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出色不如走運(yùn) (II)?

發(fā)布時(shí)間:2018-10-01  |   來源: 川總寫量化

作者:石川

摘要:本文指出在做因子測試時(shí)應(yīng)考慮多重假設(shè)檢驗(yàn)的影響、排除 data mining 造成的運(yùn)氣成分,從而有效的從大量因子中選出真正能夠解釋截面收益率的好因子;該方法也可用于基金經(jīng)理或投資策略的篩選。


1 引言


兩年前,我寫了一篇《出色不如走運(yùn)?》。該文使用順序統(tǒng)計(jì)量(order statistics)解釋了當(dāng)很多投資者(或基金)使用相同的數(shù)據(jù)構(gòu)建不同的策略時(shí),最好的那個(gè)一定是非常優(yōu)秀的,但它很有可能僅僅是因?yàn)檫\(yùn)氣好,而非真正的水平高。


如果我們直接從某個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)規(guī)律中找出了一個(gè)解釋股票預(yù)期收益截面差異的因子,并且該因子在統(tǒng)計(jì)上顯著,那么它可能是真的顯著;但如果我們試了 500 個(gè)因子,然后找到了一個(gè)最牛逼的,那么哪怕它的 t-statistic 非常高,我們也不能保證它就一定是個(gè)真的因子。這就好比我們在大街上隨便抓了一個(gè)人讓他猜 20 次扔硬幣的結(jié)果,如果他全都猜對了,那么他很可能真的擁有天生神力;但是如果我們讓 3 億人同時(shí)玩猜 20 次扔硬幣結(jié)果的游戲,20 輪過后全對的還會有 250 人左右,但是我們會認(rèn)為這些人僅僅是運(yùn)氣好。


這些例子背后的數(shù)學(xué)邏輯是,如果有一個(gè)因變量 Y 和一個(gè)解釋變量 X,通過回歸分析后我們發(fā)現(xiàn)回歸系數(shù)的 t-statistic 很高(比如 2.0,對應(yīng) 5% 的顯著性水平),那么從傳統(tǒng)的單因素假設(shè)檢驗(yàn)角度可以認(rèn)為 X 能夠顯著的解釋 Y。然而,如果我們有很多個(gè)變量(比如 100 個(gè))X_1、X_2、…、X_{100},我們?nèi)荚嚵酥蟀l(fā)現(xiàn)第 55 個(gè)變量最好。這時(shí),如果它的 t-statistic 也是 2.0,我們卻不能說 X_{55} 顯著的解釋 Y。這是因?yàn)閮H僅靠運(yùn)氣,這 100 個(gè)變量(假設(shè)獨(dú)立)中最好的那個(gè)的 t-statistic 大于 2.0 的概率高達(dá) 99%。


如何在層出不窮的因子中排除靠 data mining 挖掘的、而找到真正能夠解釋股票預(yù)期收益截面差異的?如何在大量的基金經(jīng)理(或策略)中排除走運(yùn)的、而找到真正能夠戰(zhàn)勝市場的?這些已成為非常迫切的問題。《出色不如走運(yùn)》中,我們只說了僅僅憑運(yùn)氣就能得到非常好的結(jié)果,卻沒有說應(yīng)該怎樣排除運(yùn)氣,找到真正的好因子或者好策略。帶著這些問題,今天就來一篇升級版 —— 出色不如走運(yùn) (II)?最后一點(diǎn)提示,本文非常 technical,建議靜下心來閱讀。此外,熟悉《股票多因子模型的回歸檢驗(yàn)》、《為什么要進(jìn)行因子正交化處理?》、以及《用 Bootstrap 進(jìn)行參數(shù)估計(jì)大有可為》對閱讀本文會有幫助。


2 理論依據(jù)


