Relazione Scientifica secondo anno

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1 Relazione Scientifica secondo anno Progetto: Dinamica di altissima frequenza nei mercati finanziari. Efficienza e struttura dei mercati finanziari e modellizzazione quantitativa delle scelte di portafoglio in presenza di innovazioni tecnologiche. Il secondo anno di attività ha visto il procedere dell attività scientifica e tecnica del progetto al fine di perseguire gli obiettivi indicati in fase di proposta. Ciascuna Unità di ricerca ha svolto la propria attività cercando di massimizzare le possibilità di interazioni tra i ricercatori ed i gruppi delle varie Unità. Inoltre le Unità di ricerca hanno continuato ad interagire sistematicamente con i colleghi del progetto EGRID al fine di collaborare alla realizzazione e messa in opera della facility nazionale di dati finanziari di altissima frequenza. Per quanto riguarda il contributo del nostro progetto alla realizzazione della facility nazionale dei dati di alta frequenza è continuata la collaborazione instauratasi tra il nostro gruppo di persone che ha lavorato all individuazione, all acquisto ed al filtraggio dei dati ed il gruppo di collaboratori del progetto EGRID. La facility è oggi dotata di una significativa mole di dati finanziari presenti sia in forma grezza che pre-processata e quindi pronta per analisi di ricerca. Diverse ricerche sono già state svolte su questi dati come documentato nella parte di questa relazione dedicata alla descrizione delle attività svolte dalle singole Unità e con collaborazioni avviate tra le Unità. Prevediamo di effettuare in data 22 e 23 Settembre 2005 un incontro tra i vari ricercatori coinvolti nel progetto per approfondire i risultati fin qui ottenuti e pianificare le attività di singola Unità e delle collaborazioni fra Unità per il periodo restante del progetto. Obiettivo 1 Contributo INFM alla costituzione ed alla gestione di una facility nazionale di dati finanziari. Personale partecipante: Rosario N. Mantegna (responsabile) - Enzo Marinari (Unità di Roma1) Alessandra Tedeschi (personale dipendente del progetto-borsista - luogo di attività Unità di Roma1) - Manuel Glorioso (personale dipendente del progetto-borsista - luogo di attività Unità di Palermo) - Adam Ponzi (Unità di Palermo) - Fabrizio Lillo (Unità di Palermo) - Salvatore Miccichè (Unità di Palermo) - Christian T. Brownless (Unità di Firenze) - Claudia Colonnello (Unità di Palermo). Il nostro progetto strategico coordinato da INFM ha contribuito alla costituzione della facility nazionale di dati finanziari gestita da ICTP portando a completamento l acquisto di dati finanziari di alta frequenza di importanti mercati. Nella maggior parte dei casi l acquisto è stato effettuato garantendo che tutti i gruppi di ricerca espressamente interessati ai dati via via considerati e coinvolti nel presente progetto o nei progetti EGRID e Area di Trieste armonizzati con il presente progetto possano accedere ai dati di interesse durante il periodo di svolgimento del progetto. Il gruppo di lavoro ha quindi 1

2 completato gli acquisti, avviato una serie significativa di pre-processing, ad esempio ricostruendo il libro degli ordini completo per le principali azioni trattate nel London Stock Exchange ed ha prodotto una serie di dati secondari come ad esempio i dati di correlazioni calcolati a vari orizzonti temporali per le azioni più capitalizzate trattate nei mercati equity di New York e Londra. In particolare per quanto riguarda gli acquisti dei dati finanziari di alta frequenza, si è proceduto a: Acquisto degli Intraday Historical Euronext Data per le borse di Parigi, Amsterdam e Brussells per l anno Acquisto delle Trades del Tokyo Stock Exchange per l anno Acquisto dei Depositi Interbancarii trattati sul mercato elettronico gestito da E- MID S.p.a. per l anno Acquisto dell Indice S&P 500 e del Future su tale Indice da TickData per gli anni Ordine per l acquisto dei dati MTS Time Series da EuroMTS l.t.d. da Aprile 2003 a Marzo La facility nazionale è entrata nella fase operativa. In particolare, per quanto riguarda la sua gestione, sono stati caricati nella memoria di griglia della GRID tutti i dati originali acquisiti ed alcune versioni pre-processate in formati più facilmente fruibili per gli utenti. È stato inoltre prodotto un documento che descrive brevemente la struttura della GRID e la tipologia di tutti i dati presenti. Nell ambito del pre-processing dei dati: Si è sviluppato il codice per la trasformazione dei files binarii in files di testo per i dati Open Book del NYSE. Si è proceduto alla generazione di nuovi formati standard per i dati del Rebuild Order Book del London Stock Exchange, rispondenti alle esigenze dei vari utenti. Sono stati testati ed adattati alla GRID programmi già esistenti per l estrazione dei dati Trades and Quotes del NYSE. Si è fatto fronte alle specifiche esigenze dei ricercatori dei 3 progetti partners fornendo in tempo reale i samples di dati richiesti. Gli acquisti effettuati nel secondo anno naturalmente completano quelli già effettuati nel corso del primo anno che qui di seguito brevemente elenchiamo: - Acquisto del Rebuild Order Book del London Stock Exchange (LSE) per l'anno Accordo con Borsa Italia S.p.A. per l'utilizzazione gratuita, per soli fini di ricerca, dei dati Best Bid & Best Ask Singole Transazioni, Primi 5 ordini di vendita e di acquisto per l'anno Acquisizione a titolo gratuito dei datasets Trades and Quotes (2003) e Open Book (2002) del New York Stock Exchange (NYSE). In sintesi per quel che riguardo il nostro progetto, l organizzazione attuale della GRID è la seguente. La struttura principale è gestita dal progetto egrid mentre il nostro progetto 2

