(lián)放大”,即由于一家倒閉而引起一系列債主的相繼倒閉,甚至可能觸發(fā)金融市場的崩潰。這次LTCM基金的危機,如果不是美國政府及時介入,促使15家大銀行注入35億美元解困,就很可因LTCM基金倒閉而引起“級聯(lián)放大”,造成整個金融界的信用危機。

  金融界還有一種常用的術語,即所謂“杠桿作用”(leverage)。杠桿作用愿意為以小力產生大力,此處指以小錢控制大錢。這也屬于“放大”類型。例如LTCM基金不僅大量利用銀行貸款造成極高的“運用資金與資本之比”,而且還利用期貨交易到交割時才需付款的規(guī)定,大做買空賣空的無本交易,使其利用“杠桿作用”投資所涉及的資金高達10000億美元的天文數(shù)字。一旦出問題,這種突發(fā)事件的震撼力是驚人的。

  金融突發(fā)事件之復雜性

  金融突發(fā)事件要比自然界的或技術的突發(fā)事件復雜得多,其復雜性表現(xiàn)在以下幾個方面。

  多因素性 對金融突發(fā)事件而言,除了金融諸因素外,還涉及到政治、經濟、軍事、社會、心理等多種因素。LTCM事件的起因本為經濟因素——俄羅斯政府宣布推遲償還短期債券,而俄羅斯經濟在世界經濟中所占分額甚少,之所以能掀起如此巨大風波,是因為心理因素的“放大”作用:投資者突然感受到第二類債券的高風險,競相拋售,才造成波及全球的金融風暴。可見心理因素不容忽視,必須將其計及。

  非線性 影響金融突發(fā)事件的不僅有多種因素,而且各個因素之間一般具有錯綜復雜的相互作用,即為非線性的關系。例如,大戶的動作會影響到市場及散戶的行為。用數(shù)學語言說就是:多種因素共同作用所產生的結果,并不等于各個因素分別作用時結果的線性疊加。突發(fā)事件的理論模型必須包含非線性項,這種非線性理論處理起來要比線性理論復雜得多。

  不確定性 金融現(xiàn)象一般都帶有不確定性,而突發(fā)事件尤甚。如何處理這種不確定性是研究突發(fā)事件的關鍵之一。例如,1998年8月間俄羅斯經濟已瀕臨破產邊緣,幾乎可以確定某種事件將會發(fā)生,但對于投資者更具有實用價值的是:到底會發(fā)生什么事件?在何時發(fā)生?這些具有較大的不確定性。

  由此可知,金融突發(fā)事件的機制不像自然界或技術領域中的那樣界限分明,往往具有綜合性。例如,1990年日本泡沫經濟的破滅,其機制固然是由于房地產等虛假價值的積累,但由此觸發(fā)的金融危機卻也包含著銀行等金融機構連鎖債務的級聯(lián)放大效應。

  預警方法

  對沖基金之“對沖”,其目的就在于利用“對沖”來避險(有人將hedge fund譯為“避險基金”)。具有諷刺意義的是,原本設計為避險的基金,竟因突發(fā)事件而造成震撼金融界的高風險。華爾街的大型債券公司和銀行都設有“風險管理部”,斯科爾斯和默頓都是LTCM基金“風險管理委員會”的成員,對突發(fā)事件作出預警是他們的職責,但在這次他們竟都未能作出預警。

  突發(fā)事件是“小概率”事件,基于傳統(tǒng)的平穩(wěn)隨機過程的預測理論完全不適用。這只要看一個簡單的例子就可以明白。在高速公路公路上駕駛汽車,想對突然發(fā)生的機械故障做出預警以防止車禍,傳統(tǒng)的平穩(wěn)隨機過程統(tǒng)計可能給出的信息是:每一百萬輛車在行駛過程中可能有三輛發(fā)生機械故障。這種統(tǒng)計規(guī)律雖然對保險公司制定保險率有用,但對預警根本無用。因為不知道你的車是否屬于這百萬分之三,就算知道是屬于這百萬分之三,你也不知道何時會發(fā)生故障。

