グラフィカル・モデルを基にした因果探索

2025/1/21

Rによるベイジアンネットワークを用いた因果探索。 有向グラフ因果モデル(DGCMs)、またはDAGは、因果関係を説明し、データから真の因果の関係を探索するために計算に用いる方法です。 causal-learnやcausalpyというpythonの因果探索ライブラリを評価しました、Rにも同様のライブラリが提供されています。ここでは、CRANに登録されているRのライブラリpcalgとbnlearnに実装されているいくつかの因果探索アルゴリズムを評価します。 2025年の10大リスク  ユーラシア・グループは、 ...

ReadMore

JupyterノートブックでRを使う方法

2025/1/20

Pythonの開発環境としてJupyter notebookがよく使われています。RでもPython同様にJupyter によるコードの編集、実行環境が利用できます。データサイエンスでは、主にJulia, Python, Rという言語が使用されますが、このイニシャルを繋げるとJupyterになります。 Jupyter notebook  R環境設定  JupyterからRを使うには、Rを起動したコマンドプロンプトから以下のコマンドを使います。  使用しているバージョンのR環境にJupyterのカーネルのパ ...

ReadMore

ドル円為替レートと物価上昇の関係:非線形モデル

2024/12/29

【マネーサプライと物価上昇の因果推論】で、線形モデルを適用して因果関係を調べてみました。物価上昇がドル円為替レートと因果関係があり、国内の金融政策には影響を受けていないことを示しました。ここでは、このドル円為替レートと物価上昇の関係に非線形なモデルを適用した例を示します。 USDJPY為替レートと物価上昇  最初に、【マネーサプライと物価上昇の因果推論】で使った同じデータセットを読み込みます。 図1 CPIーUSDJPY為替レートのデータセット  このデータセット(期間2001年12月〜2023年11月の ...

ReadMore

Apple Silicon Mac の R バージョン更新・インストール

2024/12/25

ARM Mac(Apple silicon)用の新しいバージョンの R バイナリパッケージがリリースされていたので(R4.4.2 released on 2024/10/31) 更新します。 CRANから Rバイナリパッケージをインストール 以下のCRANのサイトにアクセスしてダウンロードします。 https://cran.rstudio.com "Download R for macOS" をクリックします。  Linux(Debian, Fedora/Redhat, Ubuntu) またはWindow ...

ReadMore

書評:Essential Math for AI

2024/12/23

Essential Math for AI:Next-Level Mathematics for Efficient and Successful AI Systems Hala Nelson Essential Math for AI:Next-Level Mathematics for Efficient and Successful AI Systems  本書は、機械学習に関してトピックごとに関連する数学が挿入してあります。数学の理論や証明、プラミングコードは記述してありません。  読者として、数 ...

ReadMore

書評:Supremacy

2024/12/20

Supremacy: AI, ChatGPT and the race that will change the world Parmy Olson Supremacy - AI, ChatGPT and the race that will change the world  ジェフリー・ヒントン氏のチームがGPUにCNNを実装したAlexNetを使って画像認識でブレークスルーを起こしたのが2012年です。  5年後の2017年にGoogleのチームがAttentionモデルを使ったTransforme ...

ReadMore

R統合開発環境 RStudioのインストール

2024/12/10

 ARMネイティブなRStudioがリリースされていたのでインストールしました。  AppleSilcon版(ARMコアのMシリーズプロセッサ) Mac用のAnacondaをインストールしたときに、RStudioはバンドルされていませんでした。  Rの統合開発環境(IDE) RStudioは、公益法人RStudioが開発元でしたが、2022年に法人形態が変更され、Positという名称になっています。また、Positは、Rの開発、メンテナンスを行なっているR ファウンデーションとは無関係です。 RStudi ...

ReadMore

書評:Why Machines Learn

2024/11/25

Why Machines Learn: The Elegant Math Behind Modern AI Anil Ananthaswamy Why Machines Learn: The Elegant Math Behind Modern AI  本書は1950年代のローゼンブラットのパーセプトロンから現代の深層機械学習までの物語を記述してあります。  今年、2024年のノーベル物理学賞を授与された、ホップフィールド氏(John Hopfield)とヒントン氏(Geoffey Hinton)の仕事も ...

ReadMore

書評:The Model Thinker

2024/11/18

The Model Thinker: What You Need to Know to Make Data Work for You Scott E. Page The Model Thinker: What You Need to Know to Make Data Work for You  本書のサンプルを目を通してみると、本文がチャーリー・マンガー氏の言葉の引用から始まっています。  ー賢明になるためには、頭の中にモデルを持つことだ。このモデルの格子の中に、直接の経験と、代行による間接的な経験の両 ...