3 partecipa con i nodi Firenze, Roma1 e Palermo oltre che per quanto riguarda l acquisto e la gestione dei dati, il pre-processing e lo sviluppo di software dedicato alle attività di ricerca scritto in un formato GRID compatibile. Obiettivi scientifici del progetto per il secondo anno La descrizione analitica dei risultati raggiunti dalle varie Unità di ricerca riportata qui di seguito, mostra che la gran parte degli obiettivi previsti per le altre attività sono stati raggiunti in accordo con l articolazione temporale del progetto originariamente presentato. Il progetto si svolge quindi essenzialmente secondo le previsioni ed ha già prodotto una serie di importanti risultati tra cui il contributo all infrastruttura prototipale di information technology basata su GRID, pubblicazioni scientifiche, disseminazione di risultati e comunicazioni a congresso, prototipi software e formazione di nuove figure professionali coerenti con il progetto. Obiettivi 2, 3 e 4 delle varie Unità di ricerca Vengono qui di seguito discusse le attività avviate ed i risultati ottenuti da ciascuna Unità di ricerca. Unità di ricerca INFM Unità di Palermo Resp. Prof. Rosario N. Mantegna Partecipanti al progetto: Rosario N. Mantegna (responsabile) - Fabrizio Lillo - Salvatore Miccichè - Adam Ponzi - Gabriella Vaglica - Michele Tumminello. Per quanto riguarda l attività A1.1 di obiettivo 4 nel corso del secondo anno abbiamo studiato teoricamente il ruolo della indeterminazione statistica in serie multivariate finite descritte da modelli a fattore. Lo studio è stato effettuato utilizzando strumenti e concetti della random matrix theory [1]. I modelli a fattore considerati sono stati sia di tipo a fattori indipendenti che modelli a fattori strutturati gerarchicamente. In collaborazione con Tomaso Aste e Tiziana Di Matteo, partecipanti all Unità di Alessandria del progetto, sebbene attualmente operanti presso la Australian National University di Canberra, abbiamo sviluppato una nuova metodologia di clustering basata su correlazioni che consente di considerare una quantità di informazione sulle misure di similarità superiore a quella associata al minimum spanning tree (ottenibile con la procedura di clustering del single linkage) ma che viene associata allo stesso albero gerarchico. Il metodo usa concetti di topologia per individuare la soglia scelta per la selezione di informazioni legate alle misure di similarità addizionalmente considerate. Il primo incremento dal minimum spanning tree si ha considerando un grafo che viene posto su una superficie 3

4 topologicamente planare (e quindi un piano o una sfera). Per questo motivo il nuovo grafo ottenuto è stato chiamato grafo planare a filtraggio massimale. Il metodo, che può essere applicato a qualsiasi serie multivariata, si è rivelato particolarmente efficace per le serie dei rendimenti di azioni finanziarie. In particolare, analizzando 100 serie di rendimenti di azioni altamente capitalizzate trattate nei mercati di equity statunitensi, si è visto che il metodo è particolarmente efficace nella stima quantitativa delle connessioni intrasettoriali e intersettoriali dei vari clusters associati a differenti settori di attività economica [2]. Le conoscenze acquisite nelle attività di correlation based clustering sono state utilizzate per valutare quanto una selezione delle informazioni rilevanti della matrice di correlazione possa influenzare la migliore previsione del profilo ottimale del rischio in un portafoglio di azioni trattato in un mercato finanziario. Si è visto che sostituire alla matrice di correlazione la matrice ultrametrica associata al single linkage e all average linkage, diminuisce significativamente la distanza (sia assoluta che percentuale) tra la frontiera efficiente prevista e quella effettivamente realizzata ad un orizzonte temporale prefissato, sia rispetto al caso classico di Markowitz che rispetto al caso in cui la matrice di correlazione di Markowitz venga svestita dalla incertezza statistica inevitabilmente associata con i metodi basati sulla random matrix theory. Questi risultati, ottenuti in collaborazione con Mauro Gallegati e Vincenzo Tola (alla Banca D Italia da Maggio 2005) sono presentati in un manoscritto sottomesso per la pubblicazione [6]. All interno dell attività A1.2 di obiettivo 3 si sono investite risorse umane e computazionali per avere un controllo accurato dell andamento temporale del limit order book del London Stock Exchange (LSE) per un insieme multivariato di titoli. Oggi siamo in grado di seguire (almeno in linea di principio) l evoluzione sincrona del limit order book in un set di stocks simultaneamente trattate nel LSE. Le attività di ricerca sono in corso. Il tema della correlazione a lungo range osservata in alcune serie di dati finanziari (il caso paradigmatico è quello della volatilità) è stato indagato all interno dell attività A1.3 di obiettivo 3 dove si sono considerate, in particolare, le proprietà di correlazione delle serie temporali dei segni (collegati all operazione di vendita o di acquisto) degli ordini (sia al meglio che di mercato) sottomessi in un mercato elettronico altamente efficiente (appunto il LSE). Questo studio [3] ha evidenziato che queste serie temporali sono caratterizzate da una memoria a lungo range estremamente ben caratterizzata da un punto di vista statistico. L osservazione empirica solleva numerosi interrogativi perchè ad un primo momento sembra essere in contraddizione con la presenza di efficienza nei mercati finanziari. Tuttavia la contraddizione è solo apparente come dimostrano modelli statistici sviluppati proprio a seguito di questa osservazione empirica. Molti risultati ottenuti dal nostro gruppo di ricerca sono stati presentati in un review recentemente pubblicato su invito presso la rivista della Società Italiana di Fisica Il Nuovo Saggiatore [5] La nostra Unità inoltre continua a partecipare attivamente alla collaborazione con il progetto EGRID volto alla realizzazione della facility nazionale dei dati finanziari. Oltre ad avere estensivamente lavorato sui dati del limit order book del LSE abbiamo anche preparato tutta una serie di correlation based networks. Si tratta in particolare di 4

