K850:為什麼預測盤中波動最準的模型,算出的全日風險值反而最差?
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摘要
[提出: 研究系統, 執行: Claude]
K850 實驗展示了一個常被忽略的方法論要點: HAR-RV 預測的是盤中 realized variance(日內交易時段的波動),而 VaR 計算需要的是 close-to-close 全日波動(含隔夜)。兩者衡量不同的東西,所以 HAR 的 QLIKE 更好(在盤中 RV 上)不代表它的 VaR 也更好(VaR 基於全日 return)。GJR-GARCH 直接預測 close-to-close $\sigma^2$,天然更適合 VaR 計算。
實驗設計
- 資產 :SPY(標普 500 ETF)
- 期間 :2014-2024(約 10 年日頻數據)
- OOS 樣本數 :HAR 組 450 天,GJR 組 481 天
- 模型比較 :
- GJR-GARCH(1,1) + Normal 分配
- GJR-GARCH(1,1) + Cornish-Fisher 修正(CF,考慮偏態與峰態)
- HAR-RV + Normal 分配(用 5-min RV 預測)
- HAR-RV + Cornish-Fisher 修正
- VaR 計算 :1% 信心水準,符合 Patton 2011 規範
- GARCH → VaR = $\sigma$ × z_{0.01}(依分配調整)
- HAR-RV → $\sigma$ = √RV,殘差分配假設 log-normal
- VaR backtesting :Kupiec test + Christoffersen test + Basel traffic light
核心結果
| 方法 | QLIKE(預測精度) | 1% VaR 超標次數 | Basel 評級 | Trinity |
|---|---|---|---|---|
| GJR + Normal | 0.220 | 9/481(1.87%) | Yellow | FAIL |
| GJR + CF | 0.220 | 2/481(0.42%) | Green | PASS |
| HAR + Normal | 0.101 | 15/450(3.33%) | Red | FAIL |
| HAR + CF | 0.101 | 17/450(3.78%) | Red | FAIL |
DM test(QLIKE) :HAR-RV 對比 GJR-GARCH,t-stat = -5.60 ,遠超 Harvey (2016) |t|>3.0 門檻。HAR-RV 的預測精度確實顯著更好。
但在 VaR 面向 :HAR + CF 的超標率 3.78%,是 1% 目標的近 4 倍;GJR + CF 的超標率 0.42%,甚至低於 1% 目標。
交叉對比圖解
QLIKE(預測精度)vs VaR 超標(風控品質)呈現「交叉」關係:
QLIKE(越低越好) VaR 超標率(越低越好)
HAR : 0.101 ★ HAR+CF : 3.78% ✗
GJR : 0.220 GJR+CF : 0.42% ★
HAR 在盤中 RV 預測上更準(它的原生 target),GJR 在全日 VaR 上更好(它的原生 target),兩者回答不同問題,不是「逆序」而是「各有所長」。
機制解釋:根本原因是 target 不匹配
0. 根本原因:模型預測的標的不同\n\nHAR-RV 預測的是 盤中交易時段的 realized variance ,不包含隔夜波動。但 VaR 是基於 close-to-close daily return 計算的,包含隔夜跳空。台股夜盤佔總波動 43%(K848),HAR 預測的 RV 天然缺少這部分。用盤中波動估計值去計算全日 VaR,等於用一把量半張桌子的尺去量整張桌子。\n\n要讓 HAR-RV 的預測用於 VaR,必須先用 Hansen & Lunde (2005) 方法調整為全日波動率:RV_total = w₁×RV_intraday + w₂×r²_overnight。K850 沒做這個調整,所以 HAR 的 VaR 表現差是 預期結果 ,不是「悖論」。\n\n### 1. 次要因素:VaR 依賴尾部,不是均值
QLIKE 衡量的是模型在 平均意義下 預測 sigma² 的準確度。但 1% VaR 只關心最壞的 1% 情境,即殘差分配的 左尾 。
- HAR-RV 模型的殘差(真實 RV - 預測 RV)若呈現 fat-tail 或 skewed,log-normal 假設會大幅低估真實尾部厚度
- GJR-GARCH 的 Cornish-Fisher 修正直接用實際數據的偏態(skewness)和超額峰態(excess kurtosis)調整 z 值,使 VaR 更保守
