JP2010003196A - Volatility estimation device, computer program thereof, and volatility estimation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヴォラティリティの推定装置、及びそのコンピュータプログラム、並びにヴォラティリティ推定方法に関するものである。 The present invention relates to a volatility estimation apparatus, a computer program thereof, and a volatility estimation method.
ヴォラティリティ(volatility)は、株価のような確率過程(ランダムプロセス)の変動状況を示す指標であり、各種オプションのような金融派生商品の適切な価格付けや、ポートフォリオの評価の作業、さらにはポートフォリオの最適化構築作業に必須のパラメータである。 Volatility is an indicator of the fluctuation status of a stochastic process (random process) such as stock prices, and is used to appropriately price financial derivatives such as various options, work to evaluate a portfolio, and even a portfolio It is an indispensable parameter for optimization construction work.
株価変動プロセスのような時系列の資産価格プロセスp(t)は、ブラック−ショールズモデルにおいては、下記伊藤過程によって表される。
上記式において、ヴォラティリティσは、理論上は、定数として与えられる。しかし、実際には、ヴォラティリティは定数ではなく、時間の関数である。したがって、観測データであるp(t)から、ヴォラティリティσを推定することが重要な問題となる。 In the above equation, the volatility σ is theoretically given as a constant. In reality, however, volatility is not a constant, but a function of time. Therefore, estimating the volatility σ from the observation data p (t) becomes an important problem.
従来のヴォラティリティの推定手法としては、ヴォラティリティの積分形(Integrated Volatility)を求めるものが一般的である。ヴォラティリティの積分形を求めれば、その積分形を微分することによって、スポット・ヴォラティリティ(spot volatility)を求めることができる。しかし、この方法で、スポット・ヴォラティリティを求めると、数値微分の演算が必要となるため、推定精度が低くなる。 As a conventional method for estimating volatility, a method for obtaining an integrated volatility is generally used. If the integral form of volatility is obtained, the spot volatility can be obtained by differentiating the integral form. However, when spot volatility is obtained by this method, calculation of numerical differentiation is required, and thus the estimation accuracy is lowered.
一方、スポット・ヴォラティリティを直接推定する方法も数学的には提案されているが、従来の手法では、コンピュータで演算した場合に、処理時間が非常に長くなり実際に用いることができなかった。
また、従来の手法では、観測データが一周期(例えば、オプションの満期までの期間)分得られた後でなければ、ヴォラティリティを推定することができず、リアルタイム性に欠けていた。
On the other hand, a method for directly estimating the spot volatility has been proposed mathematically. However, in the conventional method, when the calculation is performed by a computer, the processing time becomes very long and cannot be actually used.
In addition, according to the conventional method, the volatility cannot be estimated unless the observation data is obtained for one period (for example, the period until the expiration of the option), and the real-time property is lacking.
これに対し、本発明者他は、非特許文献1において、ヴォラティリティ(スポット・ヴォラティリティ)の推定を各時点においてほぼリアルタイムで行うことができるスキームを提案している。提案するスキームでは、演算量が少ないためリアルタイム性に優れ、しかも、比較的高精度で推定を行うことができる。
On the other hand, the present inventors have proposed a scheme capable of estimating volatility (spot volatility) in almost real time at each time point in Non-Patent
ここで、スポット・ヴォラティリティを推定する問題は、図7に示すように、1周期の観測区間[0,T]内の複数の観測点tk(0≦k≦N)における観測データX(tk)が与えられたときに、各観測点tkにおけるヴォラティリティを求めるものである。 Here, as shown in FIG. 7, the problem of estimating the spot volatility is the observation data X () at a plurality of observation points t k (0 ≦ k ≦ N) in one period of the observation interval [0, T]. When t k ) is given, the volatility at each observation point t k is obtained.
そして、非特許文献1において提案するヴォラティリティの推定式(推定スキーム)は、下記式の通りである。なお、下記式では、ヴォラティリティを、σに代えて、bで表している(以下、同様)。
上記式によれば、図8に示すように、ある観測点tkにおけるΔkX/Δtを、tk-M〜tk+Mの範囲のΔk+λX/Δt(−M≦λ≦M)で平滑化することにより、ヴォラティリティの推定誤差を最小化することができる。なお、非特許文献1では、Mの値(平滑化のウィンドウサイズ)を大きくすることによって、推定誤差を小さくできることをシミュレーションによって確認した結果も示している。
非特許文献1のヴォラティリティ推定スキームは、数学的(理論的)には成立しているが、このスキームを、実際の観測データに適用するには、更なる考慮が必要であることに、本発明者は思い至った。
Although the volatility estimation scheme of
すなわち、従来の推定スキームにおいては、観測データX(tk)は、伊藤過程によって示される確率過程p(t)そのものであると仮定している。
一方、実際の株価価格プロセスのような観測データX(tk)は、下記式のように高周波雑音(微細構造雑音;microstructure noise)Z(tk)によって乱されている。
On the other hand, the observation data X (t k ) as in the actual stock price process is disturbed by high-frequency noise (microstructure noise) Z (t k ) as shown in the following equation.
