ABECEDA EKONOMIKY A EKONÓMIE – teoretické smery a základné koncepcie ekonofyziky
Ekonofyzika je neortodoxnáinterdisciplinárna výskumná oblasť, ktorá aplikuje teórie a metódy pôvodne vyvinuté fyzikmi s cieľom riešiť problémy v ekonómii
Sú to zvyčajne tie, ktoré zahŕňajú neistotu alebo stochastické procesy a nelineárnu dynamiku.
Stochastics je odvetvie matematiky, ktoré sa zaoberá skúmaním a modelovaním náhodných udalostí.
Niektoré z jeho aplikácií na štúdium finančných trhov sa tiež nazývajú štatistické financie, odkazujúc na ich korene v štatistickej fyzike. Ekonofyzika úzko súvisí so sociálnou fyzikou.
Záujem fyzikov o spoločenské vedy nie je nový; Napríklad Daniel Bernoulli bol pôvodcom úžitkových preferencií. Jeden zo zakladateľov neoklasickej ekonomickej teórie, bývalý profesor ekonómie na Yale University Irving Fisher, bol pôvodne vyškolený pod vedením renomovaného fyzika z Yale, Josiaha Willarda Gibbsa.
Podobne Jan Tinbergen, ktorý získal prvú Nobelovu cenu za ekonómiu v roku 1969 za vývoj a aplikáciu dynamických modelov na analýzu ekonomických procesov, študoval fyziku u Paula Ehrenfesta na Leidenskej univerzite. Tinbergen vyvinul najmä gravitačný model medzinárodného obchodu, ktorý sa stal ťažným koňom medzinárodnej ekonomiky.
Ekonofyzika bola zahájená v polovici 1990-tych rokov niekoľkými fyzikmi pracujúcimi v podoblasti štatistickej mechaniky. Nespokojní s tradičnými vysvetleniami a prístupmi ekonómov – ktorí zvyčajne uprednostňovali zjednodušené prístupy v záujme rozpustných teoretických modelov pred súhlasom s empirickými údajmi – použili nástroje a metódy z fyziky, najprv sa pokúsili porovnať súbory finančných údajov a potom vysvetliť všeobecnejšie ekonomické javy.
Jednou z hnacích síl ekonofyziky, ktorá sa objavila v tejto dobe, bola náhla dostupnosť veľkého množstva finančných údajov, počnúc rokom 1980. Ukázalo sa, že tradičné metódy analýzy sú nedostatočné – štandardné ekonomické metódy sa zaoberali homogénnymi činiteľmi a rovnováhou, zatiaľ čo mnohé zaujímavejšie javy na finančných trhoch zásadne záviseli od heterogénnych činiteľov a ďaleko od rovnovážnych situácií.
Termín “ekonofyzika” vytvoril H. Eugene Stanley, aby opísal veľké množstvo článkov napísaných fyzikmi o problémoch (akciových a iných) trhov na konferencii o štatistickej fyzike v Kalkate v roku 1995 a prvýkrát sa objavil v jej zborníku v Physica A 1996. Ustanovujúce stretnutie o ekonofyzike zorganizovali v roku 1998 v Budapešti János Kertész a Imre Kondor. Prvá kniha o ekonofyzike bola od R. N. Mantegna & H. E. Stanley v roku 2000.
Takmer pravidelné série stretnutí na túto tému zahŕňajú: ECONOPHYS-KALKATA (koná sa v Kalkate a Dillí), Kolokvium ekonofyziky, ESHIA/ WEHIA.
V posledných rokoch sa rozvíja sieťová veda, silne závislá na analógiách zo štatistickej mechaniky, aplikovala na štúdium produktívnych systémov. To je prípad prác vykonaných v inštitúte Santa Fe v rámci európskych financovaných výskumných projektov ako predpovedanie finančných kríz a Harvard-MIT Observatory of Economic Complex
Ak “ekonofyzika” označuje princíp aplikácie štatistickej mechaniky na ekonomickú analýzu, na rozdiel od konkrétnej literatúry alebo siete, priorita inovácií je pravdepodobne spôsobená Emmanuelom Farjounom a Moshé Machoverom (1983). Ich kniha Zákony chaosu: Pravdepodobnostný prístup k politickej ekonómii navrhuje rozpustiť transformačný problém v Marxovej politickej ekonómii rekonceptualizáciou príslušných veličín ako náhodných premenných.
