Прогнозирование доходности и волатильности финансовых инструментов при помощи систем нечеткого вывода и моделей ARMA-GARCH
- Авторы: Свиязов В.А.1
-
Учреждения:
- ПАО «Сбербанк»
- Выпуск: Том 61, № 3 (2025)
- Страницы: 126-138
- Раздел: Математический анализ экономических моделей
- URL: https://gynecology.orscience.ru/0424-7388/article/view/691411
- ID: 691411
Цитировать
Полный текст



Аннотация
В работе к задачам прогнозирования доходности и волатильности финансовых инструментов применяется модификация модели GARCH, основанная на системах нечеткого вывода (fuzzy inference system, FIS). Данная модификация позволяет учитывать асимметричность волатильности, использовать большое число нечетких кластеров, осуществлять мягкое переключение между кластерами и динамически адаптировать их структуру. Такой подход учитывает разное поведение волатильности при разных условиях. При использовании моделей вида FIS в системе может учитываться большое число влияющих факторов без необходимости явно включать их в модель. Также может оцениваться и динамически меняться степень влияния этих факторов. Для ряда доходности финансовых инструментов сначала строится модель ARMA. Затем на ее остатках калибруются параметры модели FIS-GARCH, которая в дальнейшем используется для прогноза волатильности. Исследовано более 35 выборок дневных котировок инструментов финансового рынка России. Среди рассмотренных сегментов рынка — фондовый, долговой и денежный. Расчеты показывают, что для некоторых типов временных рядов, в особенности для инструментов рынка акций, нечеткий подход дает результат, превосходящий стандартную модель авторегрессионной условной гетероскедастичности. На некоторых временных рядах нечеткие системы позволяют существенно повысить точность прогнозов (что подтверждается статистическими критериями), но в большом числе случаев ошибки прогнозирования при использовании нечетких систем и без них сопоставимы. Можно утверждать, что нечеткие системы, благодаря своим особенностям, имеют потенциал в прогнозировании доходности и волатильности на фондовом рынке.
Ключевые слова
Список литературы
- Пегат А. (2013). Нечеткое моделирование и управление. 2-е изд. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. [Пегат А. (2013). Fuzzy modeling and control. 2nd ed. Moscow: BINOM. Laboratorija znanii (in Russian).]
- Свиязов В. А. (2023). Существует ли эффект выходного дня: исследование российского фондового рынка с помощью нечетких систем // Экономический журнал Высшей школы экономики. Т. 27. № 3. С. 412–434. doi: 10.17323/1813-8691-2023-27-3-412-434 [Sviyazov V. A. (2023). Is there a weekend effect? Russian stock market research based on fuzzy systems. The HSE Economic Journal, 27, 3, 412–434. doi: 10.17323/1813-8691-2023-27-3-412-434 (in Russian).]
- Шведов А. С. (2018). Аппроксимация функций с помощью нейронных сетей и нечетких систем // Проблемы управления. № 1. С. 21–29. ISSN: 1819–3161. [Shvedov A. S. (2018). Functions approximation with neural networks and fuzzy systems. Control Sciences, 1, 21–29. ISSN: 1819–3161 (in Russian).]
- Angelov P. (2010). Evolving Takagi–Sugeno fuzzy systems from streaming data (eTS+). Evolving Intelligent Systems: Methodology and Applications, 21–50. doi: 10.1002/9780470569962.CH2
- Angelov P., Filev D. (2004). An approach to online identification of Takagi–Sugeno fuzzy models. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B (Cybernetics), 34, 1, 484–498. doi: 10.1109/TSMCB.2003.817053
- Baczyński M., Jayaram B. (2008). Fuzzy implications. Berlin, Heidelberg: Springer.
- Bollerslev T. (1986). Generalized autoregressive conditional heteroskedasticity. Journal of Econometrics, 31, 3, 307–327. ISSN: 0304-4076. doi: 10.1016/0304-4076 (86)90063-1
- Diebold F. X., Mariano R. S. (1995). Comparing predictive accuracy. Journal of Business and Economic Statistics, 13, 3, 253–263. ISSN: 15372707. doi: 10.1080/07350015.1995.10524599
- Engle R. F. (1982). Autoregressive conditional heteroscedasticity with estimates of the variance of United Kingdom inflation. Econometrica, 50, 4, 987–1007.
- Engle R. F., Ng V. K. (1993). Measuring and testing the impact of news on volatility. The Journal of Finance, 48, 5, 1749–1778. ISSN: 00221082, 15406261.
- Hung J. C. (2009). A fuzzy asymmetric GARCH model applied to stock markets. Information Sciences, 179, 22, 3930– 3943. ISSN: 0020-0255. doi: 10.1016/J.INS.2009.07.009
- Jagannathan R., Glosten L., Runkle D. (1993). On the relation between the expected value and the volatility of the nominal excess return on stocks. Journal of Finance, 48, 1779–1801. doi: 10.1111/j.1540-6261.1993.tb05128.x
- Kostenetskiy P., Chulkevich R., Kozyrev V. (2021). HPC resources of the Higher School of Economics. Journal of Physics: Conference Series, 1740, 1, 012050. doi: 10.1088/1742-6596/1740/1/012050
- Luna I., Ballini R. (2012). Adaptive fuzzy system to forecast financial time series volatility. Journal of Intelligent and Fuzzy Systems, 23, 27–38. doi: 10.3233/IFS-2012–0491
- Maciel L., Gomide F., Ballini R. (2013). Enhanced evolving participatory learning fuzzy modeling: An application for asset returns volatility forecasting. Evolving Systems, 5, 1–14. doi: 10.1007/s12530-013-9099-0
- Sentana E. (1995). Quadratic ARCH Models. The Review of Economic Studies, 62, 4, 639–661. ISSN: 00346527, 1467937X.
- Sugeno M., Kang G. (1988). Structure identification of fuzzy model. Fuzzy Sets and Systems, 28, 1, 15–33. ISSN: 0165-0114. doi: 10.1016/0165-0114 (88)90113-3
- Takagi T., Sugeno M. (1985). Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, SMC-15, 1, 116–132. doi: 10.1109/TSMC.1985.6313399
- Tan L., Wang S., Wang K. (2017). A new adaptive network-based fuzzy inference system with adaptive adjustment rules for stock market volatility forecasting. Information Processing Letters, 127, 32–36. doi: 10.1016/j.ipl.2017.06.012
- Thavaneswaran A., Liang Y., Zhu Z., Thulasiram Ruppa K. (2020). Novel data-driven fuzzy algorithmic volatility forecasting models with applications to algorithmic trading. 2020 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ–IEEE), 1–8. doi: 10.1109/FUZZ48607.2020.9177735
- Troiano L., Mejuto E., Kriplani P. (2017). An alternative estimation of market volatility based on fuzzy transform. IFSA-SCIS2017 — Joint 17th World Congress of International Fuzzy Systems Association and 9th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems, 1–6. doi: 10.1109/IFSA-SCIS.2017.8023316
- Tsay R. S. (2010). Analysis of Financial Time Series. 3rd ed. Hoboken (New Jersey): John Wiley & Sons.
- Zadeh L. (1965). Fuzzy sets. Information and Control, 8, 3, 338–353. ISSN: 0019-9958. doi: 10.1016/S0019-9958 (65)90241-X
- Zakoian J.-M. (1994). Threshold heteroskedastic models. Journal of Economic Dynamics and Control, 18, 5, 931–955. ISSN: 0165-1889. doi: 10.1016/0165-1889 (94)90039-6
Дополнительные файлы