上記式のように、株価価格プロセスp(tk)等の観測データX(tk)は、常に、ノイズZ(tk)とともに観測される。
このノイズZ(tk)は、非常に高い周波数のランダムプロセスである。つまり、任意のkについて、Z(tk)は、独立(互いに無関係)である。
As the above formula, stock price process p (t k) or the like of the observation data X (t k) is always observed with noise Z (t k).
This noise Z (t k ) is a very high frequency random process. That is, for any k, Z (t k ) is independent (not related to each other).
このようなノイズZ(tk)を含む観測データX(tk)を、従来の推定スキームに適用すると、平滑化に用いる観測点数が増加すると、その分、ノイズZ(tk)が加算され、従来の推定スキームによって求められるヴォラティリティ推定値の誤差が増大することになる。
このため、従来の推定スキームを実際の観測データに適用することは困難である。
When such observation data X (t k ) including noise Z (t k ) is applied to a conventional estimation scheme, when the number of observation points used for smoothing increases, noise Z (t k ) is added accordingly. Therefore, the error of the volatility estimation value obtained by the conventional estimation scheme increases.
For this reason, it is difficult to apply the conventional estimation scheme to actual observation data.
そこで、本発明は、実際の株価プロセスのように、高周波雑音が存在するような状況においても、高周波雑音を除去してヴォラティリティ推定を行えるようにすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to eliminate the high-frequency noise and perform the volatility estimation even in a situation where high-frequency noise exists like an actual stock price process.
本発明は、ランダムプロセスにおける離散的な観測点(tk)での観測データ(X(tk))に基づいて、前記観測点(tk)におけるヴォラティリティを推定する装置であって、各観測点間の時間間隔(Δ)よりも微細な時間間隔の補助観測点(ti k)で観測された補助観測データ(X(ti k))を取得して記憶する補助観測データ記憶手段(31a)と、前記補助観測データ記憶手段(31a)から前記観測点(tk)近傍の補助観測データ(X(ti k))を取得し、取得した補助観測データ(X(ti k))によって前記観測点(tk)における観測データ(X(tk))を平滑化した平滑化観測データを算出する第1の演算手段(31c)と、第1の演算手段(31c)によって得られた各観測点(tk)の平滑化観測データを記憶する平滑化データ記憶手段(32a)と、前記平滑化データ記憶手段(32a)に記憶されている平滑化観測データを用いて、前記観測点(tk)におけるヴォラティリティを推定するための演算を行う第2の演算手段(32b,32c,32d)と、を備えていることを特徴とするヴォラティリティ推定装置である。 The present invention is an apparatus for estimating volatility at the observation point (t k ) based on observation data (X (t k )) at discrete observation points (t k ) in a random process, Auxiliary observation data storage means for acquiring and storing auxiliary observation data (X (t i k )) observed at auxiliary observation points (t i k ) with a time interval finer than the time interval (Δ) between observation points and (31a), said auxiliary observation data storing means acquires the observation point from (31a) (t k) near the auxiliary observation data (X (t i k)) , obtained auxiliary observation data (X (t i k )) By the first calculation means (31c) for calculating the smoothed observation data obtained by smoothing the observation data (X (t k )) at the observation point (t k ), and the first calculation means (31c). Record the smoothed observation data of each observation point (t k ) obtained. A smoothing data storage means (32a) for storing and a calculation for estimating the volatility at the observation point (t k ) using the smoothed observation data stored in the smoothing data storage means (32a) A volatility estimation device comprising: second calculation means (32b, 32c, 32d) for performing
上記本発明によれば、観測点間の時間間隔よりも微細な時間間隔の補助観測点で観測された補助観測データがあるため、観測点近傍の補助観測データを用いて、当該観測点の観測データを平滑化することが可能である。したがって、観測データに高周波雑音が含まれていても、高周波雑音を低減することができる。 According to the present invention, since there is auxiliary observation data observed at the auxiliary observation point with a time interval finer than the time interval between the observation points, the auxiliary observation data near the observation point is used to observe the observation point. It is possible to smooth the data. Therefore, even if high frequency noise is included in the observation data, high frequency noise can be reduced.
前記第2の演算手段(32b,32c,32d)は、ヴォラティリティを推定しようとする対象観測点(tk)の次の観測点(tk+1)における平滑化観測データと、前記対象観測点(tk)における平滑化観測データと、の差分を、各観測点間の前記時間間隔(Δ)で除した演算値を、前記対象観測点(tk)近傍の他の観測点について求めた前記演算値によって平滑化することで、ヴォラティリティの推定値を算出するものであるのが好ましい。 The second computing means (32b, 32c, 32d) includes the smoothed observation data at the observation point (t k + 1 ) next to the target observation point (t k ) for which the volatility is to be estimated, and the target observation. A calculation value obtained by dividing the difference from the smoothed observation data at the point (t k ) by the time interval (Δ) between the observation points is obtained for other observation points in the vicinity of the target observation point (t k ). In addition, it is preferable to calculate an estimated value of volatility by smoothing with the calculated value.
