在信息不完全的情况下实现时间一致性的资产负债管理

《Omega ω》:Time-consistent asset–liability management with imperfect information

【字体: 时间:2026年02月21日 来源:Omega ω 7.2

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  时间一致性资产与负债管理、隐藏马尔可夫模型、均值-方差准则、不完全信息、动态优化策略

  
边丽华|张玲|沈阳|王佩|周宇新
徐州工程学院数学与统计学院,中国徐州221018

摘要

本文研究了在均值-方差准则下,多期资产-负债管理(ALM)问题的时间一致投资策略。为了反映信息不完全的现实情况,金融市场被建模为一个隐马尔可夫框架,该框架能够捕捉到可观察和不可观察的市场状态。假设风险资产、负债和现金流的回报取决于这些状态,从而反映了现实世界金融市场的复杂性。利用充分统计量方法,该问题被转化为一个具有完整信息的问题。在非合作博弈框架下,通过扩展的贝尔曼方程和矩阵表示,明确推导出时间一致ALM策略、价值函数和有效前沿的封闭形式解。期望最大化(EM)算法被用来估计隐马尔可夫模型参数,提高了该框架的实际应用性。数值示例说明了信息不完全、负债和随机现金流对时间一致投资策略和有效前沿的影响。通过解决信息不完全和随机动态的挑战,本研究为在复杂金融环境中设计有效的ALM策略提供了可行的见解。

引言

负债管理是现代金融的一个重要方面,它有助于保护财富并减轻破产风险。虽然机构或个人投资者必须做出长期投资决策,但这些决策受到经济条件不确定性和金融义务演变性质的复杂影响。一个设计良好且稳健的资产-负债管理(ALM)框架不仅有助于维持财务稳定,还能优化资产配置策略。
自[1]、[2]的开创性工作以来,ALM分别成为运营研究和金融研究的重点。在过去的几十年中,研究从确定性环境发展到日益复杂的市场环境。关键研究[3]、[4]、[5]加深了对ALM的理解。在各种方法中,均值-方差准则作为一个基础框架脱颖而出,因为它能够直观地量化风险和回报。值得注意的是,Li和Ng[6]引入了一种嵌入技术来处理动态均值-方差优化问题,提供了分析上的可行性,并为在该框架下进一步探索最优ALM策略奠定了基础。
尽管均值-方差模型具有优势,但其方差项的非线性引入了时间不一致性,这是长期投资决策中的一个重大挑战。在初始阶段最优的策略往往在后续时间点不再最优。这种不一致性削弱了长期决策,因为投资者可能在未来倾向于采取与最初规定的不同的行动。这个问题在文献中受到了越来越多的关注,促使研究人员探索在每个决策点都保持最优的时间一致策略。
一种有前景的时间一致性方法借鉴了博弈论(例如参见[7]),其中将决策过程概念化为经济主体(例如投资者)当前自我和未来自我之间的非合作博弈。在这个框架中,投资者不再寻求零时刻的全局最优策略,而是寻找一个子博弈完美纳什均衡策略,这代表了一系列随时间相互同意的行动。这一理论已被扩展并应用于不同环境下的均值-方差ALM问题,如[8]、[9]所示。
另一个现实的金融决策考虑因素是信息不完全。在实践中,市场参与者经常依赖不完整的数据,并面临部分可观察或不可观察的动态,这就需要研究在信息不完全情况下的ALM。例如,关键经济变量(如市场制度)不是直接可观察的,必须从资产回报等可观察信号中推断出来。为了解决这一挑战,隐马尔可夫模型(HMM)提供了一个合适的工具来捕捉此类情况的动态,其中市场状态被分为可观察和不可观察的组成部分,从而更真实地模拟投资者信念和信息流。在ALM背景下,HMM特别有价值,因为它们与实际情况相符,即资产和负债动态受到决策者无法完全获取的因素的影响(参见[10]、[11])。
受这些见解的启发,本文研究了在离散时间设置下,信息不完全情况下的多期均值-方差ALM问题的时间一致(均衡)策略。与现有假设市场状态完全可观察的模型不同,本研究通过隐马尔可夫模型(HMM)捕捉了市场状态的双重性质——可观察和不可观察。使用HMM可以更真实地表示金融市场,反映了决策者可用的有限信息。此外,该模型还纳入了随机现金流,考虑了实践中经常遇到的动态流动性条件。通过将风险资产、负债和现金流的回报与可观察和不可观察的状态联系起来,所提出的框架提供了对信息不完全和随机动态如何影响ALM策略的更全面理解。采用离散时间设置是因为大多数机构和个人投资者在投资期限内是间歇性地调整他们的ALM策略,而不是连续地调整。这反映了金融决策通常发生在离散时间间隔内,受到市场条件变化、政策更新或金融义务等因素的驱动。
本文的主要贡献有四个方面。首先,我们引入了一个新的均值-方差ALM优化框架,该框架通过离散时间有限状态隐马尔可夫模型(HMM)纳入了信息不完全。这一扩展使模型能够更真实地捕捉可观察和不可观察的市场动态。其次,尽管信息不完全增加了复杂性,我们仍然推导出了时间一致ALM策略、相应的价值函数和有效前沿的明确封闭形式表达式。这些分析结果是通过使用充分统计量方法、分离原理和博弈论方法(这些方法导致了扩展的贝尔曼方程)实现的。第三,我们的研究发现,信息不完全增加了时间一致ALM策略的波动性,并由于信息损失而降低了投资绩效。我们还展示了负债和随机现金流在这种信息不完全框架下在塑造最优决策中的关键作用。第四,通过基于中国真实市场数据的养老金案例研究,我们展示了所提出的模型如何在信息受限的金融环境中增强ALM决策,从而提供了一组政策建议。
本文的其余部分组织如下。第2节我们回顾了相关文献。第3节首先在不完全信息下阐述了ALM问题,引入了具有可观察和不可观察市场状态的隐马尔可夫模型,然后应用充分统计量方法将信息不完全的均值-方差ALM问题转化为具有完整信息的等效优化问题。第4节我们为时间一致的均衡ALM策略、相应的均衡价值函数和有效前沿推导出明确解。第5节探讨了一般模型的几个特殊情况。第6节将本文采用的分析方法与两种替代方法进行了比较。第7节基于真实金融市场数据进行了数值研究,以验证理论发现,并提供了关于信息不完全、负债和随机现金流影响的实际见解。第8节总结了本文的主要发现和未来研究方向的讨论。所有技术证明都在附录中提供,并可作为补充材料在线获取。

