Hybrid Approaches to Predicting Realized ETF Volatility: Deep Learning and the Recovery Theorem

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

This article examines the task of multi-step forecasting of realized volatility. The paper introduces a modification of the loss function of the form quantile log-hyperbolic cosine (quantile log-cosh), and information extracted from options using the recovery theorem [Ross, 2015] is also used as exogenous factors in the context of predicting the realized volatility of exchange-Traded funds (ETF) SPY (SPDR S&P 500 ETF Trust) и QQQ (Invesco QQQ Trust). Two hypotheses are put forward: the first one assumes that the quantile log-cosh in neural networks will increase the accuracy of the predictive model on the test dataset compared to the same models trained on other target functions. The second hypothesis is to use information extracted from the recovery theorem. This theorem makes it possible to approximate the true distribution density of SPY and QQQ states in terms of Markov chains and get rid of the assumptions of a risk-neutral measure in financial models. Then, according to the second hypothesis, it is expected that the model with the factors extracted using the recovery theorem will show more accurate predictions on the test sample compared to the classical heterogeneous autoregression (HAR-RV) model. The following machine learning models are used to test hypotheses: LSTM, GRU, BiLSTM, BiGRU, FCNN and N-BEATS. The results show that the modification of the quantile log-cosh makes it possible to improve the accuracy of model predictions on the test dataset. Also, the inclusion of exogenous factors from the recovery theorem in the forecasting models of realized volatility makes it possible to significantly outperform the HAR-RV model, especially over the long-term horizon.

Авторлар туралы

Dmitry Patlasov

Perm State National Research University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: dmitriypatlasov@gmail.com

аспирант кафедры информационных систем и математических методов в экономике

Ресей, Perm

Әдебиет тізімі

  1. Amir A., Levy A., Levenstein M., Lubin R. Porat BG. (2019) Can We Recover the Cover? Algorithmi-ca, 81, 7, pp. 2857–2875.
  2. Andersen T.G., Bollerslev T., Diebold F.X., Labys P. (2003) Modeling and Forecasting Realized Volatility. Econometrica, 71, 2, pp. 579–625.
  3. Andersen T.G., Bollerslev T., Diebold F.X., Labys P. (2001) The Distribution of Realized Exchange Rate Volatility. Journal of the American Statistical Association, 96, 453, pp. 42–55.
  4. Andersen T.G., Bollerslev T. (1998) Answering the Skeptics: Yes, Standard Volatility Models Do Provide Accurate Forecasts. International Economic Review, pp. 885–905.
  5. Andersen T.G., Bollerslev T., Diebold F.X. (2003) Some Like it Smooth, and Some Like it Rough: Untangling Continuous and Jump Components in Measuring, Modeling, and Forecasting Asset Return Vola-tility. Modeling, and Forecasting Asset Return Volatility. September.
  6. Audrino F., Huitema R., Ludwig M. (2021) An Empirical Implementation of the Ross Recovery Theorem As a Prediction Device. Journal of Financial Econometrics, 19, 2, pp. 291–312.
  7. Bakshi G., Chabi-Yo F., Gao X. (2018) A Recovery that We Can Trust? Deducing and Testing the Re-strictions of the Recovery Theorem. The Review of Financial Studies, 31, 2, pp. 532–555.
  8. Barndorff‐Nielsen O.E., Shephard N. (2002) Estimating Quadratic Variation Using Realized Vari-ance. Applied Econometrics, 17, 5, pp. 457–477.
  9. Barron J.T. (2019) A General and Adaptive Robust Loss Function. Proceedings of the IEEE/CVF conference on computer vision and pattern recognition, pp. 4331–4339.
  10. Bollerslev T., Tauchen G., Zhou H. (2009) Expected Stock Returns and Variance Risk Premia. The Review of Financial Studies, 22, 11, pp. 4463–4492.
  11. Borovička J., Hansen L.P., Scheinkman J.A. (2016) Misspecified Recovery. The Journal of Finance, 71, 6, pp. 2493–2544.
  12. Branco R.R., Rubesam A., Zevallos M. (2024) Forecasting Realized Volatility: Does Anything Beat Linear Models? Journal of Empirical Finance, pp. 101524.
  13. Carr P., Yu J. (2012) Risk, Return, and Ross Recovery. Journal of Derivatives, 20, 1, pp. 38.
  14. Christoffersen P.F., Diebold F.X. (2000) How Relevant Is Volatility Forecasting for Financial Risk Management? Review of Economics and Statistics, 82, 1, pp. 12–22.
  15. Corsi F. (2008) A Simple Approximate Long-Memory Model of Realized Volatility. Journal of Fi-nancial Econometrics, 7, 2, pp. 174–196.
  16. Dwyer G.P. (2015) The Economics of Bitcoin and Similar Private Digital Currencies. Journal of Fi-nancial Stability, 17, pp. 81–91.
  17. Engle R.F. (1982) Autoregressive Conditional Heteroscedasticity with Estimates of the Variance of United Kingdom Inflation. Econometrica: Journal of the Econometric Society, pp. 987–1007.
  18. Gagnon M.H., Power G.J., Toupin D. (2022) Forecasting Market Index Volatility Using Ross-Recovered Distributions. Quantitative Finance, 22, 2, pp. 255–271.
  19. Hansen P.R., Lunde A. (2005) A Realized Variance for the whole Day Based on Intermittent High-Fre quency Data. Journal of Financial Econometrics, 3, 4, pp. 525–554.
  20. Huber P.J. (1964) Robust Estimation of a Location Parameter. The Annals of Mathematical Statis-tics, 35, 1, pp. 73–101.
  21. Jackwerth J.C., Menner M. (2020) Does the Ross Recovery Theorem Work Empirically? Journal of Financial Economics, 137, 3, pp. 723–739.
  22. Kostyrko A.V., Malakhov D.I. (2021) Was There a Shift: An Empirical Analysis of Tests for Struc-tural Shifts in Yield Volatility. Applied Econometrics, 1, pp. 110–139.
  23. Merton R.C. (1980) On Estimating the Expected Return on the Market: An Exploratory Investiga-tion. Journal of Financial Economics, 8, 4, pp. 323–361.
  24. Oreshkin B.N., Carpov D., Chapados N., Bengio Y. (2019) N-BEATS: Neural Basis Expansion Analy-sis for Interpretable Time Series Forecasting. Preprint arXiv:1905.10437.
  25. Qin L., Linetsky V., Nie Y. (2018) Long Forward Probabilities, Recovery, and the Term Structure of Bond Risk Premiums. The Review of Financial Studies, 31, 12, pp. 4863–4883.
  26. Rodikov G., Antulov-Fantulin N. (2022) Can LSTM Outperform Volatility-Econometric Models? Preprint arXiv:2202.11581.
  27. Ross S. (2015) The Recovery Theorem. The Journal of Finance, 70, 2, pp. 615–648.
  28. Souto H.G., Moradi A. (2024) Introducing NBEATSX to Realized Volatility Forecasting. Expert Sys-tems with Applications, 242, pp. 122802.
  29. Welch I., Goyal A. (2008) A Comprehensive Look at the Empirical Performance of Equity Premium Prediction. The Review of Financial Studies, 21, 4, pp. 1455–1508.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».