前記第1の演算手段(31c)は、前記観測点(tk)よりも過去の補助観測データ(X(ti k))だけを用いて平滑化するものであるのが好ましい。この場合、ヴォラティリティ推定を、よりリアルタイムに行うことができる。 It is preferable that the first calculation means (31c) performs smoothing using only auxiliary observation data (X (t i k )) past the observation point (t k ). In this case, volatility estimation can be performed in real time.
前記第2の演算手段(32b,32c,32d)は、前記対象観測点(tk)よりも過去の観測点について求めた前記演算値だけを用いて平滑化をするものであるのが好ましい。この場合、ヴォラティリティ推定を、よりリアルタイムに行うことができる。 It is preferable that the second calculation means (32b, 32c, 32d) perform smoothing using only the calculated values obtained for the observation points past the target observation point (t k ). In this case, volatility estimation can be performed in real time.
前記第1の演算手段による平滑化は、前記観測点(tk)における観測データ(X(tk))と前記観測点(tk)近傍の補助観測データ(X(ti k))との総和を求め、当該総和を、前記観測点(tk)及び前記観測点(tk)近傍の補助観測点(ti k)の総数(2M+1)で除する演算を含むものであるのが好ましい。この場合、ヴォラティリティ推定精度をより高めることができる。 Smoothing by the first computing means, the observation point and the observed data in the (t k) (X (t k)) and the observation point (t k) near the auxiliary observation data (X (t i k)) of the total sum, the sum, the observation point (t k) and preferably one that includes an operation of dividing by the total number (2M + 1) of the observation point (t k) near the auxiliary observation points (t i k). In this case, the volatility estimation accuracy can be further increased.
前記第2の演算手段による平滑化は、前記観測点(tk)について求めた前記演算値と前記観測点(tk)近傍の観測点(tk+l-L)について求めた前記演算値との総和を求め、当該総和を、前記観測点(tk)及び前記観測点(tk)近傍の観測点(tk+l-L)の総数(2L+1)で除する演算を含むものであるのが好ましい。この場合、ヴォラティリティ推定精度をより高めることができる。 The smoothing by the second arithmetic means, the observation point (t k) for seeking said calculated value and the observation point (t k) near the observation point (t k + lL) for obtained between the calculated value the total sum, the sum, the observation point (t k) and the observation point (t k) is preferably one containing an operation of dividing the vicinity of the observation points the total number of (t k + lL) (2L + 1). In this case, the volatility estimation accuracy can be further increased.
他の観点からみた本発明は、コンピュータを、前記ヴォラティリティ推定装置として機能させるためのコンピュータプログラムである。 From another viewpoint, the present invention is a computer program for causing a computer to function as the volatility estimation device.
さらに他の観点からみた本発明は、ランダムプロセスにおける離散的な観測点(tk)での観測データ(X(tk))に基づいて、前記観測点(tk)におけるヴォラティリティを推定する演算を、コンピュータが実行する方法であって、各観測点間の時間間隔(Δ)よりも微細な時間間隔の補助観測点(ti k)で観測された補助観測データ(X(ti k))を記憶するステップと、前記観測点(tk)近傍の補助観測データ(X(ti k))によって前記観測点(tk)における観測データ(X(tk))を平滑化した平滑化観測データを算出して記憶するステップと、前記平滑化データ記憶手段(32a)に記憶されている平滑化観測データを用いて、前記観測点(tk)におけるヴォラティリティを推定する演算を行って、その推定値を出力するステップと、を含むことを特徴とするヴォラティリティ推定方法である。 From another viewpoint, the present invention estimates the volatility at the observation point (t k ) based on the observation data (X (t k )) at the discrete observation point (t k ) in the random process. A method in which the computer executes the calculation, and the auxiliary observation data (X (t i k ) observed at the auxiliary observation point (t i k ) having a time interval finer than the time interval (Δ) between the observation points. storing a)), obtained by smoothing the observed data (X (t k)) at the observation point (t k) near the auxiliary observation data (X (t i k) the observation point by) (t k) A step of calculating and storing smoothed observation data, and an operation for estimating the volatility at the observation point (t k ) using the smoothed observation data stored in the smoothed data storage means (32a). Go and its estimated value And outputting a Vo Rati utility estimation method, which comprises a.
