Эконофизика

Эконофизика — это неортодоксальная (в экономике) междисциплинарная область исследований, применяющая теории и методы, первоначально разработанные физиками , для решения проблем в экономике , обычно таких, как неопределенность или случайные процессы и нелинейная динамика . Некоторые из его применений к изучению финансовых рынков также были названы статистическими финансами, имея в виду их корни в статистической физике . 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 основоположников неоклассической экономической теории , бывший профессор экономики Йельского университета Ирвинг Фишер первоначально обучался у известного йельского физика , Джозайи Уилларда Гиббса . Точно так же Ян Тинберген , получивший первую Нобелевскую премию по экономике в 1969 году за разработку и применение динамических моделей для анализа экономических процессов, изучал физику вместе с Паулем Эренфестом в Лейденском университете . В частности, Тинберген разработал гравитационную модель международной торговли , которая стала рабочей лошадкой международной экономики .

Эконофизика была начата в середине 1990-х годов несколькими физиками, работавшими 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 физики, сначала чтобы попытаться сопоставить наборы финансовых данных, а затем объяснить больше. общеэкономические явления.

Одной из движущих сил эконофизики, возникшей в это время, было внезапное появление 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 неоднородных агентов и ситуаций, далеких от равновесия.

Термин «эконофизика» был придуман 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 появился в публикации его материалов в журнале Physica A 1996. Первое совещание по эконофизике было организовано в 1998 году в Будапеште Яношем Кертешем и Имре Кондором. Первая книга по эконофизике была написана Р. Н. Мантенья и Х. Э. Стэнли в 2000 году.

Почти регулярная серия встреч по этой теме включает: ECONOPHYS-KOLKATA (проводится в Калькутте и Дели), Коллоквиум по эконофизике, ESHIA/WEHIA.

В последние годы сетевая наука , в значительной степени опирающаяся на аналогии из статистической механики , стала применяться к изучению продуктивных систем. Так обстоит дело с работами, проделанными Институтом Санта-Фе Гарвардского технологического института. в рамках европейских финансируемых исследовательских проектов по прогнозированию финансовых кризисов и Обсерваторией экономической сложности

Если под «эконофизикой» понимать принцип применения статистической механики к экономическому анализу, а не к конкретной литературе или сети, то приоритет инноваций, вероятно, принадлежит Эммануэлю Фарджуну и Моше Мачоверу (1983). Их книга « Законы хаоса: вероятностный подход к политической экономии». предлагает решить (по их словам) проблему трансформации в политической экономии Маркса путем переосмысления соответствующих величин как случайных величин.

Если, с другой стороны, «эконофизика» пониматься как приложение физики к можно считать работы Леона Вальраса и Вильфредо Парето экономики, ее частью . Действительно, как показали Бруна Инграо и Джорджио Израэль, теория общего равновесия в экономике основана на физической концепции механического равновесия .

Эконофизика не имеет ничего общего с «подходом физических величин» к экономике, пропагандируемым Яном Стидманом и другими, связанными с неорикардианством . Известными эконофизиками являются Эммануэль Бакри, Джулио Боттацци, Жан-Филипп Бушо , Бикас К. Чакрабарти , Дж. Дойн Фармер , Диего Гарлашелли , Дирк Хелбинг , Янош Кертес , Фабрицио Лилло , Розарио Н. Мантенья, Маттео Марсили, Джозеф Л. МакКоли , Жан- Франсуа Мюзи, Энрико Скалас, Анджело Секки, Дидье Сорнетт , Х. Юджин Стэнли , Виктор Яковенко и И-Чэн Чжан. Особого внимания среди официальных курсов по эконофизике заслуживает тот, который на протяжении более десяти лет непрерывно предлагал Диего Гарлашелли на физическом факультете Лейденского университета .

