Python随机波动模型Stochastic volatility,SV随机变分推断SVI分析标普500指数股票价格时间数据波动性可视化

发布时间 2023-10-08 22:44:25作者: 拓端tecdat

全文链接:https://tecdat.cn/?p=33809

原文出处:拓端数据部落公众号

随机波动模型(Stochastic volatility models)经常被客户用来对股票价格随时间的变动性进行建模。波动性(volatility)是随时间的对数收益的标准差。与假设波动性恒定不变不同,随机波动模型具有隐变量参数,可以在每个时刻对波动性进行建模。

 
 
import numpy as np

这个例子使用了随机变分推断(stochastic variational inference)。

数据

我们将对标普500指数按日回报的波动性进行建模。让我们加载过去三年的数据。

 
python
df = pd.read_csv('Pt.csv')

我们可以查看随时间的原始指数值:

 
python
# 绘制原始标普500指数性能
plt.plot(df['S&P 500'])

......

output_7_1.png

但我们也可以计算对数收益的差异,然后将其建模以估计波动性。

 
python
# 计算对数收益
y = df['S&P 500'].values

......

# 绘图
plt.plot(y.T)
......

output_9_1.png

模型

在每个时间点 ((i)),我们将对该时间点的对数收益进行建模 ((y_i))。模型允许随时间改变波动性,因此每个时间点的波动性由该时间点的参数 ((s_i)) 控制。

然而,我们不能让每个时间点的尺度参数 ((s_i)) 完全独立,否则模型会过度拟合数据!

我们将使用正态分布作为每个 (s) 参数的变分后验分布,对于 (\nu) 和 (\sigma):

让我们使用 ProbFlow 构建这个模型。

 
 
class Stolity(pf.Model):

    def __init__(self, N):
  
......1),
                               transform=tf.exp)

    def __call__(self):
  
......
        self.add_kl_loss(s_posteriors, s_priors)
        return pf.StudentT(self.nu(), 0, tf.exp(self.s()))

然后我们可以实例化该模型,

 
 
model = Stocty(N)

并将其拟合到数据上!

 
 
model.fit(y,
......)

检查拟合结果

我们可以查看参数 (\sigma) 和 (\nu) 的后验分布:

 
 
model.posterior_plot([
......)

image.png

但更重要的是,我们可以绘制随时间变化的波动性的 MAP 估计:

 
 
plt.plot(y.T)

......

output_19_1.png

由于这是一个贝叶斯模型,我们还可以对每个时间点的波动性量进行不确定性估计:

 
 
# 从后验分布中抽样
Ns = 50

......

# 绘制随时间变化的后验分布
plt.plot(y.T)

......
plt.show()

output_21_0.png


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