5 minimum spanning trees e di grafi planari ottenuti per i dati del NYSE su insiemi di 100, 500 e 1071 azioni per il periodo e per tutti i singoli anni solari. Per gli insiemi di 100 e 500 azioni oltre all intervallo temporale giornaliero sono stati ottenuti i correlation based graphs associati a risoluzioni temporali fino ad un minimo di 5 minuti di trading. Lo stesso tipo di grafi sono anche stati ottenuti per le 92 azioni del set 1 del LSE per il periodo 2002 con risoluzione temporale dei rendimenti che vanno da 1 giorno borsistico fino a 5 minuti di trading. Pubblicazioni: [1] Fabrizio Lillo and Rosario N. Mantegna, Spectral density of the correlation matrix of factor models: a Random Matrix theory approach, Phys. Rev. E 72, (2005). [2] Michele Tumminello, Tomaso Aste, Tiziana Di Matteo, and Rosario N. Mantegna, A tool for filtering information in complex systems, PNAS 102, 10421, (2005). [3] Fabrizio Lillo, J. Doyne Farmer, The Long Memory of the Efficient Market, Studies in Nonlinear Dynamics & Econometrics 8, pag 1-33 (2004). [4] Fabrizio Lillo, Szabolcs Mike, and J. Doyne Farmer, Theory for long memory in supply and demand, Phys. Rev. E 71, (2005). [5] Fabrizio Lillo, Salvatore Miccichè, Rosario N. Mantegna, Econofisica: il contributo dei fisici allo studio dei sistemi economici, Il Nuovo Saggiatore 21 (1-2), 68-81, (2005). Manoscritti: [6] Vincenzo Tola, Fabrizio Lillo, Mauro Gallegati, Rosario N. Mantegna, Cluster analysis for portfolio optimization, preprint physics/ Dettagli ulteriori sono disponibili a partire da: Unità di ricerca INFM Unità di Roma Resp. Prof. Enzo Marinari Partecipanti al progetto: Enzo Marinari (responsabile) Andrea De Martino Irene Giardina - Alessandra Tedeschi (personale dipendente del progetto-borsista). Per quanto riguarda l attività A7.2 di obiettivo 4 consistente nello sviluppo di codici ed algoritmi di ottimizzazione, si è effettuata attività di ricerca volta allo sviluppo di algoritmi Monte Carlo per lo studio di sistemi in cui lo spazio delle configurazioni presenta una struttura di grande complessità [1]. È stata avviata una collaborazione con alcuni ricercatori del gruppo dell Università del Piemonte Orientale su Analisi della microstruttura dei mercati finanziari, attraverso lo studio empirico degli order book del London Stock Exchange e del New York Stock 5

6 Exchange rivolta alla misura del tempo di attesa tra due successive transazioni, che viene svolta all interno dell attività A4.2 di obiettivo 4 [2] Il gruppo di ricerca di Roma1 ha inoltre continuato a contribuire ad una organica collaborazione con l Unità di Trieste sull attività A2.1 di obiettivo 2. [3-9]. A questo riguardo, va anche citato, che è stata avviata una collaborazione con l Unità dell' Università Politecnica delle Marche - Dip. Economia e con l'unità dell Università del Piemonte Orientale riguardante l'applicazione del concetto di equilibrio statistico in economia, nell'ambito dei modelli ad agenti eterogenei. Pubblicazioni: [1] E. Marinari and R. Monasson, Circuits in random graphs: from local trees to global loops, JSTAT PO9004, (2004). [5] A. Tedeschi, A. De Martino and I. Giardina, Coordination, intermittency and trends in generalized minority games, Physica A, accepted for publication, (2005). [6] A. De Martino and M. Marsili, On the interplay between fluctuations and efficiency in a model economy with heterogeneous adaptive consumers, Proceedings of SPIE, vol. 5848, Editor(s): Derek Abbott, Jean-Philippe Bouchaud, Xavier Gabaix, Joseph L. McCauley, Publication Date: May 2005, in print. [7] A. De Martino, I. Giardina, M. Marsili and A. Tedeschi, From perceived risk to collective behavior in minority games, Proceedings of NEW2004. [9] A. De Martino, Statistical mechanics of resource allocation, Prog. Theor. Phys. 157, 308 (2005). Manoscritti: [2] E. Scalas, T.Kaizoji, M. Kirchler, J. Huber, A. Tedeschi, Waiting times between orders and trades in double-auction markets, submitted to Physica A (2005). [3] A. De Martino and M. Marsili, Typical properties of optimal growth in the Von Neumann expanding model for large random economies, preprint physics/ (2005). [4] A. De Martino, T. Galla, Dynamics of adaptive agents with asymmetric information, preprint cond-mat/ (2005). [8] D. Challet, A. De Martino, M.Marsili and I. Perez Castillo, Minority games with finite score memory, preprint cond-mat/ (2004). Unità di ricerca INFM Unità di Trieste SISSA Resp. Prof. Matteo 6