本発明によれば、観測データに高周波雑音が含まれていても、高周波雑音を低減することができる。 According to the present invention, high-frequency noise can be reduced even if the observation data includes high-frequency noise.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
以下では、非特許文献1の推定スキームを、ノイズZ(t)が含まれる実際の観測データX(t)に適用できるようにするため、観測データX(t)に含まれるノイズZ(t)の影響を抑えつつ、観測データX(t)からヴォラティリティ推定値を求めるための新たな推定スキーム(推定式)について説明する。
ここで提案する新たな推定スキームは、多段階平滑化処理によってヴォラティリティ推定値を求める。この多段階平滑化処理は、第1段目の平滑化処理と第2段目の平滑化処理とを含む。以下では、観測データに含まれるノイズについて説明した後、第1段目平滑化処理及び第2段目平滑化処理について数学的に説明する。さらに、その後、実施形態に係るヴォラティリティ推定装置について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following, in order to apply the estimation scheme of
The new estimation scheme proposed here obtains the volatility estimation value by multi-stage smoothing processing. This multi-stage smoothing process includes a first-stage smoothing process and a second-stage smoothing process. Hereinafter, after describing the noise included in the observation data, the first-stage smoothing process and the second-stage smoothing process will be mathematically described. Then, the volatility estimation apparatus according to the embodiment will be described.
[1.本発明の数学的な説明]
[1.1 微細構造雑音(Micorstructure Noise)]
ここでは、株価の変動プロセスなどの価格プロセス(確率過程)p(t)の観測データX(t)に含まれるノイズ(微細構造雑音)Zを、次の通り仮定する。
[1.1 Microstructure Noise]
Here, the noise (fine structure noise) Z included in the observation data X (t) of the price process (probability process) p (t) such as a stock price fluctuation process is assumed as follows.
なお、ヴォラティリティ推定に関する多くの文献において、ノイズZ(t)は、価格プロセスp(t)と独立であると仮定している。しかし、本発明においては、そのような仮定は必要なく、Z(t)とp(t)とは独立であってもよいし、独立でなくてもよい。 It should be noted that noise Z (t) is assumed to be independent of the price process p (t) in many documents related to volatility estimation. However, in the present invention, such an assumption is not necessary, and Z (t) and p (t) may or may not be independent.
[1.2 第1段目の平滑化]
ここで、観測データX(t)におけるノイズの影響を抑えるため、ヴォラティリティを推定するための本来の観測点{tk}の時間間隔Δよりも、微細な時間間隔の補助観測点として、{ti k,0≦k≦N,0≦i≦2M}を導入する(図1参照)。
第1段目の平滑化では、本来の観測点{tk}近傍の補助観測点{ti k}における2M個(複数の)補助観測データ{X(ti k)}を用いて、本来の観測点{tk}における観測データX(tk)の平滑化を行い、ノイズの影響を抑えた観測データを得る。
[1.2 First level smoothing]
Here, in order to suppress the influence of noise in the observation data X (t), as an auxiliary observation point with a finer time interval than the time interval Δ of the original observation point {t k } for estimating volatility, { t i k , 0 ≦ k ≦ N, 0 ≦ i ≦ 2M} are introduced (see FIG. 1).
In the first stage smoothing, 2M (plurality) of auxiliary observation data {X (t i k )} at auxiliary observation points {t i k } in the vicinity of the original observation point {t k } are used to The observation data X (t k ) at the observation point {t k } is smoothed to obtain observation data in which the influence of noise is suppressed.
ここで、本来の観測点{tk}は、下記式によって表される。
時間間隔Δよりも微細時間間隔の補助観測点{ti k}は、下記式によって表される。なお、なお、ここでの微細時間間隔は、Δ/2Mである。また、下記式において、補助観測点{ti k}は、本来の観測点{tk}を含むものとなっているが、本来の観測点{tk}を含まなくても良い。
また、ここでは、(補助)観測データX(ti k)に関し、以下の表記を採用する。
さらに、価格プロセスp(t)に関し、以下の表記を採用する。
さらにまた、ノイズZ(t)に関し、以下の表記を採用する。
そして、第1段目の平滑化処理(X(tk)の平滑化)は、下記のように表される。
p、Zについても、上記式と同様に、
なお、第1段目の平滑化の上記式では、補助観測点{ti k}は、本来の観測点tkについて、対称的となっているが、本来の観測点tkのマイナス側(過去側)や、プラス側(将来側)だけにあってもよい。
将来側の補助観測データによる平滑化と、過去側の補助観測データによる平滑化は、下記のように表される。
The smoothing by the auxiliary observation data on the future side and the smoothing by the auxiliary observation data on the past side are expressed as follows.
また、第1段目の平滑化の本質は、ある観測点tk近傍の補助観測データX(ti k)で、当該観測点tkの観測データX(tk)を平滑化することであり、上記[数10]や[数12]の演算式に限定されるものではない。
例えば、図1では、観測点tkの観測データX(tk)を平滑化するための補助観測データX(ti k)として、観測点tk-1と観測点tk+1との間にある補助観測データを用いたが、一つ前の観測点tk-1よりもマイナス側(過去側)の補助観測データや、次の観測点tk+1よりもプラス側(将来側)の補助観測データを用いても良い。
Also, the nature of the smoothing of the first stage, at a certain observation point t k near the auxiliary observation data X (t i k), to smooth the observed data X (t k) of the observation points t k Yes, it is not limited to the arithmetic expressions of [Equation 10] and [Equation 12].