既然是升級版,就不能光靠 order statistics 說事兒了,咱也得武裝升級一下理論。當(dāng)學(xué)術(shù)界有大量因子來解釋同一個(gè)問題 —— 股票截面預(yù)期收益(或者有許多不同的策略在同一個(gè)市場中交易時(shí)),僅考慮單一檢驗(yàn)(single testing ,即每次檢驗(yàn)一個(gè) hypothesis,比如一個(gè)單因子是否有效?)就不再適合了;這時(shí)候必須要考慮 multiple hypotheses testing(多重假設(shè)檢驗(yàn))造成的影響。在統(tǒng)計(jì)上,multiple hypotheses testing 指的是同時(shí)檢驗(yàn)多個(gè) hypotheses。


在金融領(lǐng)域?qū)?multiple hypotheses?testing 的重視程度在最近幾年得到了飛速發(fā)展。這其中的代表人物要數(shù)杜克大學(xué)的 Campbell Harvey 教授(曾于 2016 年任美國金融協(xié)會主席),他自 2014 年以來發(fā)表了多篇文章、進(jìn)行了多個(gè)演講。其中最具代表性的文章包括:


Harvey et al. (2016) 研究了學(xué)術(shù)界發(fā)表的 316 個(gè)顯著的選股因子,在已有的多重假設(shè)檢驗(yàn)修正 —— 包括 Bonferroni adjustment、Holm adjustment以及 Benjamini-Hochberg-Yekutieli (BHY) adjustment —— 的基礎(chǔ)上,提出了一種能夠利用不同因子之間相關(guān)性的全新檢驗(yàn)框架、以排除 multiple testing 的影響,并指出只有在 single testing 中 t-statistic 超過 3(而非人們傳統(tǒng)認(rèn)為的 5% 的顯著性水平對應(yīng)的 2)的因子才有可能在考慮了多重假設(shè)檢驗(yàn)之后依然有效。Harvey 同時(shí)也指出,3.0 其實(shí)都是非常保守的。


Harvey and Liu (2015a) 利用 Harvey et al. (2016) 的多重假設(shè)檢驗(yàn)研究了如何修正策略的 Sharpe Ratio。一般的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為策略在實(shí)盤中的 Sharpe Ratio 應(yīng)該是其在回測期內(nèi) Sharpe Ratio 的 50%。Harvey and Liu (2015a) 定量計(jì)算了不同大小的 Sharpe Ratio 在實(shí)盤外的“打折程度”(他們稱為 haircut ratio),發(fā)現(xiàn)了 haircut ratio 和 Sharpe Ratio 之間的非線性關(guān)系。


除上述研究外,Harvey and Liu (2015b) 提出了一個(gè)全新的基于 regression 的檢驗(yàn)框架排除 multiple testing 影響、解決因子挑選問題。它的優(yōu)勢是可以按順序逐一挑出最顯著的因子、第二顯著的因子,以此類推,直到再沒有顯著因子。這么做的好處是可以評價(jià)每個(gè)新增加的因子在解釋股票截面收益率時(shí)的增量貢獻(xiàn)。這是傳統(tǒng)的多重假設(shè)檢驗(yàn)無法做到的。此外,該方法也可以被用來找到真正能夠戰(zhàn)勝市場的基金經(jīng)理或投資策略。


本文的主要目標(biāo)是介紹 Harvey and Liu (2015b) 提出的基于 regression 的檢驗(yàn)方法??紤]到早期的多重假設(shè)檢驗(yàn)修正(即 Bonferroni、Holm、BHY adjustments)也非常容易上手便捎帶著加以說明。至于 Harvey et al. (2016) 提出的方法,其技術(shù)性較強(qiáng),復(fù)制起來比較困難,因此我們今后找機(jī)會再聊它(倒是可以先記住它的結(jié)論,即 t-statistic 要至少大于 3 才有可能在排除了 multiple testing 影響后依然顯著)。下面首先來看容易上手的 Bonferroni、Holm 以及 BHY adjustments。


