数量化投资理论与技术.ppt
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1、数量化投资理论与技术Theory and Technology of Quantitative Investment,张金林 博士 教授,金融学院金融工程系,2010-10-6,2,内容提要,引言数量化投资理论现代金融理论的数量化数量化投资及其产品数量化投资技术估值与选股资产配置与组合优化基于指数预测的时机选择基于行为金融的投资策略程序化交易及算法交易绩效评价技术数量化投资在中国的应用,2010-10-6,3,引 言,2010-10-6,4,投资投资、理财与投机:品种与方式 基本分析与技术分析传统投资与数量化投资投资管理目标设计与调整资产配置:投资组合及其优化效率评价:风险与收益,投资及其管理
2、(Investment and management)?,2010-10-6,5,理财曲线,投资曲线,投资曲线与理财曲线,银行存款,2010-10-6,6,投资理财“战胜”通货膨胀,只有“战胜”通货膨胀,才能使您的财富保值,乃至不断增值。投资理财就是我们寻求的秘密武器,长期来看,如果您的资产收益率超过通胀率,您的资产才能确保安然无恙。,2010-10-6,7,青年期 20-30岁,有能力承担较高风险配置较高比例的流动性好的风险类产品较少配置债券类产品,壮年期30-50岁,现金流充足,财务负担增加考虑中长期(3年以上)投资风险类产品 债券类产品保持流动性,老年期50岁以后,控制风险为首要目标 配
3、置较高比例债券类产品 较少比例投资周期在3年以上的风险产品,不同人生阶段,不同投资组合,2010-10-6,8,投资“魔戒”:贪婪和恐惧,在投资过程中,您会发现,坚持一个长期的投资计划相当不容易。这源于人类的两大情绪:恐惧和贪婪。市场下跌的时候,哀声一片,害怕亏钱的心理往往会让您改变长期投资计划;市场飙升时,似乎人人都能一夜暴富,贪婪的心理可能会驱使您为了追求更多的收益而承担过高的风险。,2010-10-6,9,投资管理发展趋势:技术优化,降低运作成本,提升竞争优势,以更好的业绩回报投资者,这是投资管理永恒的主题。2005年股改以来,随着我国资本市场市值的迅速扩大、上市公司数量的急剧增加,以及
4、QDII陆续出海,如何在众多的境内外上市公司中迅速、有效地选择投资目标,降低调研和投资成本,更科学地分配规模庞大的资产,成为机构投资者面对的新问题。因此,投资管理技术优化迫在眉睫。,2010-10-6,10,数量化投资(Quantitative Investment)?,数量化投资在基金、保险资产、QFII、QDII等机构投资者中的应用大大增加,在基本面投资的基础上应用数量化策略,成为投资经理共同关心的问题。数量化投资技术覆盖投资的全部流程,从量化选股、资产配置、组合优化、交易执行,到风险控制、绩效评估等环节都可以看到量化投资技术的身影;越来越多的投资经理也在采用计算机模型来选股、择时、构建组
5、合、优化组合、风险管理等,以此来提高投资收益。数量化投资技术正成为投资领域发展的新趋势。,2010-10-6,11,一、数量化投资理论,2010-10-6,12,1.现代金融理论的数量化历程,现代金融理论是随着金融市场的发展而不断成熟起来的,其显著的特征是不断在金融经济学中引入数量化的理论与方法,用它们来研究金融风险防范与控制、资本市场的运营、资本资产的结构与定价。以EMH为基础,通过运用各种数理工具,已建立起了一套比较完整的体系,形成了一门新的学科,称为“金融数学”(Mathematics of Finance)。,2010-10-6,13,1.1 二十世纪5060 年代,Markowitz
6、于1952年建立的均值方差模型,第一次把数理工具引入金融研究。在Markowitz工作的基础上,Sharpe(1964)、Litner(1965)、Mossin(1966)研究了资产价格的均衡结构,导出了资本资产定价模型(Capital Asset Pricing Model,CAPM),已成为度量证券风险基本的数量化模型。随后,CAPM 形成了度量金融投资领域投资绩效的理论基础。Samuelson(1965)与Fama(1965)的有效市场假说(EMH),EMH 构成了60 年代以来证券理论研究的基石。,2010-10-6,14,1.2 二十世纪7080 年代,20世纪70年代,随着金融创新