Основные инструменты

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

Физические модели, применяемые в экономике, включают кинетическую теорию газа (называемую кинетическими моделями обмена рынков). ), модели перколяции , хаотические модели, разработанные для изучения остановки сердца, и модели с самоорганизующейся критичностью , а также другие модели, разработанные для прогнозирования землетрясений . Более того, были попытки использовать математическую теорию сложности и теорию информации , разработанные многими учёными, среди которых Мюррей Гелл-Манн и Клод Э. Шеннон соответственно.

Для потенциальных игр было показано, что равновесие, вызывающее возникновение, основанное на информации через информационную энтропию Шеннона, дает ту же меру равновесия ( меру Гиббса из статистической механики), что и стохастическое динамическое уравнение, которое представляет шумные решения, оба из которых основаны на ограниченных модели рациональности , используемые экономистами. Теорема о флуктуации-диссипации соединяет их, чтобы установить конкретное соответствие «температуры», «энтропии», «свободного потенциала/энергии» и других физических понятий экономической системе. Модель статистической механики не строится априори, а является результатом ограниченно рационального предположения и моделирования на основе существующих неоклассических моделей. Он был использован для доказательства результата Хью Диксона о «неизбежности сговора». в случае, когда неоклассическая версия модели не предсказывает сговор. Здесь спрос увеличивается, как и в случае с товарами Веблена , покупатели акций с заблуждением «горячей руки», предпочитающие покупать более успешные акции и продавать менее успешные. или среди коротких трейдеров во время короткого сжатия , как это произошло в случае WallStreetBets сговора группы с целью поднять цену акций GameStop в 2021 году . Нобелевский лауреат и основатель экспериментальной экономики Вернон Л. Смит использовал эконофизику для моделирования общительности посредством реализации идей гуманомики. Там шумное принятие решений и параметры взаимодействия, которые облегчают реакцию социальных действий в виде вознаграждения и наказания, приводят к моделям спинового стекла, идентичным моделям в физике.

Кванторы, полученные из теории информации , использовались в нескольких статьях эконофизика Аурелио Ф. Баривьеры и его соавторов для оценки степени информационной эффективности фондовых рынков. Зунино и др. использовать инновационный статистический инструмент из финансовой литературы: плоскость причинности сложности-энтропии. Это декартово представление устанавливает рейтинг эффективности различных рынков и различает различную динамику рынка облигаций. Было обнаружено, что более развитые страны имеют фондовые рынки с более высокой энтропией и меньшей сложностью, в то время как рынки развивающихся стран имеют более низкую энтропию и более высокую сложность. Более того, авторы приходят к выводу, что классификация, полученная на основе плоскости причинно-следственной связи сложности и энтропии, соответствует квалификации, присвоенной крупными рейтинговыми компаниями суверенным инструментам. Аналогичное исследование, проведенное Bariviera et al. изучить взаимосвязь между кредитными рейтингами и информационной эффективностью выборки корпоративных облигаций нефтяных и энергетических компаний США, используя также плоскость причинно-следственной связи сложность-энтропия. Они считают, что эта классификация соответствует кредитным рейтингам, присвоенным Moody's.

Еще одним хорошим примером является теория случайных матриц , которую можно использовать для выявления шума в матрицах финансовых корреляций. В одной статье утверждается, что этот метод может улучшить эффективность портфелей, например, при его оптимизации .

Идеология эконофизики воплощается в новой вероятностной экономической теории и на ее основе в единой теории фондовых рынков.

Существуют также аналогии между теорией финансов и теорией диффузии . Например, уравнение Блэка-Шоулза для опционов ценообразования представляет собой уравнение диффузии - адвекции (см., однако, для критики методологии Блэка-Шоулза). Теорию Блэка-Шоулза можно расширить, чтобы создать аналитическую теорию основных факторов экономической деятельности.

Подполя

Различные другие инструменты физики, которые до сих пор использовались, такие как гидродинамика , классическая механика и квантовая механика (включая так называемую классическую экономику , квантовую экономику и квантовые финансы ), и Фейнмана – Каца . формула статистической механики

Статистическая механика

Основная статья: формула Фейнмана – Каца

Когда математик Марк Кац посетил лекцию Ричарда Фейнмана, он понял, что их работы пересекаются. Вместе они разработали новый подход к решению стохастических дифференциальных уравнений. Их подход используется для эффективного расчета решений уравнения Блэка-Шоулза для определения цены опционов на акции.

