資産配置的(de)源起、中興和(hé)未來(lái)
發布時(shí)間:2024-03-25 | 來(lái)源: 川總寫量化(huà)
作者:石川
摘要:資産配置是投資中最重要的(de)問題(之一)。本文帶你了(le)解資産配置的(de)源起,中興和(hé)未來(lái)。
1 源起
資産配置是投資中最重要的(de)問題(之一)。
1950 年的(de)某個(gè)下(xià)午,當 Markowitz 在草(cǎo)稿紙上畫(huà)出世界上第一個(gè) mean-variance 有效前沿的(de)時(shí)候,也(yě)正式拉開了(le)使用(yòng)定量化(huà)方法研究資産配置的(de)篇章(zhāng)。MVO 的(de)數學表達式如下(xià):
其中
作爲一個(gè)例子,考慮以下(xià)五個(gè)股票(piào):C、GOOG、MSFT、PG 以及 TSLA。假設樣本内的(de)實證區(qū)間爲 2020/9 到 2023/2。在這(zhè)段區(qū)間内,上述股票(piào)的(de)周收益率均值以及标準差如下(xià)表所示。
由它們構成的(de)有效前沿爲:
當存在無風險資産時(shí),我們可(kě)以通(tōng)過無風險資産向該抛物(wù)線做(zuò)切線,得(de)到的(de)切點組合(tangency portfolio)具有最大(dà)的(de)夏普比率。在上述例子中,假設我們使用(yòng)同期 10-year T-note yield 的(de)均值作爲無風險收益率,則得(de)到的(de)最優投資組合權重爲:C:42.43%,GOOG:9.86%,MSFT:19.02%,PG:0%,以及 TSLA:28.69%。
上述結果不難理(lǐ)解。從這(zhè)五個(gè)股票(piào)的(de)風險收益特征來(lái)看,毫無疑問 PG 最沒有吸引力(至少在我們的(de)樣本期内),而其他(tā)幾支股票(piào)不分(fēn)伯仲。另外,C 的(de)相關性和(hé)其他(tā)股票(piào)最低,因此在最優化(huà)中獲得(de)了(le)最高(gāo)的(de)權重。
那麽,這(zhè)個(gè) MVO 組合在樣本外如何呢(ne)?假設考慮 2023/3 到 2023/8 這(zhè)半年作爲樣本外實證區(qū)間。則該投資組合在樣本外的(de)周平均收益率爲 0.50%、标準差爲 3.49%,因此年化(huà)夏普比率爲 0.97 —— not too bad。然而,這(zhè)樣一個(gè)組合和(hé)基準組合(即等權配置五個(gè)股票(piào))相比又如何呢(ne)?
不出意外的(de)話(huà),馬上就要出意外了(le)。基準組合在樣本外的(de)周收益率均值爲 0.79%,夏普比率則超過 2.0,遠(yuǎn)超上述 MVO 組合。如果考察股票(piào)在樣本外的(de)表現,這(zhè)樣的(de)結果其實不難理(lǐ)解。在 2023/3 到 2023/8 這(zhè)段時(shí)間,它們的(de)周收益率均值分(fēn)别爲 C:-0.55%,GOOG:1.69%,MSFT:1.10%,PG:0.44% 以及 TSLA:1.25%。其中最令人(rén)大(dà)跌眼鏡的(de)是 C 錄得(de)了(le)負收益。這(zhè)就不難理(lǐ)解重倉 C 的(de) MVO 組合在樣本外跑輸基準組合的(de)結果。
究其原因,都是估計誤差(estimation error)惹的(de)禍,即樣本均值和(hé)協方差矩陣并不是未來(lái)預期收益和(hé)協方差矩陣的(de)準确估計。因此,估計誤差的(de)成本抵消了(le) MVO 的(de)潛在優勢。一般來(lái)說,估計誤差可(kě)能非常大(dà),以至于在樣本外作爲基準的(de)等權配置往往難以被打敗(DeMiguel, Garlappi and Uppal 2009)。