7、的不断进行,衍生产品的定价成为理论研究的重点。1973年,BlackScholes建立了期权定价模型,实现了金融理论的又一大突破。该模型迅速被运用于金融实践,使金融创新工具的品种和数量迅速增多,金融市场创新得到空前规模的发展。此后,Ross(1976)建立了套利定价理论(Arbitrage Pricing Theory,APT)。在投资实务中,多因素定价(选股)模型可以看作是APT理论最典型的代表。,2010-10-6,15,1.3 二十世纪8090 年代,二十世纪80年代,金融创新进入鼎盛时期,诞生了所谓的“国际金融市场四大发明”,即票据发行便利(NIFs)、互换交易、期权交易和远期利率协议
8、。金融理论的一个新概念“金融工程”也诞生了。随后,金融工程作为一个新的学科从金融学独立出来。20世纪90年代以来风险管理是对金融机构管理的中心论题。最著名的风险管理数学模型是VaR 模型,这种方法已被全球各主要的银行、公司及金融监管机构所接受,并成为最重要的金融风险管理方法之一。股票市场一系列经验研究发现了与有效市场理论不相符合的“异常现象(Anoma1ies)”,例如,日历效应、股权溢价之谜、期权微笑、封闭式基金折溢价之谜、小盘股效应等等。面对这一系列金融市场的异常现象,研究者放松“理性”的严格假设,吸收心理学的研究成果,研究股票市场投资者行为、价格形成机制与价格表现特征,形成了具有重要影响
9、力的学术流派行为金融学。,2010-10-6,16,1.4 二十世纪90 年代末以来,非线性科学的研究方法和理论,极大地丰富了金融科学数量化的手段和方法论的研究。不仅在金融理论研究方面开辟了崭新的非线性范式的研究领域,而且在金融实践和金融经验上也取得累累硕果。Doyne Farmer(多因法默)和Norman Packard(诺曼帕卡德)不仅在系统地表述混沌理论的结构方面做出了主要贡献,而且还使用不同的方法,比如,遗传算法、决策树、神经网络和其他非线性回归方法等建立数理模型。非线性科学的研究方法和理论,为数量化投资理论提供了最有力的研究武器。,2010-10-6,17,2.数量化投资及其产品,
10、2.1 数量化投资的起源数量化投资策略从20 世纪70 年代开始兴起,以1971年美国富国银行(Wells Fargo)发行跟踪纽约证券交易所1500 只股票的指数基金为标志。特别是最近30 年来,随着计算机处理能力的提高,我们看到越来越多的物理学家和数学家被华尔街雇佣,基金经理也开始依靠电脑技术来分析、评估、筛选股票。数量化投资的应用产品主要包括对冲基金、指数基金和量化共同基金。数量化投资产品的发展历程:对冲基金率先破壳,而指数基金紧随其后,到现在的量化共同基金的稳健发展。,2010-10-6,18,对冲基金 hedge fund 是投资基金的一种形式,属于免责市场(exempt marke
11、t)产品。对冲基金采用各种交易手段(如卖空、杠杆操作、程序交易、互换交易、套利交易、衍生品种等)进行对冲、换位、套头、套期来赚取巨额利润。对冲基金大多数都是采用数量化的分析工具盒方法进行资产的筛选和交易。进入21 世纪之后,计算机技术的飞速发展,为数量化投资提供了更为良好的平台。,2010-10-6,19,2.2 数量化投资的深度分析,文艺复兴科技公司(Renaissance Technologies)的詹姆斯.西蒙斯()是华尔街最成功的对冲基金经理之一,他是纽约州立大学石溪分校数学系的前系主任,率领一批数学家、物理学家和统计学家,运用数量化的方法进行投资,在华尔街获得巨大成功。西蒙斯的基金自
12、1988 年后年收益率达到35%,超过了巴菲特。西蒙斯对其投资方法刻意保密。迄今为止人们只知道,他的大奖章基金的赚钱方法是:针对不同市场设计数量化的投资管理模型,并在全球各种市场上进行短线交易。,2010-10-6,20,不是“黑盒子”,数量化投资是基于对市场深入理解而形成的合乎逻辑的投资理念和投资方法。有一套规范而透明的做法,并采用科学、公正而理性的方法对市场进行研究并制定适应市场状况的投资模型和投资策略,并不断进行调整和优化。海外数量化投资的经验是数量化投资模型90%考虑的是基于基本面因素,同时考虑市场因素、技术因素等。数量化投资是基于市场非有效的或弱有效理论的一种主动型投资策略。基金经理