7 Marsili Partecipanti al progetto: Matteo Marsili (responsabile) - Ginestra Bianconi (borsista del contratto) - Giacomo Raffaelli (PhD student SISSA). Nel secondo anno del progetto l'attività di ricerca ha portato da una parte a consolidare i risultati ottenuti nell'anno precedente (vedi lavori pubblicati) e dall'altra ad estenderlo in nuove direzioni. Principalmente ci siamo concentrati sulla comprensione di modelli stilizzati di mercati con più assets, sia con approcci basati sul minority game che con modelli fenomenologici. Nel primo caso, lo studio verte a caratterizzare la componente di fluttuazioni dovuta alla speculazione ed il suo impatto su proprietà di efficienza informativa. Dall'altra ci siamo concentrati sulla modellizzazione di quella componente dell'attività finanziaria dovuta a strategie di minimizzazione del rischio alla Markovitz. Il risultato preliminare che abbiamo trovato è che se il volume o l'impatto degli investimenti riconducibili a questa componente è maggiore di un valore critico, il mercato entra in una fase di instabilità dinamica delle correlazioni. L'esistenza di una tale transizione di fase dimostra che il comportamento dinamico delle correlazioni dei mercati finanziari non è necessariamente solo riconducibile alla dinamica di fattori esterni (fundamentals), ma può essere generato anche dalla dinamica non-lineare interna del mercato. Abbiamo anche sviluppato un metodo per localizzare vari mercati nello spazio delle fasi del modello (attività A2.2 di obiettivo 2). Risultati preliminari mostrano che i mercati reali sono sorprendentemente vicini alla transizione di fase. La nostra ricerca si è anche concentrata sull'analisi del comportamento di herding, che può essere responsabile per la formazione di bolle speculative nei mercati finanziari. Abbiamo introdotto il forecasting game che si offre come modello stilizzato di agenti interagenti per descrivere l'emergenza di un comportamento imitatorio (herding behavior) quando gli agenti devono fare delle previsioni basandosi sia su informazione privata che sull'informazione proveniente dagli altri agenti. Nel quadro del modello si vede che l'emergere di un herding behavior può portare a una maggioranza di previsioni concordi su una previsione sbagliata, come mostrato da recenti dati empirici. Pubblicazioni: [1] F. F. Ferreira, M. Marsili, Real payoffs and virtual trading in agent based market models, Physica A 345 (3-4), (2005). [2] A. De Martino, I. Giardina, A. Tedeschi, et al., Generalized minority games with adaptive trend-followers and contrarians, Phys. Rev E 70 (2), , (2004). [3] D. Challet, M. Marsili, A. De Martino, Stylized facts in minority games with memory: a new challenge, Physica A 338, (2004). Manoscritti: [4] Damien Challet, Andrea De Martino, Matteo Marsili, Isaac Perez Castillo, Minority games with finite score memory, preprint cond-mat/

8 [5] Andrea De Martino, Matteo Marsili, On the interplay between fluctuations and efficiency in a model economy with heterogeneous adaptive consumers, preprint condmat/ [6] Philippe Curty, Matteo Marsili, Phase coexistence in a forecasting game, preprint physics/ Unità di ricerca Università di Alessandria Resp. Prof. Enrico Scalas Partecipanti al progetto: Enrico Scalas (responsabile, Alessandria), Matteo Leccardi (Alessandria) - Massimo Riani (Genova) - Andrea Ridi (Genova) - Tiziana Di Matteo (Canberra) - Tomaso Aste (Canberra). La prima commessa prevista nell'attività A4.1 di obiettivo 3 è stata completata. Dopo un bando di gara cui sono state invitate a partecipare cinque aziende, si è selezionata l'offerta di Tethis S.r.l. che ha successivamente distaccato presso il laboratorio di Alessandria un suo collaboratore, il Dr. Matteo Leccardi da novembre 2004 ad aprile Nel contempo è stata portata a termine la ricerca di mercato sul dispositivo idoneo alla progettazione del prototipo di generatore di rumore leptocurtico. Si è scelta la scheda di sviluppo FPGA "Spartan 3 Starter Kit" della Xilinx, per le sue caratteristiche di versatilità e di costo contenuto. Dopo un'analisi approfondita di vari algoritmi per la generazione di rumore di Levy, caratterizzato da una distribuzione simmetrica alfa-stabile (si veda la pubblicazione [1]), si è scelto di modificare una variante dell'algoritmo di reiezione: l'algoritmo ziggurat di Marsaglia e Tsang, per poter usare l'aritmetica intera, senza dover progettare un DSP sull'fpga. Il generatore realizzato è in grado di produrre rumore di Levy con alfa pari a 0.6, 0.7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 1,95, 1,99. Stiamo preparando un articolo da sottoporre alla Review of Scientific Instruments sul generatore di rumore (M. Leccardi, E. Scalas, A Lévy noise generator, in preparazione.). Si prevede una seconda commessa per la realizzazione di un valutatore di opzioni su FPGA. Si stanno cominciando a valutare varie possibilità. Nell'ambito dell attività A4.2 di obiettivo 3, la collaborazione con J. Huber e M. Kirchler a Innsbruck si è consolidata. Insieme ad altri due autori (Alessandra Tedeschi e Taisei Kaizoji) abbiamo presentato al congresso WEHIA 2005 i risultati dell'analisi dei tempi di attesa tra ordini e contrattazioni in esperimenti in presenza di asimmetria informativa. Nella maggior parte dei casi presi in considerazione l'ipotesi nulla di tempi di attesa tra ordini o contrattazioni distribuiti esponenzialmente non può essere accettata [2]. Nell'ambito dell attività A4.3 di obiettivo 3, dopo uno studio approfondito del comportamento dei tempi di attesa tra le contrattazioni che è stato finalmente pubblicato [3,4], la disponibilità dei dati del book del London Stock Exchange ha consentito un confronto con gli esperimenti discussi al punto precedente (si veda sempre la pubblicazione [2]). Un recente articolo di A.-L. Barabasi su Nature (The origin of bursts and heavy tails in human dynamics, Nature 435, , 2005) ha introdotto un modello 8