For example, in FIG. 1, as auxiliary observation data X for smoothing the observed data X (t k) of the observation points t k (t i k), observation points t k-1 and the observation point t k + 1 Auxiliary observation data in between was used, but auxiliary observation data on the minus side (past side) from the previous observation point t k-1 and on the positive side (future side) from the next observation point t k + 1 ) Auxiliary observation data may be used.
さて、[数10]の第1段目の平滑化の式に基づいて、観測データX(tk)の平滑化を行うと、平滑化された観測データは、[数3]の式より、下記のように表される。
第1段目の平滑化を行うことにより、観測データに含まれるノイズは、下記のように低減される。
さて、[数13]の式について、区間[tk,tk+1]での変化分をとると、下記のように表される。
ここで、シンボルΔi kは、[ti k,ti k+1]における差分操作を表しており、例えば、下記式のとおりである。
したがって、[数15]の式より、下記式が得られる。
また、価格プロセスp(t)の定義より、下記式が得られる。
上記式は、オイラー・丸山スキームを適用することにより、下記のように表される。
さて、上記式におけるエラーeの強度の評価のため、係数a(・),b(・)の正則(regularity)について、下記の仮定をおく。
(仮定) 係数b(・)は、L2(Ω)−senseにおいてオーダα∈[0,1]のヘルダー連続であり、E|b(t)−b(s)|2 ≦ L2 B|t−s|2αとなる定数LBが存在する。
Now, in order to evaluate the strength of the error e in the above equation, the following assumptions are made regarding the regularity of the coefficients a (•) and b (•).
(Assumption) The coefficient b (·) is a Helder continuation of the order α∈ [0, 1] in L 2 (Ω) −sense, and E | b (t) −b (s) | 2 ≦ L 2 B | t-s | constant L B is present as a 2α.
上記条件の下では、[数19]の式におけるエラー項eは、i,kにおいて統一的に下記評価を満足する。
上記のように、[数10]ないし[数12]の式で第1段目の平滑化を行うと、誤差(エラー)を小さくすることができる。 As described above, the error (error) can be reduced by performing the first-stage smoothing using the equations [Equation 10] to [Equation 12].
[1.3 第2段目の平滑化]
第2段目の平滑化処理では、第1段目の平滑化処理で得られた
第1段目の平滑化処理によって、観測データX(t)から高周波雑音Z(t)の影響が除去されているため、観測データX(t)に高周波雑音Z(t)が含まれていても非特許文献1記載の推定スキーム(本実施形態における第2段目の平滑化)が適用可能となっている。
[1.3 Second level smoothing]
In the second-stage smoothing process, it was obtained by the first-stage smoothing process.
Since the influence of the high frequency noise Z (t) is removed from the observation data X (t) by the first-stage smoothing process, the observation data X (t) includes the high frequency noise Z (t). Is also applicable to the estimation scheme described in Non-Patent Document 1 (second-stage smoothing in this embodiment).
第2段目の平滑化処理の本質は、ある観測点tkにおけるヴォラティリティを推定するために、当該観測点tkにおける
第2段目の平滑化処理の好ましい演算式は、下記式の通りである。
上記式では、将来分のL個の平滑化観測データが必要となるため、ある程度のリアルタイム性を有しているものの、完全なリアルタイム性には欠ける。第2段目の平滑化処理の演算を完全にリアルタイムで行うには、過去の2L個(複数個)の平滑化観測データを用いて行えばよく、その演算式は、下記の通りである。
[2. ヴォラティリティ推定装置]
図3〜図6は、実施形態に係るヴォラティリティ推定装置1及びその処理手順を示している。このヴォラティリティ推定装置1は、時系列の株価データなどの価格プロセスにおける各観測点tkの観測データX(tk)から、各観測点tkにおけるヴォラティリティb2(tk)の推定値を求めるものである。この推定は、先の数外的説明に従って実行される。
[2. Volatility estimation device]
3-6 has shown the
本装置1では、ヴォラティリティを推定すべき本来の観測点{tk}での観測データ{X(tk)}の他、観測点{tk}の時間間隔Δよりも微細な時間間隔で観測した補助観測データ{X(ti k)}を、観測データとして取り扱う。
In the
本実施形態においては、補助観測データ{X(ti k)}は、各観測点tkについて2M個必要とされるため、観測区間[0,T](例えば、オプション満期までの区間)における観測点tkの数をNとした場合、補助観測データ{X(ti k)}の総数は、2M×N個となる。ただし、各観測点{tk}について使用する補助観測データ{X(ti k)}を観測点{tk}間で共通化した場合、補助観測データ{X(ti k)}の総数は、2M×N個よりも少なくても良い。 In the present embodiment, since 2M auxiliary observation data {X (t i k )} are required for each observation point t k , in the observation interval [0, T] (for example, the interval until the option expiration) When the number of observation points t k is N, the total number of auxiliary observation data {X (t i k )} is 2M × N. However, when auxiliary observation data {X (t i k )} used for each observation point {t k } is shared among observation points {t k }, the total number of auxiliary observation data {X (t i k )} May be less than 2M × N.