爲了(le)進一步說明(míng)這(zhè)個(gè)問題,以 BetaPlus 小組針對(duì) A 股市場(chǎng)構造的(de) Fama-French 五因子爲配置的(de)标的(de)。假設曆史數據計算(suàn)的(de)
由于真實的(de)參數是
人(rén)們亟需更好的(de)方法。
2 中興
我們可(kě)以至少從兩方面著(zhe)手,降低估計誤差的(de)影(yǐng)響,進而在樣本外構造更好的(de)投資組合。
第一個(gè)方面是在合理(lǐ)的(de)假設下(xià)減少需要估計的(de)參數。這(zhè)意味著(zhe)考慮 MVO 之外的(de)資産配置目标,即 minimum variance、maximum diversification 以及 risk parity 等。《淺析資産配置的(de)幾種方法》一文曾經討(tǎo)論過在何種假設下(xià),上述方法和(hé) MVO 等價。感興趣的(de)小夥伴請自行查閱,此處将結果彙總于下(xià)表。
從上述配置目标來(lái)看,它們和(hé) MVO 最大(dà)的(de)差異是沒有使用(yòng)預期收益率,而聚焦在協方差矩陣上。由于事前難以準确估計預期收益率,且預期收益率的(de)估計誤差對(duì)配置結果影(yǐng)響重大(dà),這(zhè)些“退而求其次”的(de)做(zuò)法往往能夠比 MVO 獲得(de)更穩健的(de)配置結果。
當然,這(zhè)些配置目标依然需要在事前估計協方差矩陣,而當标的(de)個(gè)數
但顯然,這(zhè)種數據量的(de)需求是奢侈的(de);而且實際資産配置中,标的(de)個(gè)數也(yě)可(kě)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 50。因此,爲了(le)有效地估計協方差矩陣,更常見的(de)做(zuò)法是使用(yòng)多(duō)因子模型 —— 比如 Barra 的(de)一系列風險多(duō)因子模型。通(tōng)過它,能夠大(dà)大(dà)減少需要估計的(de)參數,降低參數估計的(de)統計成本。需要 Barra 多(duō)因子模型背景知識的(de)小夥伴,可(kě)參考《正确理(lǐ)解 Barra 的(de)純因子模型》以及《Barra 因子模型截面回歸求解》。
第二個(gè)方面是通(tōng)過貝葉斯框架融合先驗以及人(rén)對(duì)于資産預期收益率的(de)展望。這(zhè)方面的(de)代表自然要數 Black-Litterman 模型。需要說明(míng)的(de)是,該模型的(de)核心是通(tōng)過納入人(rén)對(duì)資産預期收益率的(de)觀點(成爲 views)得(de)到後驗預期收益率估計以及後驗協方差矩陣,而求解最優投資組合權重時(shí)依然遵循 MVO 框架。
仍然回到本文第一節的(de)例子。假設在 2023/2 的(de)時(shí)點,我們爲這(zhè)五個(gè)股票(piào)提供以下(xià) views:
(1)首先,對(duì)于 GOOG 和(hé) MSFT,考慮到 2023 年 2 月(yuè) 1 日 ChatGPT Pro 的(de)推出會極大(dà)推動 AI 投資熱(rè)潮,因此會利好科技巨頭。對(duì)于這(zhè)兩個(gè)公司而言,GOOG 憑借其龐大(dà)的(de)數據存儲庫和(hé)在機器學習(xí)領域的(de)開拓性工作(例如 DeepMind),處于 AI 的(de)領先位置。另一方面,MSFT 也(yě)擁有強大(dà)的(de)人(rén)工智能框架。比較這(zhè)兩家公司,GOOG 或許稍占優勢。因此,我們認爲 GOOG 的(de)周收益率會比 MSFT 高(gāo)出 0.1%。然而,由于監管和(hé)市場(chǎng)競争,因此上述觀點存在巨大(dà)的(de)不确定性,我們假設這(zhè)個(gè) view 的(de)标準差爲 1%。