13、可以通过对个股、行业及市场的驱动因素进行分析研究,建立最优的投资组合,试图战胜市场从而获取超额收益。数量化主动投资策略以正确的投资理念为根本,通过基本面分析,以全市场的广度、多维度的深度视角扫描投资机会,在中国市场的应用将更显其优势。,2010-10-6,21,投资模型不是一切,数量化投资不是靠一个投资模型就能一劳永逸,也不是使用一个模型就能解决一切问题,更不是一个模型就能胜任任何市场状况。数量化投资模型只是一种工具、一种方法、一种手段去实现成熟而有效的投资理念,并不断因应投资理念的变化、市场状况的变化而进行修正、改善和优化。我们需要建立很多的数量化模型,比如选股模型、行业配置模型、择时模型、
14、交易模型、风险管理模型及资产配置模型等等。同时,数量化投资模型都必须经历不断的跟踪检验、优化、实证等等过程。我们知道数量化投资是一个不断改进的过程,数量化投资中最重要的就是投资者的投资思想,包括对投资的理解、理念、经验,所以模型都是建立在这些投资思想上。量化只是一种方式和工具,正是采用这种工具和方法来获取经验或者检验经验。,2010-10-6,22,捕获大概率,数量化投资模型着重考虑对资产未来收益的估计和辨别,而且主要包括对个股、行业等估计的准确性。在确定投资品种后,数量化投资策略需要考虑具体的交易策略和风险控制策略等方面。较好的交易策略能最大程度的降低交易成本(包括佣金、税费及冲击成本等)。
15、交易策略主要解决的是冲击成本问题。数量化投资需要综合考虑资产的鉴别(个股选择、行业配置、资产配置等)、交易(包括择时)和风控(包括对风险收益的平衡等)等方面因素,寻找到成功概率最大的投资组合,达到收益最大化。,2010-10-6,23,2.3 数量化基金(Quantitative Funds or Quant Funds),Bloomberg 认为数量化基金通过数理统计分析,选择那些未来回报可能会超越基准的证券进行投资,以期获取超越指数基金的收益。Lipper认为数量化基金的投资行为较少考虑公司的具体商业操作,而更多的考虑公司股票在市场上的表现。Investopedia认为,基于量化方法选股的
16、投资基金即为数量化基金。它通过计算机模型判断某个投资行为是否具有吸引力。其最终的买卖决策完全依赖于数量化模型。Profitfund认为数量化基金通常会对市场行为建立计算机化的统计模型,基于数理统计分析对组合进行管理。可以看出,Bloomberg和Lipper的定义相对比较广义,只是强调在投资的过程中使用了数量化方法;而Investopedia和Profitfund的定义相对狭义,除了强调投资过程中使用数量化方法外,还强调投资决策是定量化的。,2010-10-6,24,数量化基金的发展,2010-10-6,25,二、数量化投资技术,2010-10-6,26,一个典型的投资流程,2010-10-6
17、,27,1.估值与选股,公司估值方法是上市公司基本面分析的重要利器,在“基本面决定价值,价值决定价格”基本逻辑下,通过比较公司估值方法得出的公司股票理论价格与市场价格的差异,判断股票的市场价格是否被高估或者低估,从而寻找出被价值低估或价值被高估的股票,指导投资者具体投资行为,如买入、卖出或继续持有。公司估值方法主要分两大类,一类为相对估值法,特点是主要采用乘数方法,较为简便,如PE估值法、PB估值法、PEG估值法、PS 估值法、PSG估值法、EV/EBITDA估值法等。另一类为绝对估值法,特点是主要采用折现方法,较为复杂,如现金流量折现方法等。,2010-10-6,28,估值模型的体系,201
18、0-10-6,29,1.1 相对估值模型,相对比较估值法是寻找可比较资产,根据某个共同的变量,如收入、现金流、帐面价值或者销售收入,通过可比较资产的价值来估计标的资产的价值,包括PE估值法、PB估值法、PS估值法、PEG估值法、PSG估值法、EV/EBITDA估值法等。相对比较法是人们采用最为广泛的股票估值方法,但是这种估值方法缺乏明确的理论基础。股票定价与经济、政治、文化、资金供求状况甚至人们的心理因素息息相关,不同国家、不同公司间的股票并不具备充分的可比基础。每一种相对估值法都有其一定的应用范围,并不是适用于所有类型的上市公司。,2010-10-6,30,相对估值法的适用范围,2010-1
19、0-6,31,1.2 绝对估值模型,绝对估值法(折现方法)一直被认为是“理论虽完美,但实用性不佳”,主要因为:一是中国上市公司相关的基础数据比较缺乏,取得准确的模型参数比较困难。二是中国上市公司的流通股不到总股本1/3,与产生于发达国家的估值模型中全流通的基本假设不符。2005 年以来,中国股权分置问题开始分步骤解决。股权分置问题解决后,未来全流通背景下的中国上市公司价值通过绝对估值法来估计价值的可靠性上升,进一步推动了投资者,尤其是机构投资者对绝对估值法的关注。,2010-10-6,32,1.2.1 股利折现模型(DDM),股利折现模型是对股权资本进行估值的基本模型,该模型假设股票价值是预期