Ak sa na druhej strane “ekonofyzika” považuje za aplikáciu fyziky na ekonómie, za jej súčasť možno považovať diela Léona Walrasa a Vilfreda Pareta. Ako ukázali Bruna Ingrao a Giorgio Israel, všeobecná teória rovnováhy v ekonómii je založená na fyzikálnom koncepte mechanickej rovnováhy.
Ekonofyzika nemá nič spoločné s “fyzikálnym kvantitatívnym prístupom” k ekonómii, ktorý obhajuje Ian Steedman a ďalší spojení s neo-ricardianizmom. Významní ekonofyzici sú Emmanuel Bacry, Giulio Bottazzi, Jean-Philippe Bouchaud, Bikas K Chakrabarti, J. Doyne Farmer, Diego Garlaschelli, Dirk Helbing, János Kertész, Fabrizio Lillo, Rosario N. Mantegna, Matteo Marsili, Joseph L. McCauley, Jean-Francois Muzy, Enrico Scalas, Angelo Secchi, Didier Sornette, H. Eugene Stanley, Viktor Jakovenko a Yi-Cheng Zhang. Zvlášť pozoruhodný medzi formálnymi kurzami ekonofyziky je ten, ktorý nepretržite viac ako desať rokov ponúka Diego Garlaschelli na katedre fyziky Leidenskej univerzity.
Základné nástroje
Základnými nástrojmi ekonofyziky sú pravdepodobnostné a štatistické metódy, často prevzaté zo štatistickej fyziky.
Fyzikálne modely, ktoré boli aplikované v ekonómii, zahŕňajú kinetickú teóriu plynu, nazývanú kinetické výmenné modely trhov, perkolačné modely, chaotické modely vyvinuté na štúdium zástavy srdca a modely so samoorganizujúcou sa kritickosťou, ako aj ďalšie modely vyvinuté na predpovedanie zemetrasení.
Okrem toho sa uskutočnili pokusy použiť matematickú teóriu zložitosti a teóriu informácie, ako ich vyvinuli mnohí vedci, medzi ktorými sú Murray Gell-Mann a Claude E. Shannon.
Pre potenciálne hry sa ukázalo, že rovnováha vytvárajúca vznik založená na informáciách prostredníctvom Shannonovej informačnej entropie produkuje rovnakú rovnovážnu mieru (Gibbsova miera zo štatistickej mechaniky) ako stochastická dynamická rovnica, ktorá predstavuje hlučné rozhodnutia, ktoré sú založené na modeloch obmedzenej racionality používaných ekonómami.
Veta fluktuácie a rozptylu ich spája, aby vytvorila konkrétnu korešpondenciu “teploty”, “entropie”, “voľného potenciálu/energie” a iných fyzikálnych pojmov s ekonomickým systémom. Model štatistickej mechaniky nie je konštruovaný a-priori – je výsledkom ohraničene racionálneho predpokladu a modelovania na existujúcich neoklasických modeloch.
Bol použitý na dokázanie “nevyhnutnosti tajnej dohody” výsledku Huwa Dixona v prípade, pre ktorý neoklasická verzia modelu nepredpovedá tajnú dohodu. Tu sa dopyt zvyšuje, rovnako ako v prípade tovaru Veblen, kupujúci akcií s klamom “horúcej ruky” uprednostňujú nákup úspešnejších akcií a predaj tých, ktoré sú menej úspešné,alebo medzi krátkymi obchodníkmi počas krátkeho stláčania, ako sa to stalo pri tajnej dohode skupiny WallStreetBets o zvýšení ceny akcií GameStop v roku 2021.
