大数据、机器学习与量化投资

作者简介

量化投资组合方面的高级经理，为伦敦一家英国养老基金的资管公司管理多因子股票投资组合。在此之前，他是EDHEC RISK Scientific Beta 的 聪明贝塔和风险配置高级研究顾问，就如何构建和配置风险溢价向资产所有者提供专业建议。在加入EDHEC之前，他在UNIGESTION工作了8年，担任高级研究分析师。他曾是最小方差策略研究和投资委员会的成员，也是面向机构客户的因子投资研究小组负责人。他拥有法国萨沃伊大学计量经济学和金融学学士和硕士学位。托尼曾多次发表关于量化投资现代方法的演讲，并多次举办关于“机器学习应用于量化投资”的研讨会。

内容简介

1.1导读 从传统上讲，不管是源于均衡经济学、行为心理学还是代理模型，绝大多数金融实践的核心都是通过结合优雅的理论与略显“琐碎”的实证数据而形成的。正如我在伦敦政经学院攻读博士学位期间所学到的，优雅的理论是高智力人群智力活动的凝结，它能够在代理人模型中进行微妙权衡，形成复杂的平衡结构，并指出传统理论有时候存在的矛盾。虽然“琐碎”的实证工作经常受到怀疑与藐视，人们还是不得不承认实证工作的必要性，它能够提供现实中的实际应用。这让我回想起在起风的院子里和狭窄的走廊中数次与那些睿智的博士生进行的对话，我们一直为“我该如何为我的假设寻找验证”这一个问题争论不休。 在量化金融中，出现了很多伪数学框架，它们通常是从邻近学科借鉴而来，比如物理学的热力学、伊藤引理、信息论、网络理论、数论，以及不那么技术性但勉强承认为科学的心理学。来去之间，市场吸收了这些理论。 机器学习和极端模式识别，非常注重大规模的实证数据，对这些数据进行分析的规模和对细节的关注是前所未见的。有趣的是，机器学习对概念框架的贡献较少。在某些圈子中，有人吹嘘缺少概念框架是机器学习的优势，能够消除人类的偏见，以免限制于某一模型。但无论你认为这一工具有利或有弊，你必须承认一个事实，即这个领域的发展只会越来越快，越来越强有力。我们今天或许会称其为神经网络，也许明天又会有新的名字，但我们最终会到达一个时间点，届时大多数（即使不是所有）的模式都能够以近乎实时的方式被发现和检验，关注重点将几乎完全聚焦于定义目标函数而非框架结构。 本章其余部分涵盖一系列观察与例证，分析机器学习如何能够帮助我们更加了解金融市场，以及机器学习现在所发挥的作用。这部分内容不仅来自我的经历，还基于我和学者、从业者、计算机科学家进行的多次对话，源自众多书籍、文章与播客的内容，是对目前涉及此类话题的广泛讨论的总结。 这是一个令人难以置信的时刻，我们保持求知探索的欲望与量化的思维，为后来者在量化投资领域提供科学的思考框架与统一的技术工具。 1.2 重复或是重塑 对世界的量化是人类的一种痴迷。这里的量化是指将人类观察到的模式进行分解，并在之后大量的观察中重复应用。量化金融的基础源于一代又一代智慧投资者的投资原则或洞察，这些投资者在没有大规模数据的帮助下就已经得出了这些洞见。 早期有关因子投资和量化金融的想法是对这些洞见的重现；它们本身并未创造出投资原则。有数代人研究并推断过价值投资（资产定价与公司估值）的内涵。量化金融吸收了这些观点，将其分解，吸取能够观察和延展的要素，再将其在大量的可比公司中拓展。 提升规模的代价是将某一特定的投资准则应用在某一特定公司上所带来的复杂性和差异性，但在更大体量的投资组合中，这些细微差别被认为会被稀释而消弭，这些细微差别在过去和现在都在很大程度上被忽视。考虑你对一家银行或一家医药公司估值的细微差异，与所有股票都可以置于同一通用评价框架下进行比较的观点进行对比，如市净率等。投资洞见与未来回报的关系被重现成为因子暴露（风险敞口）与未来回报的线性关系，目前很少关注非线性的动态性或复杂性，而是关注因子的多样性与大规模应用，这被认为可以给现代投资组合带来更好的结果。 然而，也有人从早期因子研究中认识到因子之间的相互关系与相互作用，这一点成了现代风险管理技术的核心。有观点认为，有共同特征的股票（对共同特征的识别源于投资洞察力）也可能与宏观风格因子存在相互关系与相互作用。 在我看来，这点小小的发现实际上是对投资世界的重塑，在此之前甚至到现在，很多投资人依旧以孤立的方式看待股票，对股票的评价就好像是独立的私募股权投资。这无疑是一种重塑，将关注的对象从单个股票转向了共同的“主线”或因子，将单独来看没有直接商业关系的多种股票联系起来，这些股票有相似特征，意味着它们能够被同时买进或卖出。对“因子”联系的识别与改进成了许多投资过程的目标，尤其是2010年之后，这种投资方法获得了可观的收益。重要的是，我们开始将这个世界视为一系列因子，有些转瞬即逝，有些持久不衰，有些涉及短期预测，有些关乎长期预测，有些提供能够消除的风险，有些则提供有风险的回报。 因子代表了看不见（但可检测到）的主线，这些主线织起了整个全球金融市场。