ReadMore

市場創造型のイノベーション 書評:The Prosperity Paradox

2024/12/26

ノーベル物理学賞の対象としての機械学習  今年のストックホルムの物理学賞に、機械学習の分野への貢献に対してジョン・ホップフィールド氏と以前グーグルにも所属していたトロントのジェフリー・ヒントン氏が選出された。  ACM、チューリング賞なら自然なのだが、コンピュータサイエンスの分野から物理学賞として選ばれるのは珍しい。ストックホルムの賞は物理学と化学と生理学の3種類しかないので、物理学的な考えがアルゴリズムに導入されているので物理学という枠組みが適用されるのであろう。それだけ機械学習の社会へのインパクトが大 ...

ReadMore

ファイナンス

市場リスクの伝搬(2018-2023)

システミックリスク

 経済社会は、時に頻繁に起きないイベントが発生することがあります。ここ数年で市場経済に大きな影響を与えた出来事がいくつかありました。2018年〜2023年の5年間で三つ挙げることができます。

 それは、米中貿易摩擦、COVID-19パンデミック、そして、ウクライナヘの侵攻です。従来の経済環境が、将来に向けて一変することになります。貿易環境、エネルギー供給、公衆衛生、これらは、私たちの生活環境を変えていきます。市場の視点では、これらの出来事は、潜在的システミックリスクを顕在化し、大域的な金融市場のショックのトリガーになります。それは、投資機会、環境、個人消費、政府支出などに関わります。

 ここで、その出来事の市場に対する下位(裾)従属性を量的に表し、その他の大域的なリスクに対する備えとして市場間での振る舞いについて量的に表そうと思います。

波及効果

 金融市場では、システミックリスクにリンクする出来事は、一つの市場から、他の市場に伝搬します。これは波及効果(spillover efects)として知られています。価格の変動は、先進国だけでなく、新興国も含めて、主要な株式市場、商品市場で非常に似た動きになります。ボラティリティーフォーキャストは、そうした量を測ることができる一つの指標です。

 以下の図は先進国の株式市場のある期間のリターンの分布です。ヒストグラムで示しています。

 主要なボラティリティーを使った波及効果の尺度は、VARモデルのように変数間の相関を基礎にします。GARCHクラスターモデルもまた、リスク指標に使えます。

 他の方法としてコピュラがあります。その方法は、私たちは、下位従属性の取り扱いに役立ちます。

 先に述べた三つのケース

  • 米中貿易摩擦、関税 2018
  • COVID-19 の流行 2020
  • ウクライナヘの侵攻 2022

 一時的にエネルギー需給が変動します。COVID-19は原油の需要を減少させます(需要サイド)。2020年3月 原油価格は1バレル $14.85 でした。侵攻は原油の供給を減少させます(供給サイド)。これに加えて、食料価格の上昇、地域的な労働力、人材の供給不足などが発生します。経済への影響は、電子決済は瞬時に終了しますが、実需の調整には時間的遅延が伴います。

 三つのケースで、出来事の発生前後の一定期間をスパンに市場の振る舞いを分析します。

 これらの期間で、市場のリターンの分布は、ヘヴィテイルになります。別の言い方をするとこの期間で左テイル従属性が現れます。これは大域的な市場のシステミックリスクであり、潜在的にダウンサイドトレンドのトリガーになります。原油のspillover effectsは[1][2]などに記述されています。

 ここでは、個別の出来事の原因に関連したものを解析するより、それらを含んだ全体の影響を量的に評価してみます。

 以下の14カ国の株式市場に焦点を当てます。

 中国、シンガポール、韓国、日本、オーストラリア、インド、オランダ、フランス、ドイツ、英国、米国、カナダ、ブラジル、ロシアです。

 明らかにしたいのは、これらの市場間の従属性と波及効果(spillover effects)です。

市場間の影響

Vine コピュラ

 Vineコピュラの性質から、リスク波及効果を表します。詳細な議論に関心のある方は、[1][2][3][4]を当たってください。ここでは、R Vineコピュラの従属性構造から、適合結果を求めます。

 計算するのは二つの市場間における、T-コピュラ関数の相関係数tauです。

 期間は以下の三つです。

ケース1米中貿易摩擦2018/1~2019/3320サンプル
ケース2COVID-192019/11~2020/10230サンプル
ケース3ウクライナヘの侵攻2022/1~2023/5370サンプル
All 2017/7-2023/5 1400サンプル

 結果を表示します。

 下のリンクは、大陸間をまたがって、地域的に近い市場のリンクです。2国間の時差が比較的小さいリンクを選択しています。

表 順位相関:ケンダールのτ

全体ケース1ケース2ケース3
中国-シンガポール0.217350.29512240.3083920.1619253
シンガポールー韓国0.34880720.42564710.50918690.3147172
シンガポール-日本0.30681050.3901960.37926650.2703776
日本-オーストラリア0.36501410.19489850.39819750.414604
シンガポールーインド0.25456770.28219680.39096570.262296
インドーオランダ0.25399340.19507510.33156790.2697685
オランダ-フランス0.68497760.72016990.75326910.6985954
フランスードイツ0.72912020.70775590.77972060.7716849
フランスー英国0.59979280.60600810.72579080.5951794
ドイツー英国0.54886170.54390910.72579080.5682789
オランダー米国0.36786490.33925080.40453710.3920831
米国ーカナダ0.54169060.46393040.64498010.6180352
カナダーブラジル0.29800970.23279770.40901120.3084392
オランダーロシア0.28857080.3114130.49435880.09504252

