基于元胞自动机的人工金融市场及其仿真研究

第22卷第3期计算机仿真2005年3月文章编号:1006—9348(2005)03—0221—03

基于元胞自动机的人工金融市场及其仿真研究

孔建国1,叶玲平2,彭博1

(1.浙江大学计算机学院,浙江杭州310027;2.浙江工业大学化材学院,浙江杭州310014)摘要:该文通过对金融市场复杂性的分析,并基于元胞自动机和争当少数者模型提出了一个开放的金融预测模型。模型中的投资者相当于争当少数者模型里的agent,每个投资者都必须从初始时各自定义的策略集合中选择最成功的作为每一步的预测策略。同样,投资者也相仿于元胞自动机中的元胞,而选定的预测策略就作为元胞的局部规则,每个元胞都根据局部信息和局部规则做出估价。模型的最终预测值就是由数千个这样的投资者决定的。此模型是开放性的,因为可以通过扩充或重构其预测策略库来获得更精确的预测结果。数值实验显示,虽然策略库比较简单,但其预测的平均相对误差仅为1.73%。

关键词:金融预测;复杂性理论;元胞自动机;争当少数者模型

中图分类号:TP301文献标识码:A

AnArtificialFinancialMarketBased011Cellular

AutomataandItsSimulation

KONGJiao—gu01,YELing—pin92,PENGB01

(1.CollegeofComputerScience,ZhejiangUniversity,HangzhouZhejiang310027,China;

2.CollegeofChemicalandMaterialEngineering,ZhejiangUniversityofTechnology,HangzhouZhejiang310014,China)

ABSTRACT:ThispaperproposesanopenmodelforfinanceforecastbasedonCellularAutomata,MinorityGameandthecomplexityana/ysisoftSnancemarket.TheinvestorsinmodelareregaledastheagentsinMinorityGamewhichshouldse—lectthemostsuccessfulforecaststrategyeverysimulationtimestepfromthestrategysetsdefinedatthebeginning.AndalsotheyalemodeledascellsinCellular

Automate.Eachofthecellsworksoutestimatepricewithlocalinformationandmakestheselectedstrategyasitslocalnile.Thefinalforecastpriceofmodelisdeterminedbythousandsofsuchinvestors.ThemodelisopensinceitsforecaststrategylibraryCanbeextendedorreconstructedto8chievenltoreaccurateforecastresults.Thenumericalexperimentresultsshowthatthemeallforecastrelativeerroris1.73%evellwithasimplestrategieslibrary.KEYWORDS:Financeforecast;Complextheory;Cellularautomata;Minoritygalne

1引言

金融市场作为一个复杂系统,是由内部众多投资个体与机构,采用各自的投资策略进行博弈而形成的一个整体。影响金融市场的外部因素则众多,从政治经济到社会心理,无一不对金融市场产生各种微妙而深刻的影响。而预测金融市场的未来趋势,这是每个金融投机者孜孜以求的目标,目前受到广泛关注的复杂性研究也涉及到这方面的探索¨oJ。

长期以来,人们一直用旧经济学的理论方法来研究金融市场,认为每个投资者都是理性人,会在特定的条件下做出特定的决策。然而在实际的投资操作中,只有少数人能够做到完全理性。传统的还原论方法无法解决作为复杂系统的金融市场中的问题。元胞自动机“自下而上”的分析思路对

基金项目:国家自然科学基金(60103015)和浙江省回国留学人员启

动基金资助

收稿日期:2004—10—14

复杂性问题提出了独特的解决方法。随着元胞自动机的发展,其应用的领域也涉及到了对金融市场的分析引3。

本文采用元胞自动机这一理论框架,以争当少数者这一博弈论的基本模型作为其局部规则,建立了一个基于元胞自动机的人工金融市场,对该模型的仿真结果,进行统计分析,综合预测市场的演化趋势。

2金融市场的复杂性及元胞仿真

复杂性一般定义为:在由很多个子系统组成的巨系统中,子系统之间通过某种自组织过程而变得比处于某个环境中的热力学平衡态的系统更加有序,更加富有信息;而且整个系统具有完全不同于子系统的,也不能通过子系统的性质来预测的突现特性。而这种广泛存在于自然界和人类社会的复杂性同样也存在于复杂开放的金融市场中。金融市场拥有以千万计的投资者,他们的投资额度相差很大。其中没

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