当我们（量化研究者）搜寻、发现并理解这些主线时，绝大多数人还在关注看得见的企业、产品与周期性盈利。我们将世界看作一个网络，其中的连接和节点是最重要的要素，而其他人则将世界视为一系列投资观点与活动的集合。 这样的重塑关键在于兴趣对象的转换，从单个股票到一系列网络关系，以及在时间维度上的变化。这样的重塑是严肃而微妙的，现在可能仍未得到充分的理解。我们现在只是在探索我们对因子理解的极限，考虑如何更好定义它们，如何对它们进行择时，同时努力尝试向非技术的投资者解释它们。好的因子择时模型是很罕见的，针对如何看待和运用择时，业界也争论不休。情景因子模型甚至更为罕见，这为实证与理论研究提供了非常有趣的研究方向。 1.3用机器学习重塑投资 使用机器学习重塑投资，这会重塑我们思考金融市场的方式，我认为这既是对投资对象的再确定，也是对金融网络的再思考。 请允许我利用简单的类比做一个思想实验。在字迹或人脸识别中，作为人类，我们寻求某种特定的模式来帮助我们理解世界。在有意识的、感知的层面上，我们注意的是在某人面部中，比如鼻子、眼睛、嘴巴中存在的某种模式。在这一例子中，感知的主体是这些单元，我们将它们的相似性与我们所熟知之人五官的相似性做评估。因此，就组成部分而言，我们的模式识别在一个相当低的维度上发挥作用。我们将问题分解成一系列有限的分组信息（在这个例子中即分解成面部特征），并对这些分组信息进行评估。在现代机器学习技术中，面部特征和手写字迹被分解成更小、数量更多的组成部分。以手写字迹为例，图片的像素被转换成数值矩阵表示，人们使用深度学习算法来寻找其中的模式。 我们现在有难以置信的强大工具来运算大规模数据，足以在样本的亚原子水平上寻找模式。在人脸和字迹识别的例子中，以及其他很多实践中，我们可以不再凭直觉或可理解的复杂方式来寻找这些模式；计算机工具不会从直觉上确定鼻子或眼睛，而是会在深度交叠的信息中寻找模式。早期实验结果喜忧参半，对抗系统已经表明有些初期模式极其脆弱。但随着技术的发展，以及我们技术使用水平的发展，这些模式可能会变得逐渐强劲，但仍将保留其复杂性。有时这些工具可以比我们更好、更快、更高效地找到模式，这样就不需要我们的直觉感知时刻跟上事物变化了。 以此类推到金融领域，大部分的资产管理公司都关注金融（基本面）数据，例如损益表、资产负债表中的科目及收益数据等。这些数据条目可以有效地定义一家公司，正如一张面孔的主要模式特征可定义一个人。如果我们利用这些数据条目，将几百个数据条目运用在机器学习一类的大规模算法中，我们或许就可以发现在使用这一手段之前我们其实极大地限制了自己。 神经网络的“神奇”之处在于它们能够在原子（例如像素水平）信息中识别模式，但由于我们为其预先设定了更高维度的结构，我们或许已经限制了它们寻找新模式的能力，尤其是那些超越了我们线性框架中已经识别的模式。重塑意味着我们寻找新结构的能力，以及寻找更多投资中“原子”级别的微观表达，使得这些算法能够更好寻找模式。这可能意味着我们可以从季报、年报的科目中解脱出来，可以利用销售与收益的高频指标（基于另类数据源），寻找更高频且更相关的模式，来预测价格变动。 用机器学习重塑投资或许也意味着将我们的注意力转向将金融市场建模为一个复杂的（或仅仅是扩大的）网络，其中问题的维度或许会爆炸性地迅速升高，以至于我们的大脑无法处理。对一个网络进行单一维度评估的方法，就是有效地估计n×n的协方差矩阵。一旦我们将这一系统变为内生系统，二维矩阵内的许多链接将变成其他链接的一个函数，这样一来，模型将成为递归模型和迭代模型。而这还仅仅是在二维水平上。将金融市场建模成神经网络已经在有限应用场景中进行了尝试，近年来，供应链分析作为一种发现公司间细微关系的方式逐渐流行起来。另类数据或许能够从业务往来的角度，提供公司与公司之间新的明确可观察到的联系，从而构成网络的基础，但价格很可能会变动过快且变动幅度过大，从而不能由受普通供应合同简单决定价格。 1.金融领域趋势。近年来，机器学习和数据科学在投资中发挥着越来越大的作用。借助机器学习和大数据，投资经理能够做出以往传统模型无法实现的预测，进而做出明智的决策。未来，机器学习技术和数据科学将成为金融投资领域的新主流。 2.内容丰富，案例翔实。这本书不仅提供微观方法的理论阐述、案例说明，还有宏观视角的比较分析、趋势展望，是量化投资领域稀缺的“手册”型书籍。 3.全能作者团队。汇集来自买方、卖方及量化研究的多位业内颇具影响力的专家学者的前沿分享，他们从不同方面审视了大数据和机器学习技术在金融投资领域中的应用，将为从业者提供重要参考。 4.硬核译者团队。这本书具有极强的专业性，包含了数学、计算机、金融投资等领域的专业内容，来自国际国内名校的毕业生和量化投资领域的专家组成的译者团队和译校团队，对这本书做了精益求精的翻译，力求为从业者和爱好者提供良好的阅读体验。