  筆者認為,針對金融突發(fā)事件的上述特點,作預警應采用“多因素前兆法”。前面說過,在“能量”積累型的突發(fā)事件發(fā)生之前,必定有一個事先“能量”積累的過程;對“放大”型的突發(fā)事件而言,事先必定存在某種放大機制。因此在金融突發(fā)事件爆發(fā)之前,總有蛛絲馬跡的前兆。而且“能量”的積累越多,放大的倍數(shù)越高,前兆也就越明顯。采用這種方法對汽車之機械故障作出預警,應實時監(jiān)測其機械系統(tǒng)的運行狀態(tài),隨時發(fā)現(xiàn)溫度、噪音、振動,以及駕駛感覺等反常變化及時作出預警。當然,金融突發(fā)事件要比汽車機械故障復雜得多,影響的因素也多得多。為了作出預警,必須對多種因素進行實時監(jiān)測,特別應當“能量”的積累是否已接近其“臨界點”,是否已存在“一觸即發(fā)”的放大機制等危險前兆。如能做到這些,金融突發(fā)事件的預警應該是可能的。

  要實現(xiàn)預警,困難也很大。其一是計及多種因素的困難。計及的因素越多,模型就越復雜。而且由于非線性效應數(shù)學處理就更為困難。計及多種因素的突發(fā)事件之數(shù)學模型,很可能超越現(xiàn)有計算機的處理能力。但計算機的發(fā)展一日千里,今天不能的,明天就有可能。是否可以先簡后繁、先易后難?不妨先計及最重要的一些因素,以后再根據計算機技術的進展逐步擴充。

  其二是定量化的困難。有些因素,比如心理因素,應如何定量化,就很值得研究。心理是大腦中的活動,直接定量極為困難,但間接定量還是可能的。可以考慮采用“分類效用函數(shù)”來量化民眾的投資心理因素。為此,可以將投資者劃分為幾種不同的類型,如散戶和大戶,年輕的和年老的,保守型和冒險型等等,以便分別處理。然后,選用他們的一種典型投資行為作為代表其投資心理的“效用函數(shù)”,加以量化。這種方法如果運用得當,是可以在一定程度上定量地表示投資者的心理因素的。此外,盧卡斯(R.E.Lucas)的“理性預期”也是一種處理心理因素的方法。

  其三是報警靈敏度的困難。過分靈敏可能給出許多“狼來了”的虛警,欠靈敏則可能造成漏報。如何適當把握報警之“臨界值”?是否可以采用預警分級制和概率表示?

  有些人根本懷疑對金融突發(fā)事件做預警的可能性。對此不妨這樣來討論:你相信不相信金融事件具有因果性?如果答案是肯定的,那么金融突發(fā)事件就不會憑空發(fā)生,就應該有前兆可尋,預警的可能性應該是存在的,那么金融學就不是一門科學,預警當然也就談不上了。筆者相信因果律是普遍存在的,金融領域也不例外。

  因應之道

  研究金融突發(fā)事件的目的在于因應,因應可分為事先與事后兩種,這里主要討論事先的,因為事先防范可以減少損失。事先的因應之道應根據突發(fā)事件的機制:對于“能量”積累型的,可采用“可控釋放法”,即在控制下多次釋放小“能量”以避免突然一次釋放大“能量”。就近國務院下決心對某些存在嚴重問題的金融機構逐個進行整頓,就起到了可釋放“能量”的作用,這對防止金融突發(fā)事件是有益的。對于“放大”型的,可采用加入阻尼法,在核裂變反應中,常采用插入能吸收中子的鎘棒等辦法以減緩核反應。在由電感和電容所構成的振蕩電路中,加入電阻就可以對振蕩產生阻尼作用。在放大或控制電路中引入“負反饋”,也可起到阻尼作用。類似辦法可用于因應金融突發(fā)事件。例如:全球金融機構的計算機聯(lián)網固然有利于國際貿易但也使金融投資者易于興風作浪,他們可跨越國界幾乎瞬時地調撥幾十億美元進行投機,造成像1997年東南亞那樣的金融危機。最近美國有人提議:可以仿照對進出口貨物征收關稅那樣,對這種跨國巨額資金調撥收稅,這就是一種防止金融突發(fā)事件的阻尼作用。當然,阻尼不能過分否則就會阻礙資金正常流通,妨礙經濟的發(fā)展。更好的辦法是“選擇性阻尼”,即只對那些應予抑制的加以阻尼。這在技術領域中是有先例的,在金融領域中是否可行?值得考慮。

  研究突發(fā)事件對于數(shù)學金融而言,是一個新的領域。金融突發(fā)事件本身非常復雜,對之進行研究絕非易事。本文的目的是提出問題,引起大家的注意。同時也提出一些不成熟的意見,以起拋磚引玉,共同開展對這一重要課題的研究。還應該指出:這次LTCM基金事件引起的金融風暴表明,全世界的大金融機構的“風險管理部門”也未能對突發(fā)事件作出預警?梢娒鎸@一難題大家都站在同一起跑線上,這可以是我國進一步發(fā)展數(shù)學金融學的契機。

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