9 teorico che potrebbe spiegare il carattere non esponenziale dei tempi di attesa tra ordini e contrattazioni nei mercati finanziari. Una semplice descrizione fenomenologica era comunque già stata proposta nei nostri lavori [2,3] in termini di miscele di distribuzioni esponenziali. Infine, Tiziana Di Matteo ha redatto un rapporto dettagliato sul multiscaling in finanza (T. Di Matteo, Multiscaling in finance, working paper) in vista di una più estesa collaborazione sul tema tra il gruppo di Alessandria e quello di Canberra. L attività A4.4 di obiettivo 3 è all'inizio. Lo Starter Kit sopra descritto è un ambiente di sviluppo sufficientemente versatile e dovrebbe essere possibile la realizzazione hardware di vari metodi di valutazione di opzioni. Si avvieranno al più presto consultazioni al riguardo con il gruppo di Genova. Pubblicazioni: [1] M. Leccardi, E. Scalas, Comparison of three algorithms for Levy noise generation. L'articolo, insieme a una dimostrazione del generatore di rumore, sarà presentato al congresso ENOC '05, nell'ambito del Mini Symposium on Fractional Derivatives and their Applications. [3] E. Scalas, R. Gorenflo, H. Luckock, F. Mainardi, M. Mantelli, M. Raberto, Anomalous waiting times in high-frequency financial data, Quantitative Finance, 4, , [4] E. Scalas, R. Gorenflo, H. Luckock, F. Mainardi, M. Mantelli, M. Raberto, On the intertrade waiting-time distribution, Finance Letters, 3, 38-43, Manoscritti: [2] E. Scalas, T. Kaizoji, M. Kirchler, J. Huber, A. Tedeschi, Waiting times between orders and trades in double-auction markets, sottoposto a Physica A. Seminari e Presentazioni a Congressi: [c1] E. Scalas, Waiting times between orders and trades in double-auction markets. Oral presentation at WEHIA 2005, Colchester. [c2] S. Cincotti, L. Ponta, M. Raberto, E. Scalas, Poisson-process generalization for the trading waiting-time distribution in a double-auction mechanism. Presented by Silvano Cincotti at Fluctuation and Noise 2005, Austin, TX, USA. Organizzazione di congressi: Enrico Scalas ha organizzato nel settembre del 2004 il First Bonzenfreies Colloquium on Market Dynamics and Quantitative Economics. Sebbene non siano stati usati fondi di questo progetto per il finanziamento del congresso, vale la pena di menzionarlo per l'affinità degli argomenti trattati da circa quaranta giovani studiosi e studiose nel corso di due giorni. 9

10 Unità di ricerca CNR Istituto Applicazioni Calcolo Roma Resp. Prof. Massimo Bernaschi Partecipanti al progetto: Massimo Bernaschi (responsabile) - Massimiliano Adamo - Maya Briani - Marco Papi - Benedetto Piccoli - Davide Vergni. Le attività dell'iac dall'inizio del progetto a oggi hanno riguardato esclusivamente l'obiettivo 4, ossia le Scelte di Portafoglio. Rispettando l'articolazione temporale prevista nel progetto, in questo periodo sono state avviate le attività A3.3 che riguardano lo sviluppo di moduli per la generazione di scenari di evoluzione dei tassi di interesse e di alcune variabili macroeconomiche, prima tra tutte l inflazione, che hanno particolare impatto sull andamento dei tassi stessi. All interno dell attività A3.1 sono stati inoltre considerati ed inclusi nel modello di ottimizzazione nuovi tipi di titoli legati all inflazione media europea introdotti dal Tesoro recentemente. L utilizzo di modelli più sofisticati per i tassi ha richiesto uno studio accurato di metodi di calibrazione statistica. È inoltre iniziato lo studio di metodi per l analisi e la rappresentazione del rapporto costo-rischio per un dato portafoglio e per la selezione all interno dell insieme dei portafogli ottimi (per ogni scenario simulato esiste un solo portafoglio ottimo che soddisfa tutti i vincoli) di quello più aderente alla politica di gestione che si intende perseguire. Manoscritti: [1] M. Bernaschi, M. Briani, M. Papi e D. Vergni, Scenario-Generation Methods for an Optimal Public Debt Strategy. Sottomesso a Quantitative Finance (2005). [2] M. Bernaschi, L. Torosantucci, A. Uboldi, Empirical evaluation of the market price of risk using the CIR model. Sottomesso a International Journal of Theoretical and Applied Finance (2004). Seminari e Presentazioni a Congressi: [c1] M. Bernaschi, Optimal Strategies for the Issuances of Public Debt Securities, Seminario presso il King s College di Londra (Novembre, 2004) Prototipi Software: È ormai operativo presso il Ministero di Economia e delle Finanze il prototipo software per la generazione degli scenari e la definizione della politica ottimale di emissione per uno scenario dato. Di questo prototipo è stata completamente ridisegnata l interfaccia utente per venire incontro alle richieste degli utenti del Ministero ed è in corso di completamento un manuale on-line per l utilizzo che affianca la documentazione cartacea. 10

