Прогнозирование доходности и волатильности финансовых инструментов при помощи систем нечеткого вывода и моделей ARMA-GARCH

Обложка

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе к задачам прогнозирования доходности и волатильности финансовых инструментов применяется модификация модели GARCH, основанная на системах нечеткого вывода (fuzzy inference system, FIS). Данная модификация позволяет учитывать асимметричность волатильности, использовать большое число нечетких кластеров, осуществлять мягкое переключение между кластерами и динамически адаптировать их структуру. Такой подход учитывает разное поведение волатильности при разных условиях. При использовании моделей вида FIS в системе может учитываться большое число влияющих факторов без необходимости явно включать их в модель. Также может оцениваться и динамически меняться степень влияния этих факторов. Для ряда доходности финансовых инструментов сначала строится модель ARMA. Затем на ее остатках калибруются параметры модели FIS-GARCH, которая в дальнейшем используется для прогноза волатильности. Исследовано более 35 выборок дневных котировок инструментов финансового рынка России. Среди рассмотренных сегментов рынка — фондовый, долговой и денежный. Расчеты показывают, что для некоторых типов временных рядов, в особенности для инструментов рынка акций, нечеткий подход дает результат, превосходящий стандартную модель авторегрессионной условной гетероскедастичности. На некоторых временных рядах нечеткие системы позволяют существенно повысить точность прогнозов (что подтверждается статистическими критериями), но в большом числе случаев ошибки прогнозирования при использовании нечетких систем и без них сопоставимы. Можно утверждать, что нечеткие системы, благодаря своим особенностям, имеют потенциал в прогнозировании доходности и волатильности на фондовом рынке.

Об авторах

В. А. Свиязов

ПАО «Сбербанк»

Email: v.sviyazov.96@gmail.com
Москва, Россия

Список литературы

  1. Пегат А. (2013). Нечеткое моделирование и управление. 2-е изд. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. [Пегат А. (2013). Fuzzy modeling and control. 2nd ed. Moscow: BINOM. Laboratorija znanii (in Russian).]
  2. Свиязов В. А. (2023). Существует ли эффект выходного дня: исследование российского фондового рынка с помощью нечетких систем // Экономический журнал Высшей школы экономики. Т. 27. № 3. С. 412–434. doi: 10.17323/1813-8691-2023-27-3-412-434 [Sviyazov V. A. (2023). Is there a weekend effect? Russian stock market research based on fuzzy systems. The HSE Economic Journal, 27, 3, 412–434. doi: 10.17323/1813-8691-2023-27-3-412-434 (in Russian).]
  3. Шведов А. С. (2018). Аппроксимация функций с помощью нейронных сетей и нечетких систем // Проблемы управления. № 1. С. 21–29. ISSN: 1819–3161. [Shvedov A. S. (2018). Functions approximation with neural networks and fuzzy systems. Control Sciences, 1, 21–29. ISSN: 1819–3161 (in Russian).]
  4. Angelov P. (2010). Evolving Takagi–Sugeno fuzzy systems from streaming data (eTS+). Evolving Intelligent Systems: Methodology and Applications, 21–50. doi: 10.1002/9780470569962.CH2
  5. Angelov P., Filev D. (2004). An approach to online identification of Takagi–Sugeno fuzzy models. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B (Cybernetics), 34, 1, 484–498. doi: 10.1109/TSMCB.2003.817053
  6. Baczyński M., Jayaram B. (2008). Fuzzy implications. Berlin, Heidelberg: Springer.
  7. Bollerslev T. (1986). Generalized autoregressive conditional heteroskedasticity. Journal of Econometrics, 31, 3, 307–327. ISSN: 0304-4076. doi: 10.1016/0304-4076 (86)90063-1
  8. Diebold F. X., Mariano R. S. (1995). Comparing predictive accuracy. Journal of Business and Economic Statistics, 13, 3, 253–263. ISSN: 15372707. doi: 10.1080/07350015.1995.10524599
  9. Engle R. F. (1982). Autoregressive conditional heteroscedasticity with estimates of the variance of United Kingdom inflation. Econometrica, 50, 4, 987–1007.
  10. Engle R. F., Ng V. K. (1993). Measuring and testing the impact of news on volatility. The Journal of Finance, 48, 5, 1749–1778. ISSN: 00221082, 15406261.
  11. Hung J. C. (2009). A fuzzy asymmetric GARCH model applied to stock markets. Information Sciences, 179, 22, 3930– 3943. ISSN: 0020-0255. doi: 10.1016/J.INS.2009.07.009
  12. Jagannathan R., Glosten L., Runkle D. (1993). On the relation between the expected value and the volatility of the nominal excess return on stocks. Journal of Finance, 48, 1779–1801. doi: 10.1111/j.1540-6261.1993.tb05128.x
  13. Kostenetskiy P., Chulkevich R., Kozyrev V. (2021). HPC resources of the Higher School of Economics. Journal of Physics: Conference Series, 1740, 1, 012050. doi: 10.1088/1742-6596/1740/1/012050
  14. Luna I., Ballini R. (2012). Adaptive fuzzy system to forecast financial time series volatility. Journal of Intelligent and Fuzzy Systems, 23, 27–38. doi: 10.3233/IFS-2012–0491
  15. Maciel L., Gomide F., Ballini R. (2013). Enhanced evolving participatory learning fuzzy modeling: An application for asset returns volatility forecasting. Evolving Systems, 5, 1–14. doi: 10.1007/s12530-013-9099-0
  16. Sentana E. (1995). Quadratic ARCH Models. The Review of Economic Studies, 62, 4, 639–661. ISSN: 00346527, 1467937X.
  17. Sugeno M., Kang G. (1988). Structure identification of fuzzy model. Fuzzy Sets and Systems, 28, 1, 15–33. ISSN: 0165-0114. doi: 10.1016/0165-0114 (88)90113-3
  18. Takagi T., Sugeno M. (1985). Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, SMC-15, 1, 116–132. doi: 10.1109/TSMC.1985.6313399
  19. Tan L., Wang S., Wang K. (2017). A new adaptive network-based fuzzy inference system with adaptive adjustment rules for stock market volatility forecasting. Information Processing Letters, 127, 32–36. doi: 10.1016/j.ipl.2017.06.012
  20. Thavaneswaran A., Liang Y., Zhu Z., Thulasiram Ruppa K. (2020). Novel data-driven fuzzy algorithmic volatility forecasting models with applications to algorithmic trading. 2020 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ–IEEE), 1–8. doi: 10.1109/FUZZ48607.2020.9177735
  21. Troiano L., Mejuto E., Kriplani P. (2017). An alternative estimation of market volatility based on fuzzy transform. IFSA-SCIS2017 — Joint 17th World Congress of International Fuzzy Systems Association and 9th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems, 1–6. doi: 10.1109/IFSA-SCIS.2017.8023316
  22. Tsay R. S. (2010). Analysis of Financial Time Series. 3rd ed. Hoboken (New Jersey): John Wiley & Sons.
  23. Zadeh L. (1965). Fuzzy sets. Information and Control, 8, 3, 338–353. ISSN: 0019-9958. doi: 10.1016/S0019-9958 (65)90241-X
  24. Zakoian J.-M. (1994). Threshold heteroskedastic models. Journal of Economic Dynamics and Control, 18, 5, 931–955. ISSN: 0165-1889. doi: 10.1016/0165-1889 (94)90039-6

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».