在量化交易中,掌握ARMA/GARCH 的重要性?
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证券交易数据是非常典型的时间序列数据,而 ARMA 与 GARCH 又是两种常用的时间序列模型。如何评估这两种模型在量化交易中的作用?
先说结论:时间序列研究的本质是研究“数据随时间变化的规律",并不是只要知道简单的 ARMA, GARCH 就够了。相反,ARMA, GARCH在量化交易中,只有部分场景(或者说构造出来的场景)下才能使用。
时间序列的特性可以有趋势性、季节性、周期性、平稳性、自相关性等。而 ARMA,GARCH应用的前提是平稳性和自相关性。如果一个时间序列只具有趋势性、季节性、周期性的特征,而不具有平稳性、自相关性的特征,那么就不适用这两种方法来进行研究。
01 行情数据不满足模型的前提¶
在交易性品种中,股票多具有趋势性(在国家存在的时间长度内,股票市值是GDP 的线性函数 -- 这是巴菲特指标(也称为资产证券化率)的数学含义-- 因而也就不具有平稳性。
当然,我们可以通过两支股票,构造出一定时间内满足平稳性要求的时间序列出来--这就是配对交易的来源。
此外,我们可以把资产收益率(如股票、期货)在高频(如分钟线)变化下的时间序列,近似地看成具有平稳性和自相关性,于是可以使用ARMA 来进行短时价格预测。这可能是你所说的 high frequency trading 中,是不是只要知道 ARMA/GARCH 就够了的原因。
所以,综上来看,个人以为,ARMA/GARCH 在量化交易中有用武之地,但绝非处处可用,一用就灵。
02 时间序列不仅仅是证券¶
再举一个例子。比如, Facebook有一个很有名的 time series 库,叫 Prophet, 如果你搜索 time series 工具库,很可能会搜索到它。
尽管它也是用来预测时间序列的,但不太适用于证券交易,为什么呢?
Prophet 是基于加法模型(趋势 + 季节性 + 节假日效应)设计,非常适合业务场景中的时间序列预测(如销售额、流量、用户增长等),尤其对含有强季节性、缺失值或异常值的数据具有较好的鲁棒性。
在股票交易中,存在一定的季节性因素。但股票交易中的季节性因素,不像商品价格、尤其是消费品价格、销量中的季节性因素那样显性。所以,如果你拿它来炒股,基本上是无效的。证券交易中的季节性效应与消费市场有很大的不同,并且效应要弱很多。
所以,并非所有的时间序列模型都适用于证券交易。用在 ARMA/GARCH 身上也是一样。
03 证券交易中的时间序列特点¶
总之,个人以为,quant trading中的 time series,与其它领域所说的 time series 既相似又相区别,不能简单地套用其它领域中的算法、规律和函数库。
根本原因在于,自然界中的时序规律一旦产生,会在很长一段时间内是固定的、无漂移地;但是证券市场中,价格的确定由交易者决定。交易者预测『规律』,又在运用『规律』的过程中,改变『规律』。所以,在证券交易中,规律总在不停地产生,又在持续被打破(但仍有一些基本规律不会改变)。
写完这一篇,刚好2025年诺贝尔物理学奖颁布。今年的诺奖授予加州大学等三位学者,以表彰他们『在电路中实现宏观量子力学隧穿效应和能量量子化』 的开创性工作。

简言之,之前我们总认为量子力学只在微观尺度上发挥作用。薛定谔的猫就是对量子力学适用范围的质疑。该思想实验以一个似是而非的悖论提出了这一质疑。但是,现在我们可以说:
量子力学没有明确的宏观 - 微观边界,因为超导电路的尺寸可达毫米级。现在,也许是时候重新设计薛定谔的猫的实验了。
但是,作者一直认为,量子力学的背后的哲学概念,也适用于经济和证券研究。
当我们讨论价格时,实际上在谈论的是对证券价格的观测。而对于证券价格的观测,本质上是通过成交来完成的;没有成交,就没有价格。
而成交也会干扰价格本身的波动。这里同样存在普朗克尺度的问题。
在物理世界中,绝大多数观测是通过光来完成的。具体地说,是通过光子与被观测物体的撞击、反弹来完成的。但是,一旦被观察物体的尺度接近于光子,观测行为就会改变被观测物体的运动。这时候,就被观测物体不再有确定的运行轨迹,这就是『测不准』原理的根本原因。
这个理论在证券交易中有一个小小的应用:如果是小的资金来做量化,你可以预测并实践规律,基本不会干扰价格的运行;如果成交量远小于公司市值,这就好比用一个光子去撞击一个宏观物体,它只会带回来物体的信息,而不会改变物体的运动。
因此,量化交易是小资金的天堂。送给所有正在路上、或者准备上路的独立量化交易者。