11 Unità di ricerca Università di Firenze Resp. Prof. Giampiero M. Gallo Partecipanti al progetto: Giampiero M. Gallo (responsabile) - Marco J. Lombardi - Christian T. Brownlees - Margherita Velucchi - Fabrizio Cipollini - Alessandro Rossi. Per quanto riguarda i dati TAQ nell attività A5-(i) di obiettivo 3, lo sviluppo del software di estrazione e trattamento è stato terminato, e sono state altresì sviluppate delle routines in Matlab per interfacciare in maniera semplice il database. Si sta inoltre procedendo a sviluppare apposite routine che consentano il calcolo di misure di volatilità ricavate da dati ad alta frequenza (e.g. realized volatility, absolute variation, multipower variation). Nel lavoro di referenza [2] si esamina il contenuto informativo di tali indicatori attraverso un modello a errore moltiplicativo, nell ambito dell attività A5-(vii) di obiettivo 3. L analisi dei dati ad altissima frequenza necessita di conoscere in modo approfondito le regole e procedure dei mercati finanziari di riferimento, la struttura dei database dei dati ad altissima frequenza e i metodi necessari per trasformare i dati grezzi nelle serie d interesse. Parte degli sforzi dell'unità di ricerca sono stati dedicati allo studio di questi temi. I frutti di queste indagini per quanto riguarda il New York Stock Exchange sono stati sintetizzati in referenza [1] che verrà presentato prossimamente alla conferenza S.Co Circa l analisi della dinamica intragiornaliera dei mercati di attività A5 (ii) e (v) si sono avviati ulteriori progetti. Si sta sviluppando in particolare, in collaborazione con Fabrizio Cipollini, nell ambito dell attività A5.1-A5.4 (viii), una versione multivariata dei modelli a errore moltiplicativo (MEM, Engle, 2002); un caso speciale di tali modelli è la famiglia ACD (Engle e Russell, 1998). In questo filone, il lavoro di referenza [3] sui modelli ACD con mistura di esponenziali è stato pubblicato. Per il modello a indicatori multipli per la dinamica intragiornaliera della volatilità scelto all interno dell attività A5-(vii), il lavoro originario, a firma Engle e Gallo [5], è stato accettato per la pubblicazione sul Journal of Econometrics. In questo filone sono stati analizzati modelli a volatilità stocastica e modelli GARCH e si è mostrato, su dati simulati, come l introduzione di ulteriori indicatori migliori la qualità delle stime dei parametri nell equazione della volatilità. Circa la stima di modelli a volatilità stocastica, nel lavoro di referenza [4], Rossi e Gallo sviluppano un modello Markov switching che viene confrontato con misure nonparametriche di volatilità ricavate su dati ad altissima frequenza. Il paper è in corso di pubblicazione sul Journal of Empirical Finance. Un modello a volatilità stocastica con code pesanti, stimato tramite un approccio indiretto è stato proposto da Lombardi e Calzolari (M. J. Lombardi e G. Calzolari, Indirect estimation of α-stable stochastic volatility models, in preparation). Il lavoro verrà presentato alla conferenza annuale della Bundesbank in onore di Benoit Mandelbrot. Pubblicazioni: 11

12 [3] G. De Luca and G.M. Gallo, Mixture processes for financial intradaily durations, Studies in Nonlinear Dynamics and Econometrics, 8, (2004). [4] A. Rossi and G.M. Gallo, Volatility estimation via hidden Markov models, Journal of Empirical Finance, accettato per la pubblicazione, (2005). [5] R. F. Engle and G.M. Gallo, A Multiple Indicator Model for Volatility Using Intra- Daily Data, Journal of Econometrics, accettato per la pubblicazione, (2005). Manoscritti: [1] C. T. Brownlees e G.M. Gallo, Everything you always wanted to know about ultrahigh frequency financial data but were afraid to ask, da presentarsi alla conferenza S.Co.2005, settembre [2] G. M. Gallo e M. Velucchi, Ultra--high Frequency Measures of Volatility: an MEM-- based Investigation, da presentarsi alla conferenza S.Co. 2005, settembre Unità di ricerca Università Politecnica delle Marche Resp. Prof. Gallegati Partecipanti al progetto: Mauro Gallegati (responsabile) - Antonio Palestrini - Alberto Russo - Vincenzo Tola. Nel secondo anno di attività del progetto è stato sviluppato ed esteso il framework teorico di riferimento per l'analisi della dinamica dei prezzi degli asset, costruito nel corso del primo anno di attività. I modelli sviluppati nell'ambito di questo framework (attività A6.1 di obiettivo 2) descrivono l'interazione tra gli agenti eterogenei attraverso processi imitativi, come "mean-field" rispetto alle scelte attese del mercato. I risultati più interessanti che sono scaturiti dall'analisi condotta nel corso del secondo anno di attività (partendo da quanto già fatto nel corso del primo anno) riguardano i seguenti punti: dinamiche del prezzo dell'asset non legate alla soluzione fondamentale; esistenza di bolle finanziarie generate da una sufficiente componente d'interazione; esistenza di dinamiche path dependent; esistenza di soluzioni con invest/reject cascade (effetti domino). Il modello di referenza [1] mostra che, implementando un processo di learning, con algoritmi genetici, sullo spazio delle strategie: la distribuzione dei profitti delle strategie non fondamentaliste presenta maggiore volatilità della distribuzione dei profitti delle strategie fondamentaliste; esiste una componente d'interazione razionale, nel senso che la distribuzione dei profitti di coloro che seguono strategie non-fondamentali non è statisticamente dominata dalla distribuzione dei profitti delle strategie fondamentaliste. 12