[2.1 装置構成]
図3に示すように、本装置は、ヴォラティリティ推定の処理を行うコンピュータプログラム1を、ハードディスクなどの記憶装置に記憶したコンピュータ2によって構成されている。
コンピュータ2は、CPU21、RAM・ROMなどの内部記憶装置22、ハードディスクなどの外部記憶装置23、外部からデータの入力を受け付ける入力装置24、外部へデータを出力するための出力装置25などを有している。
[2.1 Device configuration]
As shown in FIG. 3, the present apparatus includes a
The
[2.2コンピュータプログラムの機能]
図4は、本装置の機能を示すブロック図である。これらの機能は、前記プログラム1がコンピュータ2において実行されることにより発揮される。
[2.2 Computer program functions]
FIG. 4 is a block diagram illustrating functions of the apparatus. These functions are exhibited when the
[2.2.1 観測データの平滑化処理部(第1段目の平滑化処理)]
図4に示すように、本装置は、時系列の株価データなどの観測データX(tk)と補助観測データX(ti k)とを受け取って観測データX(tk)の平滑化処理を行う平滑化処理部31を備えている。
平滑化処理部31は、前述の第1段目の平滑化処理を行うためのものであり、当該平滑化処理によって、観測データ(tk)に含まれている高周波雑音Z(tk)を除去することができる。
[2.2.1 Observation Data Smoothing Processing Unit (first level smoothing processing)]
As shown in FIG. 4, the present apparatus receives observation data X (t k ) such as time-series stock price data and auxiliary observation data X (t i k ), and smoothes the observation data X (t k ). A smoothing
The smoothing
ここで、観測データX(tk)は、離散的な観測点tkにおいて観測されたデータ(株価)である。各観測点tkにおける観測データX(tk)は、値の切り捨て、切り上げ、又は丸めによって、真値p(t)とのずれを含んでいる。このような、切り捨て、切り上げ、又は丸めは、各観測点tkにおいて相互に無関係に独立して発生する。これが、高周波雑音Z(tk)となる。 Here, the observation data X (t k ) is data (stock price) observed at discrete observation points t k . The observation data X (t k ) at each observation point t k includes a deviation from the true value p (t) by rounding down, rounding up, or rounding. Such rounding down, rounding up, or rounding occurs independently at each observation point t k independently of each other. This is the high frequency noise Z (t k ).
平滑化処理部31は、ヴォラティリティ推定のために、ある観測点tkにおける観測データX(tk)が与えられた場合、その観測点tk近傍の補助観測データX(ti k)を用いて、その観測データX(tk)の平滑化を行う。
When the observation data X (t k ) at a certain observation point t k is given to estimate the volatility, the smoothing
図5に示すように、平滑化処理部31は、時間間隔Δで逐次発生する観測データX(tk)を取得して蓄積するための観測データX(tk)用のバッファ(記憶部)31aと、観測データX(tk)よりも微細時間間隔で逐次発生する補助観測データX(ti k)を取得して蓄積するための補助観測データX(ti k)用バッファ(記憶部)31bと、を備えている。
また、平滑化処理部31は、バッファ31a,31bに蓄積されたデータを用いて、観測点tkにおける観測データX(tk)を平滑化する演算を行う演算部31cを備えている。この演算部31cは、[数10]又は[数12]の演算式に従って、演算を行う。
As shown in FIG. 5, the smoothing
Further, the smoothing
具体的には、図1に示すように、演算部31cは、ある観測点tkにおける観測データX(tk)が、バッファ31aから与えられた場合、バッファ31bから、観測点tk近傍の2M個の補助観測データX(ti k)を取得して演算を行う。
ここで、Mは、観測区間[0,T](例えば、オプション満期までの区間)における観測点tkの数Nよりも、(十分に)多いのが好ましい。このようにすることで、ヴォラティリティ推定値の推定誤差を小さくすることができる。
Specifically, as shown in FIG. 1, when the observation data X (t k ) at a certain observation point t k is given from the
Here, M is preferably (sufficiently) larger than the number N of observation points t k in the observation interval [0, T] (for example, the interval until option expiration). By doing in this way, the estimation error of a volatility estimated value can be made small.
