金融における最尤法とベイズ推論
尤度最大化と事後更新を比較し、事前分布、MAP、不確実性、正則化、予測、モデル誤設定、金融レジームへの感度を学びます
Mark編集 · 一次情報は記事末尾に掲載
要点
最尤法は、指定したモデルのもとで観測データの尤度を最大にするパラメータ値を選びます。ベイズ推論は同じ尤度に事前分布を組み合わせ、パラメータと予測の事後分布を得ます。どちらを使っても、誤った尤度、不安定な市場レジーム、選択バイアス、品質の低いデータが自動的に修復されるわけではありません
どちらも確率モデルから始まる
データyとパラメータθに対し、尤度L(θ;y)=p(y|θ)は、yを固定して標本分布をθの関数として見ます
これはθが真である確率ではなく、θに依存しない定数を掛けても尤度の比較は変わりません
観測過程、依存性、打ち切り、取引コスト、欠測の仕組みは、推定前にモデルへ含めるべき要素です
最尤法は一点を選ぶ
最尤推定量θ̂は尤度または対数尤度を最大化し、正則条件と正しいモデル設定のもとで一致性、漸近正規性、効率性を持ち得ます
曲率、プロファイル尤度、サンドイッチ推定量、ブートストラップで点推定の周囲の不確実性を評価できます
境界パラメータ、弱い識別、多峰性、小標本、重い裾は、標準的な漸近誤差を信頼できなくします
ベイズ推論は分布を更新する
ベイズ則p(θ|y)∝p(y|θ)p(θ)は、尤度と、適切または数学的に正当化された事前分布を組み合わせます
事後要約には平均、中央値、信用区間、テール確率、派生したリスク量の完全な分布を含められます
事後分布はモデルと事前分布を条件とするもので、真のデータ生成過程を発見した無条件の証明ではありません
MAPはベイズ推論の全体ではない
最大事後確率推定は対数尤度と対数事前分布の和を最大化し、罰則付き最適化に似ることがあります
密度の最頻値は座標に依存するため、MAPは非線形な再パラメータ化で変わりますが、事後確率は整合的に変換されます
ベイズ推論を一つのMAP点へ縮めるとパラメータ不確実性を捨て、最尤法より実際以上に似て見えます
事前分布と罰則は仮定を表す
弱情報事前分布は不安定なパラメータを正則化し、妥当な尺度を促し、不可能な領域を避けられます
頻度論的な罰則も、罰則を確率分布と解釈せずに数値的に似た縮小を与えられます
既定値の陰に隠さず、事前分布族、ハイパーパラメータ、制約、パラメータ化への感度を報告します
金融はモデルとレジームのリスクを増幅する
短い履歴、まれな危機、潜在ボラティリティ、非定常性、市場微構造の変化により、漸近的な情報は乏しくなります
硬直した尤度が構造変化を多数の確認観測と扱えば、事後分布は狭いまま間違うことがあります
ローリング推定、階層的プーリング、状態空間動学、頑健尤度、明示的な変化点モデルは、それぞれ別の問題と仮定に対応します
予測で比較するのが最も公平である
完全に留保した将来期間で、対数スコア、較正、被覆率、テール損失、意思決定効用を使い予測分布を評価します
ベイズモデルでは、事前・事後予測挙動、収束診断、有効標本数、感度も確認します
計算上の収束は統計的検証ではないため、どの方法でも代替尤度と異なるレジームを比較します
よくある質問
最尤推定とは何ですか?
指定したモデルが観測データへ最も高い尤度を与えるパラメータ値を選ぶ方法です
ベイズ推論は何を加えますか?
尤度に事前分布を組み合わせ、パラメータ、予測、派生量の事後分布を返します
MAP推定は最尤推定と同じですか?
選んだパラメータ化で事前分布が平坦な場合に限り一致し得ます。一般にMAPは事前分布を含み、座標に依存します
データが少なければベイズ推論が常に優れますか?
いいえ。事前分布は弱いデータを安定化できますが、不適切な事前分布や誤設定した尤度は自信のある誤りも生みます
出典
この考え方を自分のオプションに当てはめる
契約と目標を選ぶと、価格・時間・ボラティリティの前提を一つの分析で確認できます
自分のオプションを分析する(英語)