13 Una estensione del framework proposto nel primo anno di attività riguarda l'analisi della dinamica dei pattern tipici delle bolle speculative (attività A6.2 di obiettivo 2). Il modello di referenza [2] è stato sviluppato in modo da replicare l'andamento tipico delle bolle speculative osservate nei dati empirici dei mercati finanziari. Inoltre, sono stati confermati i risultati (ottenenuti in via preliminare nel corso del primo anno) relativi al tipico period of di stress che precede il crollo del prezzo di un titolo e al suo legame con l'esistenza di vincoli di liquidità degli investitori. Più in dettaglio, il modello [2] mostra come una dinamica stocastica dei prezzi degli asset in presenza di "herding", vincoli finanziari e witching nelle strategie degli agenti sia in grado di spiegare la presenza di un periodo di financial di stress che segue il picco e precede il crash di una bolla speculativa. Il modello è stato sviluppato seguendo le linee di ricerca proposte da Kindleberger C. (2000), Manias, Panics and Crashes: A History of financial Crisis (New York: John Wiley). Le simulazioni del modello mostrano che i periodi di "financial distress" sono legati alla dinamica della distribuzione dei redditi degli agenti i quali vendono (switching della strategia) dopo il picco della bolla, a causa dell'esistenza di vincoli finanziari. Una maggiore propensione allo switching delle strategie da parte degli agenti fa aumentare la lunghezza dei periodi di "financial distress" e fa diminuire l'ampiezza delle bolle speculative mentre una più forte interazione tra gli agenti genera bolle speculative di maggiori dimensioni. Pubblicazioni: [1] Gian-Italo Bischi, Mauro Gallegati, Laura Gardini, Roberto Leombruni, Antonio Palestrini, Herd Behavior and Non-Fundamental Asset Price Fluctuations in Financial Markets, Macroeconomics Dynamics, in corso di pubblicazione, (2005) Manoscritti: [2] Mauro Gallegati, Antonio Palestrini, J. Barkley Rosser, Jr., The Period of Financial Distress in Speculative Markets: Interacting Heterogeneous Agents and Financial Constraints, working paper, Maggio 2005 Unità di ricerca Dipartimento di Economia e Istituzioni Università di Tor Vergata - Resp. Prof. Michele Bagella Partecipanti al progetto: Michele Bagella (responsabile) - Rocco Ciciretti (personale del progetto) - Gabriele Susinno. L attività di ricerca presso questa Unità parte nel mese di maggio 2005 data la procedura di trasferimento della responsabilità da CMA (società del gruppo Deloitte ora liquidata) all Università di Tor Vergata. Il trasferimento ha ottenuto il nulla osta in data 27 gennaio 2005 ed è diventato effettivo in data 17 marzo

14 Il progetto sotto la responsabilità dell Unità Tor Vergata ha come scopo: a) Consolidamento dello studio dell allocazione ottimale di portafoglio alla luce delle dinamiche delle diverse componenti di rischio. Sviluppo tecnologico per l importazione di tecniche di calcolo parallelo nell ambito delle imprese. Formazione/Collaborazione Studenti (attività A8.1 di obiettivo 4 del progetto). b) Utilizzazione di HPC per servizi di Computer Aided Asset Liability Management e per ingegnerizzazione di prodotti finanziari (attività A8.2 di obiettivo 4 del progetto). c) Analisi dell impatto di shocks ed eventi politici ed economici sulla dinamica dei prezzi degli asset e delle ripercussioni sulla gestione di portafoglio. Formazione/Collaborazione Studenti (attività A8.3 di obiettivo 4 del progetto). Coerentemente con quanto sopra l Unità Tor Vergata ha provveduto ad attivare una risorsa: il Dott. Rocco Ciciretti. Visto l avvio recente dell attività all interno del nuovo gruppo di ricerca all interno del progetto sono state individuate le coordinate culturali su cui basare l attività di ricerca. Il lavoro ha lo scopo di sviluppare nuove tecniche di gestione degli attivi coerenti con i profili del passivo delle società operanti nel mercato assicurativo vita. L interesse di tale studio si iscrive in un contesto di mercato di tassi relativamente bassi rispetto al minimo garantito dalle polizze di Ramo I. Questa situazione, associata ad esigenze di competitività nell offerta di un rendimento in linea con le esigenze commerciali, spinge ad assumere posizioni a lungo termine che consentano dei rendimenti relativamente più elevati. Tale approccio, totalmente coerente in un contesto di gestione tradizionale e di duration matching, ha un rovescio della medaglia difficilmente trascurabile. Infatti la prossima introduzione dei principi IAS avrà come primo effetto quello di ridurre fortemente le quote di titoli immobilizzati al fine di evitare le penalizzazioni collegate ad un loro smobilizzo prima della scadenza. In realtà, tralasciando l'approccio puramente attuariale, le polizze analizzate sotto un profilo finanziario evidenziano, tramite le garanzie fornite, l'esistenza di opzioni implicite di esoticità non trascurabile. La conseguenza più immediata dell introduzione dei nuovi principi contabili, sarà che le Compagnie non potranno più disporre dell arma dell immobilizzazione per smussare la volatilità dei mercati. Esse dovranno invece seguire il criterio del fair value per la maggior parte delle proprie posizioni, facendo emergere in bilancio gli effetti del reale profilo di rischio dei propri attivi. La maggiore volatilità indotta dall effetto congiunto dell allungamento della duration e delle modalità di accounting degli attivi implicano importanti rischi da investimento del Patrimonio con il rischio di una maggiore patrimonializzazione per coprire i rendimenti di mercato qualora questi non fossero in grado di consentire la gestione del minimo garantito venduto. Ovviamente il problema si trasferirà, pro quota consolidamento, nel bilancio delle controllanti in termini di perdita economica e in termini di volatilità dell eventuale quotazione. Il presente progetto ha lo scopo di definire delle linee guida operative che consentano di adeguare al presente ambito di operatività della gestione alcune tecniche di portfolio insurance estremamente in voga per la strutturazione di strumenti finanziari a capitale 14