より完全なリアルタイム性を重視する場合、観測点tkよりも過去の補助観測データX(ti k)だけをバッファ31bから取得する。
When the more complete real-time property is emphasized, only the auxiliary observation data X (t i k ) past from the observation point t k is acquired from the
リアルタイム性が多少損なわれてもよい場合、過去の補助観測データX(ti k)だけでなく、将来の補助観測データX(ti k)を用いて平滑化してもよい。この場合、演算部31cは、観測点tkよりも将来において発生する補助観測データX(ti k)がバッファ31bに蓄積されるまで待機し、必要な補助観測データX(ti k)が蓄積されたら、それをバッファ31bから取得し、平滑化を行う。
When the real-time property may be somewhat impaired, smoothing may be performed using not only the past auxiliary observation data X (t i k ) but also the future auxiliary observation data X (t i k ). In this case, the
[2.2.2 平滑化観測データに基づくヴォラティリティ推定(第2段目の平滑化処理)]
図4に示すように、本装置は、平滑化された観測データに基づいて、ヴォラティリティ推定(第2段目の平滑化処理)を行うヴォラティリティ推定部32を備えている。
[2.2.2 Volatility estimation based on smoothed observation data (second level smoothing)
As shown in FIG. 4, the apparatus includes a
ヴォラティリティ推定部32は、平滑化処理部31から出力された平滑化観測データを蓄積する平滑化観測データ用バッファ(記憶部)32aを備えている。このバッファ32aは、過去の各観測点tkにおける平滑化観測データが蓄積される。
The
また、ヴォラティリティ推定部32は、ヴォラティリティを推定すべき観測点tkにおける平滑化観測データと、その次の観測点tk+1における平滑化観測データと、の差分を求める差分演算部32bを備えている。
Moreover, Vo Rati
差分演算部32によって算出された差分値は、差分用バッファ(記憶部)32cに蓄積される。このバッファ32cには、各観測点について算出された差分値が蓄積される。
The difference value calculated by the
さらに、ヴォラティリティ推定部32は、前記差分値を用いて、[数24]又は[数25]の演算式に従って、ヴォラティリティ推定値を算出する推定値演算部32dを備えている。
具体的には、推定値演算部32dは、ヴォラティリティを推定しようとする観測点tkの差分値の他、その近傍の2L個(複数個)の観測点における差分値をバッファ32cから取得し、取得した差分値を用いて、[数24]又は[数25]の演算式に従った演算を行い、ヴォラティリティ推定値を出力する。
ここで、Lは、観測区間[0,T]における観測点tkの数Nよりも、(十分に)少ないのが好ましい。このようにすることで、ヴォラティリティ推定値の推定誤差を小さくすることができる。
Furthermore, the
Specifically, the estimated
Here, L is preferably (sufficiently) smaller than the number N of observation points t k in the observation interval [0, T]. By doing in this way, the estimation error of a volatility estimated value can be made small.
より完全なリアルタイム性を求める場合、推定値演算部32dは、[数25]の演算式に従い、観測点tkよりも過去側(マイナス側)の観測点における差分値をバッファ32cから取得して、演算を行えばよい。
一方、リアルタイム性が多少損なわれてもよい場合、過去の観測点における差分値だけでなく、将来の観測点における差分値を用いて平滑化してもよい。この場合、推定値演算部32dは、観測点tkよりも将来の観測点における差分値がバッファ32cに蓄積されるまで待機し、必要な差分値が蓄積されたら、それをバッファ32cから取得し、ヴォラティリティの推定を行う。
When obtaining a more complete real-time property, the estimated
On the other hand, when the real-time property may be somewhat impaired, smoothing may be performed using not only the difference value at the past observation point but also the difference value at the future observation point. In this case, the estimated
推定値演算部32dは、ヴォラティリティの推定値を演算するとそれを出力する。出力されたヴォラティリティ推定値は、精度が高く、各種オプションのような金融派生商品の適切な価格付けや、ポートフォリオの評価の作業、さらにはポートフォリオの最適化構築作業を適切に行うことができる。
When the estimated
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
例えば、上記実施形態において、本来の観測点の時間間隔や補助観測点の時間間隔は、表記の都合上、等間隔としたが、等間隔である必要はなく、不規則な間隔であってもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible.
For example, in the above embodiment, the time interval between the original observation points and the time interval between the auxiliary observation points are set to be equal intervals for convenience of description, but they need not be equal intervals and may be irregular intervals. Good.
また、上記実施形態では、第1段目の平滑化のための演算において、2M+1個のX(ti k)の総和(2M個の補助観測点及び1個の本来の観測点の総和)を、その総数(2M+1)で除することによって、2M+1個のX(ti k)の単純平均を求めているが、平滑化はこれに限られるものではなく、例えば、重み付き平均を求めることによる平滑化であってもよい。さらに、第2段目の平滑化においても、単純平均ではなく、重み付き平均を求めて、平滑化を行っても良い。 In the above embodiment, in the calculation for smoothing in the first stage, the sum of 2M + 1 X (t i k ) (sum of 2M auxiliary observation points and one original observation point) is calculated. The simple average of 2M + 1 X (t i k ) is obtained by dividing by the total number (2M + 1), but the smoothing is not limited to this. For example, by calculating the weighted average Smoothing may be used. Further, in the second-stage smoothing, smoothing may be performed by obtaining a weighted average instead of a simple average.