(2)再來(lái)看 TSLA。它彼時(shí)的(de)最新财報顯示,無論是 earnings 還(hái)是 revenue 都打敗了(le)分(fēn)析師一緻預期。然而,我們也(yě)注意到了(le)毛利率的(de)明(míng)顯下(xià)降(過去五個(gè)季度中最低)。因此,我們對(duì)其表現持謹慎樂(yuè)觀态度,預計每周平均收益率 0.3%,标準差爲 1%。
(3)對(duì)于 PG,該公司的(de)未來(lái)取決于應對(duì)通(tōng)貨膨脹壓力和(hé)成本挑戰。盡管它以 dividend king 而聞名,但在當時(shí)的(de)時(shí)點其估值已然很高(gāo)。因此,我們假設保持中立,預計未來(lái)周收益率均值爲 0%,标準差 1%。
(4)對(duì)于 C,根據最新财報,盡管其收入增長(cháng),但淨收入出現了(le)顯著(zhe)下(xià)降,原因是增加的(de)信貸成本和(hé)宏觀經濟衰退等因素。鑒于這(zhè)些挑戰,我們持有負面觀點,預測其周收益率爲 -0.05%,标準差爲 0.5%。
将上述 views 代入 Black-Litterman 模型中的(de)
根據貝葉斯框架,可(kě)得(de)預期收益率的(de)後驗估計:
以及協方差矩陣的(de)後驗估計:
值得(de)一提的(de)是,盡管在原始 Black-Litterman 模型的(de)論文中,兩位作者使用(yòng)市場(chǎng)均衡狀态下(xià)的(de)隐含預期收益率作爲先驗,但在實際應用(yòng)中,我們也(yě)可(kě)以使用(yòng)其他(tā)方法構造先驗,例如使用(yòng)樣本均值或者因子模型(比如 CAPM)所隐含的(de)預期收益率。在本例中,這(zhè)三種方法計算(suàn)的(de)預期收益率先驗如下(xià)圖所示。定性上說,三者的(de)差異并不大(dà)。
假設我們遵循 Black-Litterman 模型原文,采用(yòng)市場(chǎng)均衡狀态下(xià)隐含的(de)預期收益率作爲先驗,則代入 views 之後就可(kě)計算(suàn)出其後驗。下(xià)圖對(duì)先驗和(hé)後驗進行了(le)對(duì)比。
後驗預期收益率完美(měi)地反映了(le)我們的(de) views。首先,對(duì) C 的(de)負面展望使其後驗預期收益率顯著低于其先驗。其次,GOOG 和(hé) MSFT 的(de)預期收益率差異被放大(dà),體現了(le)我們更加看好前者的(de)觀點。最後,TSLA 和(hé) PG 的(de)後驗預期收益率均低于它們的(de)先驗。
将後驗預期收益率和(hé)協方差矩陣代入 MVO,得(de)到的(de)最優權重是 C:0%,GOOG:75.07%,MSFT:10.59%,PG:0%,以及 TSLA:14.33%。該投資組合在樣本外的(de)周收益率均值爲 1.56%,夏普比率爲2.80。不僅遠(yuǎn)超原始的(de) MVO 組合,也(yě)輕松的(de)戰勝了(le)基準組合。
(當然,我們的(de) views 隻是爲了(le)說明(míng) Black-Litterman 框架的(de)有效性。在實際投資中,提供正确的(de) views 十分(fēn)困難。)
3 未來(lái)
除了(le)這(zhè)些技術,降噪和(hé)聚類也(yě)是常見的(de)手段。下(xià)面仍然通(tōng)過之前五個(gè)股票(piào)的(de)例子展開討(tǎo)論。