15 garantito. Metodi che, tramite un controllo dinamico della volatilità di portafoglio, consentono di valutare l opportunità di avvalersi in modo protetto di strumenti di tipo absolute return nei limiti consentiti dalle normative vigenti. Affinché ciò sia possibile, è necessario rivedere il modello complessivo di gestione del business definendo sia i ruoli che le responsabilità tra azionista e Compagnia definendo da un lato, il livello di rischio massimo sopportabile e massimizzando conseguentemente la redditività del business coerentemente con i vincoli imposti. Chiaramente tale approccio, basato sul budget di rischio massimo impone di andare oltre l uso dei classici modelli di Asset Liability Management basati sul Cashflow matching e sul duration gap adottando strumenti adeguati di misurazione del profilo di rischio integrato attivo passivo. Va infine notato che la futura introduzione del fair value per il passivo contribuirà ad abbattere un rischioso disallineamento metodologico di valutazione consentendo una gestione finanziaria efficace, coesa e coerente tra attivo e passivo. E importante infatti non dimenticare che le polizze, data la loro implicita strutturazione in derivati, sono anch esse grandezze finanziarie e come tali dovrebbero essere considerate per una coerente ed affidabile valutazione del profilo di rischio e conseguente gestione. Chiaramente tale approccio richiede metodologie di calcolo adeguate ed un approccio metodologico allineato alle più avanzate tecniche di ingegneria finanziaria. Sulla base di queste considerazioni, il piano di sviluppo della ricerca da svolgere prevede l indagine di quanto segue: 1. L impatto dei nuovi IAS sul bilancio delle compagnie assicurative; 2. Eventi finanziari ed eventi non finanziari al fine di integrare l approccio attuariale e finanziario; 3. Mercato non completo: quadratic hedging; obiettivi di gestione: l immunizzazione del return on equities (ROE); 4. Passport/Vacation options. Come punto di inizio della ricerca si intende sviluppare impatto normativo dei nuovi IAS nel settore assicurativo. L approccio viene schematizzato qui di seguito. Cosa cambia con l introduzione dei nuovi IAS nel settore assicurativo: contratti assicurativi diversi dai contratti di investimento; eliminazione delle riserve non a copertura di rischi specifici; introduzione di un liability/adeguacy test sulle passività basto su cash flow futuri; richiesta di separare alcuni derivati embedded. Cosa cambierà in futuro: ulteriore sviluppo delle stime sull impatto dei rischi di mercato; tendenza a ridurre l eccessiva prudenza nel calcolo delle riserve; riduzione dell opacità di alcune poste di bilancio ed aumento della trasparenza di bilancio. Pubblicazioni: [1] M. Bagella, G. Susinno, R. Ciciretti, Mathematical Characterization of Behavioral 15

16 Dynamics: From Stylized Agents to Aggregate Price Process in Transparency, Governance and Markets, a cura di Michele Bagella, Leonardo Becchetti e Iftekhar Hasan, in corso di pubblicazione ELSEVIER, (2005) Manoscritti: [2] M. Bagella, G. Susinno, R. Ciciretti, Market Dynamics as a Consequence of Local Complementarity and Global Substitutability in Agent's Strategies, Working Paper; Seminari e Presentazioni a Congressi: [c1] M. Bagella, G. Susinno, R. Ciciretti, Market Dynamics as a Consequence of Local Complementarity and Global Substitutability in Agent's Strategies alla XIII International Tor Vergata Conference on Banking and Finance, Roma, Italia; [c2] M. Bagella, G. Susinno, R. Ciciretti, Market Dynamics as a Consequence of Local Complementarity and Global Substitutability in Agent's Strategies all Ente Luigi Einaudi, Roma, Italia; [c3] M. Bagella, G. Susinno, R. Ciciretti, Market Dynamics as a Consequence of Local Complementarity and Global Substitutability in Agent's Strategies all Univeristà LUISS Guido Carli, Roma, Italia; Questo documento, le pubblicazioni ed i manoscritti in esso citati sono disponibili in rete al seguente indirizzo: 16

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