さらに、上記実施形態では、一つのランダムプロセス(一銘柄の株価の時系列データ)に関するヴォラティリティを求めているが、本発明は、複数(n個)のランダムプロセスからなるn次元のプロセスに適用することも可能である。 Further, in the above embodiment, volatility regarding one random process (time series data of stock price of one brand) is obtained, but the present invention is applied to an n-dimensional process composed of a plurality (n) of random processes. It is also possible to do.
31 平滑化処理部
31a 観測データ用バッファ
31b 補助観測データ用バッファ
31c 演算部
32 ヴォラティリティ推定部
32a 平滑化観測データ用バッファ
32b 差分演算部
32c 差分用バッファ
33d 推定値演算部
tk 本来の観測点
ti k 補助観測点
X(tk) 本来の観測データ
X(ti k) 補助観測データ
Δ 本来の観測点間の時間間隔
31
Claims (8)
各観測点間の時間間隔(Δ)よりも微細な時間間隔の補助観測点(ti k)で観測された補助観測データ(X(ti k))を取得して記憶する補助観測データ記憶手段(31a)と、
前記補助観測データ記憶手段(31a)から前記観測点(tk)近傍の補助観測データ(X(ti k))を取得し、取得した補助観測データ(X(ti k))によって前記観測点(tk)における観測データ(X(tk))を平滑化した平滑化観測データを算出する第1の演算手段(31c)と、
第1の演算手段(31c)によって得られた各観測点(tk)の平滑化観測データを記憶する平滑化データ記憶手段(32a)と、
前記平滑化データ記憶手段(32a)に記憶されている平滑化観測データを用いて、前記観測点(tk)におけるヴォラティリティを推定するための演算を行う第2の演算手段(32b,32c,32d)と、
を備えていることを特徴とするヴォラティリティ推定装置。 An apparatus for estimating volatility at the observation point (t k ) based on observation data (X (t k )) at discrete observation points (t k ) in a random process,
Auxiliary observation data storage for acquiring and storing auxiliary observation data (X (t i k )) observed at auxiliary observation points (t i k ) with a time interval finer than the time interval (Δ) between each observation point Means (31a);
The auxiliary observation data (X (t i k )) in the vicinity of the observation point (t k ) is acquired from the auxiliary observation data storage means (31a), and the observation is performed using the acquired auxiliary observation data (X (t i k )). First computing means (31c) for calculating smoothed observation data obtained by smoothing the observation data (X (t k )) at the point (t k );
Smoothed data storage means (32a) for storing smoothed observation data of each observation point (t k ) obtained by the first calculation means (31c);
Using the smoothed observation data stored in the smoothed data storage means (32a), the second computing means (32b, 32c, 32, 32c, 32c, 32c, 32c) performs a calculation for estimating the volatility at the observation point (t k ). 32d)
A volatility estimation device characterized by comprising:
ヴォラティリティを推定しようとする対象観測点(tk)の次の観測点(tk+1)における平滑化観測データと、前記対象観測点(tk)における平滑化観測データと、の差分を、各観測点間の前記時間間隔(Δ)で除した演算値を、前記対象観測点(tk)近傍の他の観測点について求めた前記演算値によって平滑化することで、ヴォラティリティの推定値を算出するものである
請求項1記載のヴォラティリティ推定装置。 The second calculation means (32b, 32c, 32d)
The difference between the smoothed observation data at the next observation point (t k + 1 ) of the target observation point (t k ) whose volatility is to be estimated and the smoothed observation data at the target observation point (t k ) By smoothing the calculated value divided by the time interval (Δ) between the observation points with the calculated value obtained for other observation points in the vicinity of the target observation point (t k ), estimation of volatility is performed. The volatility estimation apparatus according to claim 1, which calculates a value.
各観測点間の時間間隔(Δ)よりも微細な時間間隔の補助観測点(ti k)で観測された補助観測データ(X(ti k))を記憶するステップと、
前記観測点(tk)近傍の補助観測データ(X(ti k))によって前記観測点(tk)における観測データ(X(tk))を平滑化した平滑化観測データを算出して記憶するステップと、
前記平滑化データ記憶手段(32a)に記憶されている平滑化観測データを用いて、前記観測点(tk)におけるヴォラティリティを推定する演算を行って、その推定値を出力するステップと、
を含むことを特徴とするヴォラティリティ推定方法。 This is a method in which a computer executes an operation for estimating volatility at the observation point (t k ) based on observation data (X (t k )) at discrete observation points (t k ) in a random process. And
Storing auxiliary observation data (X (t i k )) observed at auxiliary observation points (t i k ) having a time interval finer than the time interval (Δ) between the observation points;
The smoothed observation data obtained by smoothing the observation data (X (t k )) at the observation point (t k ) by the auxiliary observation data (X (t i k )) near the observation point (t k ) is calculated. Memorizing step;
Using the smoothed observation data stored in the smoothed data storage means (32a), performing an operation for estimating the volatility at the observation point (t k ), and outputting the estimated value;
A volatility estimation method comprising:
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