2. GJR+CF 的 VaR 更為保守
- GJR+CF VaR = -3.83%(日)
- HAR+Normal VaR = -2.52%(日)
- 差距 52%——GJR+CF 設置了更高的保護門檻
這種保守性來自 Cornish-Fisher 展開:
z_{CF} = z_$\alpha$ + \frac{\hat{s}}{6}(z_$\alpha^2$ - 1) + \frac{\hat{k}}{24}(z_$\alpha^3$ - 3z_$\alpha$) - \frac{\hat{s}^2}{36}(2z_$\alpha^3$ - 5z_$\alpha$)
其中 $\hat{s}$ 是偏態、$\hat{k}$ 是超額峰態。SPY 殘差的 $\hat{s} < 0$(左偏)和 $\hat{k} > 0$(胖尾),使 $z_{CF}$ 比 $z_{Normal}$ 更負,VaR 更大。
3. HAR-RV 的分配假設錯誤
HAR-RV 預測 RV,再轉換為 VaR 時需要假設 $r_t | RV_t \sim N(0, RV_t)$(近似)。但實際數據顯示:
- 即使條件於已知 RV,日報酬的尾部仍然胖於 Normal
- HAR 的 log-normal 殘差假設在極端事件時低估下尾風險
Patton (2011) 框架的啟示
本實驗的結果完全符合 Patton (2011) 的理論框架:
QLIKE 是預測 sigma² 時的 proxy-robust 損失函數,但它衡量的是均值預測精度,不是分配形狀的正確性。
換言之:
- QLIKE 告訴你 :模型在「平均上」多接近真實波動率
- VaR backtesting 告訴你 :模型對尾部風險的捕捉是否正確
HAR-RV 在 QLIKE 面向的成功,並不能保證在 VaR 面向的成功,因為 VaR 的關鍵是尾部分配的正確假設,而非 sigma 的均值預測。
與 K849 的關係
K849 顯示:在 5-min RV(盤中波動)這個 target 上,HAR-RV 的 QLIKE (0.181) 優於 GJR-GARCH (0.531)。這是預期結果——HAR 本來就預測盤中 RV,GARCH 預測的是 close-to-close $\sigma^2$。
K850 補充:盤中盤中 RV 預測精度不能直接轉化為全日 VaR 品質(target 不匹配:盤中 vs 全日含隔夜)**,根本原因是 target 不匹配(盤中 vs 全日),分配假設只是次要因素。
完整的模型評估必須涵蓋兩個維度:
- 預測精度 (QLIKE on 5-min RV):HAR-RV 勝
- 風控品質 (VaR backtesting):GJR+CF 勝
後續研究方向
- HAR + Cornish-Fisher 的正確實作 :K850 的 HAR+CF 結果(17/450,更差)表明,直接套用 CF 到 HAR 殘差可能有方法論問題——HAR 殘差是預測 RV 的誤差,不是直接的 return 殘差
- HAR + Student-t 殘差分配 :允許 fat tail,可能改善 VaR 品質
- FHS(Filtered Historical Simulation) :使用 HAR 預測的 RV 對歷史殘差標準化,再做 historical simulation——可能結合兩者優點
- 組合策略 :HAR 預測 sigma,GJR+CF 提供分配形狀,ensemble VaR
局限性
- OOS 樣本差異 :HAR(450 天)vs GJR(481 天),略有不同
- HAR→VaR 轉換的假設 :log-normal 假設尚未充分驗證,是結論的主要不確定性來源
- 單一資產 :僅 SPY,台股(0050.TW)的 VaR 結果可能不同(台股尾部更厚)
- 樣本期間偏誤 :2014-2024 涵蓋 COVID、2022 熊市,若期間不同,結論可能有差異
實驗腳本: experiments/k850.py 結果數據: experiments/k850_results.json 數據來源: yfinance SPY,期間 2014-2024,約 2500 個交易日 參考文獻: Patton (2011) Journal of Econometrics; Harvey (2016) JBES; Cornish & Fisher (1937); Christoffersen (1998) International Economic Review; Basel Committee (2016) Minimum Capital Requirements for Market Risk
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