關于降噪,最直觀的(de)方法自然是利用(yòng)随機矩陣理(lǐ)論(RMT),其目标是消除協方差矩陣中的(de)噪聲。根據該理(lǐ)論,噪聲數據協方差矩陣的(de)特征值滿足 Marchenko-Pastur 分(fēn)布。下(xià)圖展示了(le)噪聲數據的(de)協方差矩陣的(de)特征值經驗分(fēn)布以及和(hé)它對(duì)應的(de) Marchenko-Pastur 分(fēn)布。因此,降噪的(de)目标是識别樣本協方差矩陣中位于該分(fēn)布之外的(de)特征值(信号),然後利用(yòng)它們重構協方差矩陣,并用(yòng)于投資組合優化(huà)。
除了(le) RMT,協方差矩陣的(de)收縮方法(例如 Ledoit-Wolf 的(de)很多(duō)研究),也(yě)在某種程度上可(kě)以被視爲是一種降噪。這(zhè)是因爲收縮的(de)目标往往是一個(gè)更具結構化(huà)的(de)矩陣,代表著(zhe)金融理(lǐ)論的(de)先驗知識。通(tōng)過将樣本協方差向該矩陣收縮,可(kě)以有效地減少了(le)原始樣本協方差矩陣中存在的(de)噪聲。
不過需要說明(míng)的(de)是,在降低估計方差的(de)同時(shí),收縮也(yě)會引入偏差,類似于正則化(huà)在模型拟合中權衡偏差和(hé)方差以防止過拟合。最優的(de)收縮強度可(kě)以被視爲在樣本協方差矩陣的(de)複雜(zá)性和(hé)目标矩陣的(de)簡約性之間找到平衡,最終降低樣本外的(de)估計誤差。在資産配置中,RMT 和(hé)收縮方法可(kě)以互補,從而得(de)到更穩健和(hé)可(kě)靠的(de)優化(huà)結果。
另一方面,聚類也(yě)是改善樣本外資産配置結果的(de)重要工具。通(tōng)過揭示資産的(de)内在關聯,它可(kě)以将具有相似特征的(de)資産分(fēn)組,從而實現分(fēn)散風險的(de)目的(de)。對(duì)于聚類,最近幾年一個(gè)很火的(de)配置方法是層級風險平價(Hierarchical Risk Parity)。該方法通(tōng)過層級聚類對(duì)資産分(fēn)類,并按風險平價來(lái)确定資産權重,優化(huà)投資組合。
回到我們的(de)例子,下(xià)面試圖将降噪以及聚類融入到 Black-Litterman 模型之中。在實證中我們将通(tōng)過對(duì)樣本協方差矩陣(以及樣本平均收益率)收縮實現降噪,收縮的(de)最優系數通(tōng)過 5-fold CV 确定。因此,作爲比較基準,在非降噪的(de)版本中,直接使用(yòng)樣本收益率均值作爲 Black-Litterman 的(de)先驗,而非像上一節中使用(yòng)市場(chǎng)均衡狀态下(xià)的(de)隐含預期收益率。在收縮時(shí),對(duì)于預期收益率,五個(gè)股票(piào)的(de)樣本平均收益率均值作爲收縮的(de)目标;而對(duì)于協方差矩陣,則直接使用(yòng) Ledoit-Wolf Shrinkage 估計量。最後,實證的(de)目标是檢驗收縮能否改善先驗,因此在 Black-Litterman 框架中,views 的(de)取值和(hé)上節一樣。
樣本外(2023/3 到 2023/8)的(de)實證結果顯示,加入降噪之後,投資組合的(de)年化(huà)夏普比率爲 2.78,而基準版本爲 2.48。此外,我們也(yě)考察了(le)兩個(gè)風險指标,即最大(dà)回撤和(hé) Expected Shortfall。降噪後,最大(dà)回測從 -9.25% 提升至 -6.39%;ES 從 -5.86% 提升至 -3.68%。下(xià)圖繪制了(le)兩個(gè)組合的(de)累積收益曲線。
接下(xià)來(lái),将聚類融入到上述過程,看看它能否進一步改善資産配置表現。爲此,我們會将聚類結果作爲約束條件放到最終的(de) MVO 最優化(huà)問題中。對(duì)于本文考慮的(de)這(zhè)個(gè) toy example 而言,由于 GOOG 和(hé) MSFT 都是科技巨頭且相關度最高(gāo),因此它們被自然的(de)分(fēn)爲一類;其他(tā)三支股票(piào)各自爲一類。MVO 中要求每一類股票(piào)的(de)權重在 0.2 到 0.3 之間。