 表を見ての通り、全てのリンクの相関が正の値で、出来事が全ての市場に同じように伝播し影響を及ぼしていることがわかります。欧州の市場間の振る舞いは他の市場より相関が強いのがわかります。地域的に近いだけでなく、経済圏が統合されているため他の市場より相互の影響は大きくなります。

ケース1 2017-2019 米中貿易摩擦

市場リターンの分布 ケース1

中国ーシンガポール

シンガポールー韓国

シンガポールー日本

シンガポールーインド

インドーオランダ

オランダーフランス

オランダー米国

米国ーカナダ

確率ボラティリティーモデル ケース1

 14カ国の株式市場の推定ボラティリティーを表示します。黒の表示が実測値によるボラティリティー、赤の表示は確率モデルに基づくシミュレーションの事後分布です。確率モデルは文献[5]と同様のモデルを使用しています。

 当事国以外では米中双方と貿易関係の深い、日本市場のボラティリティーが高くなっているのがわかります。

中国 sti

シンガポール sti

韓国 kospi

日本

オーストラリア

インド

オランダ

フランス

ドイツ

英国

米国

カナダ

ブラジル

ロシア

中国

シンガポール

韓国

日本

オーストラリア

インド

オランダ

フランス

ドイツ

英国

米国

カナダ

ブラジル

ロシア

ケース2 2019/11 - 2020/10 COVID-19パンデミック

このケースでは、ダウンサイドトレンドが全市場にわたり伝搬しており、地球全体で市場の従属性が高くなっています。

COVID-19は全世界に、公衆衛生の問題を波及させました。これは経済活動全般に生産活動の停止と産業の特定のセクターに隔った需要の過不足の状態を発生させます。

市場リターンの分布 ケース2

中国ーシンガポール

シンガポールー韓国

シンガポールー日本

日本ーオーストラリア

シンガポールーインド

インドーオランダ

オランダーフランス

オランダー米国

米国ーカナダ

オランダーロシア

確率ボラティリティーモデル ケース2

 14カ国の株式市場の推定ボラティリティーを表示します。黒の表示が実測値によるボラティリティー、赤の表示は確率モデルに基づくシミュレーションの事後分布です。確率モデルは文献[5]と同様のモデルを使用しています。

中国

シンガポール

韓国

日本

オーストラリア

インド

オランダ

フランス

ドイツ

英国

米国

カナダ

ブラジル

ロシア

中国

シンガポール

韓国

日本

オーストラリア

インド

オランダ

フランス

ドイツ

英国

米国

カナダ

ブラジル

ロシア

ケース3 2022/11-2023/5 ウクライナへの侵攻

 これもエネルギー需給の影響で、全域にわたり、相互の影響が強くなります。この出来事は、世界的にエネルギーと食糧の需給に歪みを起こし、インフレーションを加速させました。株式市場では即座に反応し、株価に現れますが、長期的にはインフレーションを通して、遅延をともなって経済活動全体に波及していきます。

市場リターンの分布 ケース3

中国ーシンガポール

シンガポールー韓国

シンガポールー日本

日本ーオーストラリア

シンガポールーインド

インドーオランダ

オランダーフランス

オランダー米国

米国ーカナダ

オランダーロシア

確率ボラティリティーモデル ケース3

 14カ国の株式市場の推定ボラティリティーを表示します。黒の表示が実測値によるボラティリティー、赤の表示は確率モデルに基づくシミュレーションの事後分布です。確率モデルは文献[5]と同様のモデルを使用しています。

 地理的・経済的に近い欧州でのインパクトが大きく、ボラティリティーが高くなっています。

中国

シンガポール

韓国

日本

オーストラリア

インド

オランダ

フランス

ドイツ

英国

米国

カナダ

ブラジル

ロシア

中国

シンガポール

韓国

日本

オーストラリア

インド

オランダ

フランス

ドイツ

英国

米国

カナダ

ブラジル

ロシア

参考文献

  1. Dynamic risk spillovers from oil to stock markets: Fresh evidence from GARCH copula quantile regression based CoVaR model*.,Maoxi Tian,Muneer M. Alshater,Seong-Min Yoon
  2. Market Volatility Spillover, Network Diffusion, and Financial Systemic Risk Management: Financial Modeling and Empirical Study,.Sun Meng and Yan Chen
  3. If worst comes to worst: Co-movement of global stock markets in the US-China trade war.,Toan Luu Duc Huynh,Tobias Burggraf
  4. Bayesian Spillover Graphs for Dynamic Networks,.Grace Deng,David S. Matteson
  5. The no-u-turn sampler: adaptively setting path lengths in hamiltonian monte carlo. Matthew Hoffman and Andrew Gelman., Journal of Machine Learning Research, 15:1593–1623, 2014.

-ファイナンス
-,