Квантовые финансы

Основная статья: Квантовые финансы

Квантовые статистические модели успешно применялись в сфере финансов несколькими группами эконофизиков, используя разные подходы, но причина их успеха не может быть связана с квантовыми аналогиями.

Квантовая экономика

В редакционной статье первого номера журнала «Квантовая экономика и финансы» говорится: «Квантовая экономика и финансы — это применение вероятности, основанной на проективной геометрии, также известной как квантовая вероятность, для моделирования в экономике и финансах. Она опирается на смежные области, такие как квантовое познание, квантовая теория игр, квантовые вычисления и квантовая физика». В своей обзорной статье в том же номере Дэвид Оррелл описывает, как неоклассическая экономика извлекла выгоду из концепций классической механики , и тем не менее концепции квантовой механики «по-видимому, оставили экономику нетронутой». Он рассматривает различные направления квантовой экономики, некоторые из которых, как он отмечает, противоречивы, останавливаясь на том, что «квантовая экономика поэтому должна взять другой лист из книги квантовой физики, приняв квантовые методы не потому, что они кажутся естественными или элегантными или предварительно одобрены каким-то высшим авторитетом или имеют сходство с чем-то другим, но потому, что они полезным образом отражают самые основные свойства того, что изучается».

Основные результаты

Эконофизика оказывает определенное влияние на более прикладную область количественных финансов , объем и цели которой существенно отличаются от целей экономической теории. Различные эконофизики представили модели колебаний цен в физике финансовых рынков или оригинальные точки зрения на устоявшиеся модели.

В настоящее время одним из основных результатов эконофизики является объяснение «толстых хвостов» в распределении многих видов финансовых данных как универсального свойства самоподобного масштабирования (т.е. масштаба, инвариантного на многие порядки величины в данных). возникающий в результате тенденции отдельных конкурентов рынка или их совокупности систематически и оптимально использовать преобладающие «микротенденции» (например, рост или падение цен). Эти «жирные хвосты» важны не только математически, поскольку они включают в себя риски , которые, с одной стороны, могут быть очень малы, так что ими можно пренебречь, но которые, с другой стороны, вовсе не являются незначительными. т. е. их никогда нельзя сделать экспоненциально маленькими, а вместо этого следовать измеримому алгебраически убывающему степенному закону, например, с вероятностью отказа всего $P\propto x^{-4}\,,$ где x — все более большая переменная в хвостовой области рассматриваемого распределения (т. е. статистика цен с намного более чем 10 ⁸ данные). Т.е. рассматриваемые события не являются просто «выбросами», а действительно должны быть учтены и не могут быть «застрахованы». Видимо, играет роль и то, что при смене тенденции (например, от падения цен к росту) возникают типичные «панические реакции» продавцов или покупателей с алгебраически возрастающими скоростью и объемами сделок.

Как и в квантовой теории поля, «толстые хвосты» могут быть получены сложными « непертурбативными » методами, главным образом численными, поскольку они содержат отклонения от обычных гауссовых приближений , например теории Блэка–Шоулза . Однако «толстые 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 им уделяется меньше внимания в традиционном экономическом анализе.

Критика

В 2006 году экономисты Мауро Галлегати , Стив Кин , Томас Люкс и Пол Ормерод опубликовали критику эконофизики. Они ссылаются на важные эмпирические достижения, прежде всего в области финансов и промышленной экономики, но перечисляют четыре проблемы, связанные с работой в этой области: недостаточная осведомленность об экономической работе, сопротивление строгости, неуместная вера в универсальную эмпирическую регулярность и неподходящие модели.