接下(xià)來(lái),比較降噪 + 聚類和(hé)僅僅降噪兩個(gè)版本。結果顯示,考慮額外的(de)聚類約束後,投資組合的(de)夏普比率從 2.78 下(xià)降到 1.93,且最大(dà)回撤以及 ES 也(yě)有不同程度的(de)變差,表明(míng)至少在這(zhè)個(gè)例子中,聚類約束并沒有帶來(lái)額外的(de)好處。下(xià)圖給出了(le)兩種版本下(xià)的(de)最優投資組合權重。
通(tōng)過比較兩個(gè)投資組合的(de)最優權重,可(kě)以看到附加額外約束的(de)版本在各個(gè)股票(piào)所在的(de)群組上确實更加平衡,達到了(le)預設的(de)目标。這(zhè)導緻投資組合在不同行業之間大(dà)緻均勻暴露,實現了(le)更多(duō)樣化(huà)的(de)配置。然而,作爲代價,上述均衡配置犧牲了(le)某些行業更高(gāo)的(de)預期收益率。在樣本外期間,由于多(duō)樣化(huà)配置的(de)好處未能抵消預期收益率方面的(de)損失,因而導緻夏普比率的(de)下(xià)降。不過需要強調的(de)是,在不同的(de)資産範圍或市場(chǎng)條件下(xià),多(duō)樣化(huà)能夠發揮更重要的(de)作用(yòng)。因此,我們不應僅僅基于這(zhè)個(gè) toy example 就否定聚類的(de)作用(yòng)。
除了(le)降噪和(hé)聚類之外,将高(gāo)階矩信息 —— 例如 coskewness 和(hé) cokurtosis —— 納入資産配置模型也(yě)是趨勢之一(一個(gè)例子在此)。此時(shí),配置模型變爲:
其中
最後,機器學習(xí)也(yě)在近年來(lái)被廣泛應用(yòng)于資産配置當中。例如,de Prado 提倡使用(yòng) combinatorial purged cross-validation(CPCV)方法進行回測,代替傳統的(de) k-fold CV 以及 walk forward 方法。CPCV 是一種金融機器學習(xí)算(suàn)法,能夠生成訓練/測試集合組合來(lái)構建回測路徑,并剔除可(kě)能包含洩露信息的(de)樣本。較傳統方法,CPCV 通(tōng)過生成多(duō)個(gè)訓練/測試拆分(fēn)來(lái)實現多(duō)個(gè)路徑,從而降低過拟合風險、更客觀地評估資産配置結果的(de)表現。
此外,強化(huà)學習(xí)也(yě)被用(yòng)到了(le)資産配置中(雖然我個(gè)人(rén)持謹慎态度)。其主要作用(yòng)是通(tōng)過與環境的(de)交互學習(xí)來(lái)優化(huà)配置結果。例如,強化(huà)學習(xí)算(suàn)法嘗試預測市場(chǎng)動态,并在此基礎上做(zuò)出決策,以最大(dà)化(huà)投資回報。由于該方法不需要先驗知識,且能夠處理(lǐ)複雜(zá)的(de)非線性的(de)投資決策問題,因此成爲了(le)探索資産配置新方法的(de)有力工具。
參考文獻
DeMiguel, V., L. Garlappi, and R. Uppal (2009). Optimal versus naive diversification: How inefficient is the 1/N portfolio strategy? Review of Financial Studies 22(5), 1915-1953.
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