3 Bonferroni、Holm、BHY Adjustments


這三種多重假設(shè)檢驗(yàn)修正可以分為兩類:


Bonferroni 和 Holm adjustments 的目的是控制 family-wise error rate(族錯(cuò)誤率);

BHY adjustment 的目的是控制 false discovery rate。


在多重假設(shè)檢驗(yàn)中,family-wise error rate(FWER)和 false discovery rate(FDR)代表著 Type I error 的兩個(gè)不同的定義。Type I error 是錯(cuò)誤的拒絕原假設(shè),也叫 false positive 或 false discovery。在我們的上下文中,它意味著錯(cuò)誤的發(fā)現(xiàn)了一個(gè)其實(shí)沒用的因子。假設(shè) K 個(gè) hypotheses 的 p-value 分別為 p_1、p_2、…、p_K。根據(jù)事先選定的顯著性水平,比如 0.05,其中 R 個(gè) hypotheses 被拒絕了。換句話說,我們有 R 個(gè)發(fā)現(xiàn)(discoveries) —— 包括 true discoveries 和 false discoveries。令 Nr ≤ R 代表 false discoveries 的個(gè)數(shù)。由此,F(xiàn)WER 和 FDR 的定義如下:


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從定義不難看出,F(xiàn)WER 是至少出現(xiàn)一個(gè) false discovery 的概率,控制它對單個(gè) hypothesis 來說是相當(dāng)嚴(yán)格的,會大大提升 Type II Error。相比之下,F(xiàn)DR 控制的是 false discoveries 的比例,它允許 Nr 隨 R 增加,是一種更溫和的方法。無論采用哪種方法,都會有相當(dāng)一部分在 single testing 中存活下來的“顯著”因子被拒絕。需要說明的是 Bonferroni、Holm 以及 BHY 這三種方法都是為了修正 single testing 得到的 p-value,修正后的 p-value 往往會大于原始的 p-value,也就意味著修正后的 t-statistic 更小,即 hypotheses 不再那么顯著。


下面通過簡單的例子(出自 Harvey and Liu 2015a)解釋這三種方法。假設(shè)一共有六個(gè)因子,它們 single testing 的 p-value 從小到大依次是 0.005、0.009、0.0128、0.0135、0.045、0.06。按照 0.05 的顯著性水平來看,前五個(gè)因子是顯著的。首先來看 Bonferroni correction(中文稱作邦費(fèi)羅尼校正),它對每個(gè)原始 p-value 的調(diào)整如下:


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根據(jù)定義,這六個(gè)因子的 Bonferroni p-value 分別為 0.03、0.054、0.0768、0.081、0.27 和 0.36。經(jīng)過修正后,在 0.05 的顯著性水平下,僅第一個(gè)因子依然顯著。接下來看看 Holm 修正(Holm 1979)。它按照原始 p-value 從小到大依次修正,公式為:


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根據(jù)上述定義,原始 p-value 最小的因子被修正后,其 Holm p-value 為 0.06;第二個(gè)因子的 Holm p-value 為 max{6×0.005, 5×0.009} = 0.045。以此類推就能計(jì)算出其他四個(gè)因子的 Holm p-value:


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經(jīng)過 Holm 修正后,在 0.05 的顯著性水平下,只有前兩個(gè)因子依然顯著。最后來看看 BHY 修正(Benjamini and Hochberg 1995, Benjamini and Yekutieli 2001)。它從原始 p-value 中最大的一個(gè)開始從大到小逆向修正,公示如下:


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在本例中,因?yàn)?K = 6,因此 c(K) = 2.45。由 BHY 的定義可知原始 p-value 最大的因子調(diào)整后的 BHY p-value 就是它自己。然后從第二大的開始,依次按照上述公式計(jì)算,最終得到了全部因子調(diào)整后的 BHY p-value,它們是(從小到大排列):0.0496、0.0496、0.0496、0.0496、0.06、0.06。在 0.05 的顯著性水平下,前四個(gè)因子依然顯著。