20、股利的现值。投资者购买股票,通常期望获得两种现金流,持有股票期间的股利和持有股票期末的预期股票价格。由于持有期期末股票的预期价格是由股票未来股利决定的,所以股票当前价值应等于无限期股利的现值。,2010-10-6,33,1.2.2 股权自由现金流模型(FCFE),公司股权资本投资者拥有的是对该公司产生的现金流的剩余要求权,即他们拥有公司在履行了包括偿还债务在内的所有财务义务和满足了再投资需要之后的全部剩余现金流。公司每年不仅需要偿还一定的利息或本息,同时还要为其今后的发展而维护现有的资产、购置新的资产,当将所有这些费用从现金流收入中扣除之后,剩余的现金流就是股权自由现金流。股权自由现金流的计算
21、公式为:FCFE=净收益+折旧资本性支出营运资本追加额债务本金偿还+新发行债券,2010-10-6,34,1.2.3 公司自由现金流模型(FCFF),公司的全部价值属于公司各种权利要求者。这些权利要求者主要包括股权资本投资者、债券持有者和优先股股东。因此,公司自由现金流是所有这些权利要求者的现金流的总和。FCFF=股权自由现金流+利息费用(1税率)+债券本金归还新发行的债券+优先股股利。,2010-10-6,35,1.3 数量化选股,在不断创新、券种繁多选择越来越艰难的资本市场,我们希望理解纷繁复杂的市场数据背后的规律与意义,希望通过用量化手段、结合基本面研究相融合的方法为投资标的价值的判断、
22、券种的选择进行相关的实证分析,通过长期的跟踪与持续不懈的研究,挖掘资本市场的运行规律,构建真正适合中国资本市场的数量化选股策略。,2010-10-6,36,量化选股的方法体系,2010-10-6,37,1.3.1 基本面选股方法,1)指标的筛选首先,传统财务理论中对于股票价值的分析最常用的是股利贴现模型,该模型通过对股票现在以及将来股利的变化对股票的盈利能力以及相应的内在价值作出分析和判断。公式含义为:公司价值与分红比率、当前的每股收益、公司业绩的增长率、以及资本成本(或折现率)有关。用增长率的经济模型可以得到影响增长率的因素为利润留存比率和净资产收益率;净资产收益率(ROE)又决定于营业利润
23、率、资产周转率、财务杠杆乘数;资本成本可以用根据CAPM定价模型计算。,2010-10-6,38,其次,大量基于传统财务理论的研究认为,股票的净值和市值比对于股票价格有很大的影响。因此,每股净资产、每股公积金、每股未分配利润作为要素定价投资理念(资产、盈利能力和利润增长率)中代表公司本身的资产指标,也加入到指标体系中。再次,自由现金流量模型是由自由现金流替代股利的现金流折现方法。因此将现金流指标纳入指标体系。最后,虽然流动比率和速动比率没有在各种估值模型中涉及,但其关系到企业的变现能力,所以在构建指标体系时,将其保留。,2010-10-6,39,2010-10-6,40,2)建模方法根据公司财
24、务理论和估值理论,我们得出了公司估值的大致影响因子,接着可以使用结构模型和统计模型建立因子与股价之间的联系。结构模型给出股票的收益和某些特定变量之间的关系,这些变量包括股票基本面变量、市场相关变量等。由于结构模型可以将特定的变量和因子联系起来,具有直观意义,所以实际工作者往往更倾向于使用结构模型。众多的国际投资大师都倾向于使用此类模型,选择他们的投资标的。统计模型指的是用统计方法提取出因子所建立的模型,这是经济学家们更加倾向于使用的建模方法,因为这种方法在建模以前不需要先验知识,可以通过建立统计模型来检验市场有效性的各种假设,也可以检验CAPM模型的有效性等等。,2010-10-6,41,图7
25、 投资大师的选股方法,2010-10-6,42,1.3.2 动量反转选股方法,动量反转策略可以追溯到有效市场理论的起源。学术界对有效市场假说的检验分为两类:一是股价收益率分布的检验;二是市场有效性的检验。正是对市场弱式有效的检验产生了动量反转策略。股票价格的变动方式有两类很重要的模式,即动量效应和反转效应。动量效应(Momentum Effect)指的是投资策略或组合的持有期业绩方向和形成期业绩方向一致的股价波动现象;而反转效应(Contrarian Effect)则指的是投资策略或组合的持有期业绩方向和形成期业绩方向相反的股价波动现象。,2010-10-6,43,对于动量和反转效应,学术界有
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