章节片段

文献综述

本节回顾了与本研究相关的现有文献,涵盖四个领域:(i)早期的ALM模型,(ii)均值-方差ALM模型,(iii)均值-方差问题的时间一致策略,以及(iv)使用HMM进行投资组合选择时信息不完全的纳入。
早期的工作主要在确定性环境下,通过线性规划方法(及其变体)研究了ALM问题。

ALM问题的表述

在本节中,我们为决策者在时间范围[0,T内制定了一个资产-负债管理(ALM)问题,该时间范围被划分为T个时期,由[m,m+1,其中[m,m+1。我们通过(Ω,F,P)确定了一个完整的概率空间,在该空间中,下面描述的所有随机过程和随机变量都是明确定义的。

时间一致的ALM策略和有效前沿

在本节中,我们通过解决扩展的贝尔曼方程来推导时间一致的ALM策略、相应的价值函数和有效前沿。

特殊情况

在本节中,我们讨论了几种特殊情况,并将在数值示例中与一般设置进行比较。

与替代方法的比较

在本节中,我们将本文采用的分析博弈论方法与两种替代方法(蒙特卡洛和机器学习)进行了定性比较,这两种方法可用于解决ALM随机控制问题。
在本文采用的具体市场动态(即隐马尔可夫模型)下,我们应用分析博弈论(AGT)方法找到了相应的封闭形式的时间一致策略(19)、价值函数(20)和有效前沿(25)。

数值示例

在本节中,我们通过数值示例说明了前几节获得的理论结果。为此,我们提供了一个基于中国真实金融市场数据的DC养老金问题的数值研究。

结论

本文研究了在多期均值-方差框架下,信息不完全情况下的资产-负债管理(ALM)问题的时间一致策略。考虑到现实世界金融市场的复杂性,该研究将随机现金流过程纳入财富动态,并使用隐马尔可夫框架对市场进行建模,该框架区分了可观察和不可观察的状态。这种双重状态方法能够捕捉到

CRediT作者贡献声明

边丽华:撰写——原始草稿。张玲:撰写——审阅与编辑,方法论。沈阳:撰写——审阅与编辑,形式分析。王佩:撰写——审阅与编辑。周宇新:撰写——审阅与编辑,调查,形式分析。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

我们感谢负责编辑和三位审稿人的有益评论和建议。我们声明在准备本文期间,使用了AI工具(ChatGPT 4 & 5)来提高语言的清晰度。本研究得到了国家自然科学基金(编号71971070, 72301080, 7237125672273036)、教育部人文社会科学基金(编号24YJAZH220)、江苏省社会科学基金(编号24GLC023)的支持。
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