BHY 方法是以控制 false discovery rate 為目標(biāo),它的修正比另外兩種以控制 family-wise error rate 的方法更加溫和。這體現(xiàn)出來的結(jié)果就是在 BHY 調(diào)整下,有更多的因子依然顯著。此外,BHY 方法對檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量之間的相關(guān)性不敏感,它的適應(yīng)性很強(qiáng)。各位小伙伴不妨使用上面介紹的這三種方法對因子的 p-value 進(jìn)行修正試試。


4 基于 Regression 的檢驗(yàn)


本節(jié)介紹 Harvey and Liu (2015b) 提出的基于 regression 的檢驗(yàn)方法,該方法受到了 Foster et al. (1997) 以及 Fama and French (2010) 的啟發(fā),在這二者的基礎(chǔ)上又有不少的創(chuàng)新。它的目的是為了從一大堆號稱顯著的因子中排除 data mining、找到真正顯著的;該方法也可以被用于從一大堆基金經(jīng)理或策略中找出真正能夠戰(zhàn)勝市場的。


當(dāng)很多因子被用來解釋截面收益時(shí),效果最顯著(最顯著可以由最高的 t-statistic、R-squared 等指標(biāo)代表)的因子中一定包含了運(yùn)氣的成分。這個(gè)方法的巧妙之處在于通過正交化和 Bootstrap 得到了僅靠運(yùn)氣能夠得到的顯著性的經(jīng)驗(yàn)分布;如果在排除了運(yùn)氣帶來的顯著性之后某個(gè)因子依然顯著,那它就是真正的因子,而非 data mining 的結(jié)果。


隨著處理方式略有不同,Harvey and Liu (2015b) 這個(gè)方法可以用于 predictive regression(考察哪個(gè) X 能預(yù)測 Y)、panel regression 以及 Fama-MacBeth regression(這兩類回歸可以用于挑選好因子),但它們背后的邏輯完全一致。下面高度概括一下該方法的邏輯(正交化和 Bootstrap 是核心):


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接下來以 predictive regression 為例說明這個(gè)多重假設(shè)檢驗(yàn)方法的具體步驟。Harvey and Liu (2015b) 中給出了使用 panel regression 和 Fama-MacBeth regression 時(shí)所需的改動。為了評價(jià)哪個(gè)因子有效,需要用到 panel regression,因此下一節(jié)會介紹針對 panel regression 的改動。假設(shè)有因變量 Y 和 100 個(gè)解釋變量 X 的 500 期樣本數(shù)據(jù),我們想看看哪個(gè) X 能夠預(yù)測 Y。多重假設(shè)檢驗(yàn)的步驟為:


第一步:用每個(gè) X 和 Y 回歸(在我們的例子中就是 100 次回歸),得到 100 個(gè)殘差 OX,它們和 Y 正交。這構(gòu)成了 null hypothesis:所有 OX 對 Y 沒有預(yù)測性。


第二步:以這 500 期的 Y 和正交化得到的 OX 為原始數(shù)據(jù)(500 × 101 的矩陣,每一行代表一期,第一列為 Y,第二到第 101 列為 100 個(gè) OX 變量),使用帶放回的 Bootstrap 重采樣從這 500 行中不斷的隨機(jī)抽取,構(gòu)建和原始長度一樣的 bootstrapped 數(shù)據(jù)(也是 500 × 101 矩陣)。整行抽取保留了這 100 個(gè)變量在截面上的相關(guān)性。此外 Bootstrap 的好處是不對原始數(shù)據(jù)中的概率分布做任何假設(shè)。


第三步:使用 bootstrapped 數(shù)據(jù),用每個(gè) OX 和 Y 回歸得到一個(gè)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量(比如是 t-statistic);找出所有 OX 中該檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量最大的那個(gè)值,稱為 max statistic。如果我們的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量是 t-statistic,那么這個(gè) max statistic 就是 500 個(gè) t-statistic 中最大的。