См. также

• Конденсация Бозе – Эйнштейна (теория сетей)
• Потенциальная игра
• Экономика сложности
• Комплексная сеть
• Анализ колебаний без тренда
• Кинетические биржевые модели рынков
• Зависимость на дальнем расстоянии
• Теория сетей
• Сетевая наука
• Термоэкономика
• Квантовые финансы
• Модель Снейда

Дальнейшее чтение

• Эммануаль Фарджун и Моше Мачовер, Законы хаоса: вероятностный подход к политической экономии , Verso (Лондон, 1983). ISBN   0 86091 768 1
• Филип Мировски , Больше тепла, чем света - экономика как социальная физика, физика как экономика природы , издательство Кембриджского университета (Кембридж, Великобритания, 1989)
• Розарио Н. Мантенья , Х. Юджин Стэнли , Введение в эконофизику: корреляции и сложность в финансах , издательство Кембриджского университета (Кембридж, Великобритания, 1999)
• Бертран Ренер , Модели спекуляций - исследование в области наблюдательной эконофизики , издательство Кембриджского университета (Кембридж, Великобритания, 2002 г.)
• Джозеф МакКоли , Динамика рынков, эконофизика и финансы , издательство Кембриджского университета (Кембридж, Великобритания, 2004 г.)
• Сурья Ю. , Ситунгкир Х. , Дахлан Р.М., Хариади Ю., Суросо Р. (2004). Приложения физики в финансовом анализе . Ресурсы Bina MIPA. ISBN   9793073527
• Анатолий Владимирович Кондратенко. Физическое моделирование экономических систем. Классическая и квантовая экономика. Новосибирск, Наука (2005), ISBN   5-02-032479-5
• Арнаб Чаттерджи, Судхакар Ярлагадда, Бикас К. Чакрабарти , Эконофизика распределения богатства , Springer-Verlag Italia (Милан, 2005 г.)
• Бикас К. Чакрабарти , Анирбан Чакраборти, Арнаб Чаттерджи, Эконофизика и социофизика: тенденции и перспективы , Wiley-VCH, Берлин (2006)
• Ситабхра Синха, Арнаб Чаттерджи, Анирбан Чакраборти, Бикас К. Чакрабарти . Эконофизика: Введение , Wiley-VCH (2010).
• Убальдо Гарибальди и Энрико Скалас, Финитарные вероятностные методы в эконофизике , Издательство Кембриджского университета (Кембридж, Великобритания, 2010) .
• Марк Бьюкенен, Что когда-либо сделала для нас эконофизика? , Природа 2013
• Физика природы Основной вопрос: Комплексные сети в финансах, март 2013 г., том 9, № 3, стр. 119–128.
• Мартин Шубик и Эрик Смит, Руководство экономикой 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: последние достижения и будущие направления , [2 ] , Серия «Новые экономические окна», Springer (2017).
• Марсело Бирро Рибейро, Динамика распределения доходов в экономических системах: эконофизический подход , Cambridge University Press (Кембридж, Великобритания, 2020) .
• Макс Гринберг и Х. Оливер Гао, «Двадцать пять лет моделирования случайного обмена активами» [3] European Physical Journal B, vol. 97 ст. 69 (2024).

Внешние ссылки

• Неизбежно ли неравенство?; Scientific American, ноябрь 2019 г.
• Когда физика стала недисциплинированной (и отцы эконофизики): диссертация Кембриджского университета (2018)
• Конференция, посвященная 25-летию книги Фарджуна и Мачовера
• Эконофизический коллоквиум

Лекции

• Экономические колебания и статистическая физика: количественная оценка чрезвычайно редких и гораздо менее редких событий, Юджин Стэнли , Videolectures.net
• Приложения статистической физики для понимания сложных систем, Юджин Стэнли , Videolectures.net
• Финансовые пузыри, пузыри недвижимости, пузыри деривативов и финансово-экономический кризис, Дидье Сорнетт , Videolectures.net
• Финансовые кризисы и управление рисками, Дидье Сорнетт , Videolectures.net
• Проблема с пузырем: как физика может количественно оценить крах фондового рынка , Тобиас Прейс , Серия онлайн-лекций Physics World. Архивировано 30 декабря 2011 г. на Wayback Machine.