Laureát Nobelovej ceny a zakladateľ experimentálnej ekonómie Vernon L. Smith použil ekonofyziku na modelovanie sociability prostredníctvom implementácie myšlienok v humanomike. Tam hlučné rozhodovacie a interakčné parametre, ktoré uľahčujú sociálne reakcie na odmenu a trest, vedú k modelom rotačného skla identickým s tými vo fyzike.
Kvantifikátory odvodené z teórie informácie boli použité v niekoľkých prácach ekonofyzika Aurélia F. Barivieru a spoluautorov s cieľom posúdiť stupeň informačnej efektívnosti akciových trhov. Zunino a sním spolupracujúci autori používajú inovatívny štatistický nástroj vo finančnej literatúre: rovinu kauzality zložitosť-entropia. Toto karteziánske zastúpenie vytvára hodnotenie efektívnosti rôznych trhov a rozlišuje odlišnú dynamiku trhu s dlhopismi. Zistilo sa, že rozvinutejšie krajiny majú akciové trhy s vyššou entropiou a nižšou zložitosťou, zatiaľ čo trhy z rozvíjajúcich sa krajín majú nižšiu entropiu a vyššiu zložitosť. Okrem toho autori dospeli k záveru, že klasifikácia odvodená z roviny kauzality zložitosti a entropie je v súlade s kvalifikáciou, ktorú hlavné ratingové spoločnosti pripisujú suverénnym nástrojom. Podobná štúdia, ktorú vypracovali Bariviera a ďalší teoretici, skúma vzťah medzi úverovými ratingmi a informačnou efektívnosťou vzorky podnikových dlhopisov amerických ropných a energetických spoločností pomocou roviny kauzality zložitosti a entropie. Domnievajú sa, že táto klasifikácia súhlasí s úverovými ratingmi agentúry Moody’s.
Ďalším dobrým príkladom je teória náhodnej matice, ktorá môže byť použitá na identifikáciu šumu vo finančných korelačných maticiach. Jeden článok tvrdil, že táto technika môže zlepšiť výkonnosť portfólií, napr. pri aplikácii pri optimalizácii portfólia.
Ideológia ekonofyziky je stelesnená v novej pravdepodobnostnej ekonomickej teórii a na jej základe v jednotnej teórii akciových trhov.
Existujú aj analógie medzi teóriou financií a teóriou difúzie. Napríklad Black-Scholesova rovnica pre oceňovanie opcií je difúzno-advekčná rovnica. Bola kritizovaná. Jej použitie pri riadení hedgeového fondu Long Term Management Capital znamenal krach tejto firmy. Black-Scholesova teória môže byť rozšírená tak, aby poskytovala analytickú teóriu hlavných faktorov v ekonomických aktivitách.
Rôzne ďalšie nástroje z fyziky, ktoré boli doteraz použité, ako je dynamika tekutín, klasická mechanika a kvantová mechanika, vrátane takzvanej klasickej ekonómie, kvantovej ekonómie a kvantových financií, a Feynman-Kacov vzorec štatistickej mechaniky.
Keď sa matematik Mark Kac zúčastnil prednášky Richarda Feynmana, uvedomil si, že ich práca sa prekrýva. Spoločne vypracovali nový prístup k riešeniu stochastických diferenciálnych rovníc. Ich prístup sa používa na efektívny výpočet riešení Blackovej-Scholesovej rovnice cenových opcií na akcie.
Kvantové financie
Kvantové štatistické modely boli úspešne aplikované na financovanie niekoľkými skupinami ekonofyzikov pomocou rôznych prístupov, ale pôvod ich úspechu nemusí byť spôsobený kvantovými analógiami.
Kvantová ekonómia
Úvodník v inauguračnom čísle časopisu Quantum Economics and Finance hovorí: “Kvantová ekonómia a financie je aplikácia pravdepodobnosti založenej na projektívnej geometrii – tiež známej ako kvantová pravdepodobnosť – na modelovanie v ekonómii a financiách. Čerpá zo súvisiacich oblastí, ako je kvantové poznanie, kvantová teória hier, kvantová výpočtová technika a kvantová fyzika.”