第四步:重復(fù)上述第二、第三步 10000 次,得到 max statistic 的經(jīng)驗(yàn)分布(empirical distribution),這是純靠運(yùn)氣(因?yàn)?null hypothesis 已經(jīng)是 OX 對 Y 沒有任何預(yù)測性了)能夠得到的 max statistic 的分布。


第五步:比較原始數(shù)據(jù) Y 和每個(gè) X 回歸得到的 max statistic 和第四步得到的 max statistic 的經(jīng)驗(yàn)分布:


a.?如果來自真實(shí)數(shù)據(jù)的 max statistic 超過了經(jīng)驗(yàn)分布中的閾值(比如 95% 顯著性水平對應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)分布中 max statistic 的取值),那么真實(shí)數(shù)據(jù)中 max statistic 對應(yīng)的解釋變量就是真正顯著的。假設(shè)這個(gè)解釋變量是 X_7。

?

b. 如果來自真實(shí)數(shù)據(jù)的 max statistic 沒有超過經(jīng)驗(yàn)分布中的閾值,則這 100 個(gè)解釋變量全都是不顯著的。本過程結(jié)束,無需繼續(xù)進(jìn)行。


第六步:使用目前為止已被挑出來的全部顯著解釋變量對 Y 進(jìn)行正交化,得到殘差 OY。它是原始 Y 中這些變量無法解釋的部分。


第七步:使用 OY 來正交化剩余的 X(已經(jīng)選出來顯著變量,比如 X_7,不再參與余下的挑選過程)。


第八步:重復(fù)上述第三步到第七步:反復(fù)使用已挑出的顯著因子來正交化 Y,再用 OY 來正交化剩余解釋變量 X;在 Bootstrap 重采樣時(shí),使用 OY、k 個(gè)已經(jīng)選出的 X、和剩余 100 - k 個(gè)正交化后的 OX 作為原始數(shù)據(jù)生成 bootstrapped 樣本;通過大量的 Bootstrap 實(shí)驗(yàn)得到新的 max statistic 的經(jīng)驗(yàn)分布,并判斷剩余解釋變量中是否仍然有顯著的。


第九步:當(dāng)剩余解釋變量的 max statistic 無法超過 null hypothesis 下 max statistic 的經(jīng)驗(yàn)分布閾值時(shí),整個(gè)過程結(jié)束,剩余的解釋變量全都是不顯著的。


以上以 predictive regression 為例介紹了 Harvey and Liu (2015b) 提出的多重假設(shè)檢驗(yàn)框架。


5 用 Panel Regression 挑選好因子


在分析因子是否能顯著的解釋股票或投資組合的截面預(yù)期收益率時(shí),回歸方法是 panel / cross-sectional regression 而非前一節(jié)的 predictive regression。需要說明的是,這里的選股因子都是某個(gè)投資組合的(超額)收益率,比如 MKT,HML,SMB 這種。在使用 panel regression 的檢驗(yàn)過程中,Bootstrap 的思想和上一節(jié)介紹的完全一致,但是在正交化、回歸分析、以及 max statistic 的選取有上些差異。


5.1 正交化


在挑選因子中,null hypothesis 是因子對解釋預(yù)期收益率截面差異沒有作用。如果能夠拒絕原假設(shè),則說明因子是有效的。但是運(yùn)氣的成分往往帶來 false discovery,即本來這個(gè)因子沒用,但是 data mining (嘗試了一大堆因子中找到的效果最好的那個(gè))使得它看起來有用。為此,和前一節(jié)的 predictive regression 一樣,多重假設(shè)檢驗(yàn)的第一步通過正交化來構(gòu)造出一個(gè)“純凈”的 null hypothesis,即因子不能解釋截面收益率。正交化的方法為:


在尚未選出任何顯著因子時(shí),對所有潛在因子的正交化處理方法是 demean(去均值)。由于每個(gè)因子都是一個(gè)收益率,因此使用原始的因子值減去它在時(shí)序上的均值就排除了它在截面上的解釋性(因?yàn)?demean 后該因子在截面上的期望收益是零)。

?