Vo svojom prehľadovom článku v tom istom čísle David Orrell načrtáva, ako neoklasická ekonómia ťažila z konceptov klasickej mechaniky, a napriek tomu koncepty kvantovej mechaniky “zjavne ponechali ekonomiku nedotknutú”. Skúma rôzne cesty kvantovej ekonómie, z ktorých niektoré sú podľa neho protichodné, a uspokojuje sa s tým, že “kvantová ekonómia preto musí mať iný druh listu z knihy kvantovej fyziky, a to prijatím kvantových metód, nie preto, že sa zdajú prirodzené alebo elegantné, alebo sú vopred schválené nejakou vyššou autoritou alebo sa podobajú niečomu inému, ale preto, že užitočným spôsobom zachytávajú najzákladnejšie vlastnosti toho, čo sa študuje.”
Hlavné výsledky
Ekonofyzika má určitý vplyv na aplikovanejšiu oblasť kvantitatívnych financií, ktorej rozsah a ciele sa výrazne líšia od ekonomickej teórie. Rôzni ekonofyzici zaviedli modely cenových výkyvov vo fyzike finančných trhov alebo originálne uhly pohľadu na zavedené modely.
V súčasnosti jeden z hlavných výsledkov ekonofyziky zahŕňa vysvetlenie “tukových chvostov” v distribúcii mnohých druhov finančných údajov ako univerzálnej sebapodobnej vlastnosti škálovania (t. j. škála invariantná v mnohých rádoch údajov),vyplývajúca z tendencie jednotlivých konkurentov na trhu alebo ich agregátov systematicky a optimálne využívať prevládajúce “mikrotrendy” (napr. rastúce alebo klesajúce ceny). Tieto “tučné chvosty” nie sú len matematicky dôležité, pretože obsahujú riziká, ktoré môžu byť na jednej strane veľmi malé, takže človek môže mať tendenciu ich zanedbávať, ale ktoré – na druhej strane – nie sú vôbec zanedbateľné, t. j. nikdy nemôžu byť exponenciálne malé, ale namiesto toho sa riadia merateľným algebraicky klesajúcim mocenským zákonom, napríklad s pravdepodobnosťou zlyhania len 𝑃∝𝑥−4, kde x je čoraz väčšia premenná v koncovej oblasti posudzovaného rozdelenia (t. j. cenová štatistika s oveľa viac ako 108 údajmi). To znamená, že posudzované udalosti nie sú jednoducho “mimoriadnymi hodnotami”, ale musia sa skutočne zohľadniť a nemožno ich “poistiť”.
Zdá sa, že úlohu zohráva aj to, že blízko zmeny tendencie (napr. od poklesu k rastúcim cenám) dochádza k typickým “panickým reakciám” predávajúcich alebo nákupných agentov s algebraicky rastúcou rýchlosťou a objemom vyjednávania.
Rovnako ako v kvantovej teórii poľa môžu byť “tukové chvosty” získané komplikovanými “neperturbačnými” metódami, hlavne numerickými, pretože obsahujú odchýlky od obvyklých Gaussových aproximácií, napríklad Black-Scholesovej teórie. Tukové chvosty však môžu byť spôsobené aj inými javmi, ako je náhodný počet výrazov v vete centrálneho limitu alebo ľubovoľný počet iných, neekonofyzikálnych modelov. Vzhľadom na ťažkosti s testovaním takýchto modelov sa im v tradičnej ekonomickej analýze venovala menšia pozornosť.
Kritika
V roku 2006 ekonómovia Mauro Gallegati, Steve Keen, Thomas Lux a Paul Ormerod publikovali kritiku ekonofyziky. Citujú dôležité empirické príspevky predovšetkým v oblasti financií a priemyselnej ekonomiky, ale uvádzajú štyri obavy týkajúce sa práce v tejto oblasti: nedostatok povedomia o ekonomickej práci, odpor voči prísnosti, nemiestna viera v univerzálnu empirickú pravidelnosť a nevhodné modely.