如果已經(jīng)選出了 k 個(gè)顯著的因子,在繼續(xù)挑選第 k + 1 個(gè)顯著因子時(shí),正交化的方法是使用這 k 個(gè)因子作為解釋變量和第 k + 1 個(gè)因子在時(shí)序上回歸,得到的殘差就是正交化之后的待檢驗(yàn)因子。


5.2 回歸分析


在 predictive regression 中,我們會對因變量和解釋變量都進(jìn)行正交化。假設(shè)已經(jīng)選出了 k ≥ 0 個(gè)顯著變量。在選擇第 k + 1 個(gè)時(shí),首先將 Y 投影到這 k 個(gè)變量上得到殘差 OY,這就是對 Y 的正交化。之后,再把剩余待檢驗(yàn)的解釋變量 X 逐一投影到 OY 上,得到 OX。然后再用 OY 和每個(gè) OX 獨(dú)立回歸進(jìn)行后續(xù) Bootstrap 步驟。這使得我們可以評估新加入變量 X 在預(yù)測 Y 時(shí)的增量貢獻(xiàn)。


進(jìn)行 panel regression 時(shí),個(gè)股或者投資組合的收益率作為因變量出現(xiàn)在回歸方程的左側(cè),對它們不進(jìn)行正交化處理。在回歸方程的右側(cè),使用已經(jīng)選出的 k(k ≥ 0)個(gè)顯著因子和正交化后的第 k + 1 個(gè)因子(正交化方法參考 5.1 節(jié))作為解釋變量。始終將已經(jīng)選出的前 k 個(gè)因子加入回歸方程的右側(cè)可保證檢驗(yàn)第 k + 1 個(gè)因子對解釋截面收益率的增量貢獻(xiàn)。將因變量和解釋變量在時(shí)序上回歸,得到的截距項(xiàng)就是這些因子無法解釋的 pricing error。


上面的對比說明:在 predictive regression 中,回歸方程的左側(cè)是 OY(用已經(jīng)選出的 k 個(gè) X 正交化 Y),而右側(cè)只有一個(gè) OX(每個(gè)剩余的 X 正交化后依次和 OY 回歸);而在 panel regression 中,回歸方程的左側(cè)是 Y(不正交化),而是把已經(jīng)選出的 k 個(gè) X 都放在回歸方程的右側(cè),因此右側(cè)為 k 個(gè) X 以及一個(gè)新的待檢驗(yàn)的正交化后的 OX。不同的方法是由于這兩種回歸中 null hypothesis 的性質(zhì)不同造成的。雖然這兩種方法的略有不同,但都保證了考察待檢驗(yàn)變量對解釋 Y 的增量貢獻(xiàn)。


在 Harvey and Liu (2015b) 的最新版本 Harvey and Liu (2018) 中對上述回歸有非常詳細(xì)的說明。值得一提的是,雖然作者將這個(gè)回歸稱為 panel regression,但 Harvey and Liu (2018) 對每個(gè)投資品單獨(dú)的使用這些因子進(jìn)行時(shí)序回歸。因此對于 N 個(gè)投資品,一共得到了 N 個(gè) pricing errors;如果直接使用 N 個(gè)投資品一起做 panel regression 并加入 fixed effects 也可以得到 N 個(gè)不同的截距。


5.3 “Max statistic”


在 null hypothesis 下,因子不能解釋收益率的截面差異。這意味著回歸的截距(pricing error)應(yīng)該距離零越遠(yuǎn)越好。由于因子挖掘界 data mining 的“優(yōu)良傳統(tǒng)”,當(dāng)很多因子被測試后,最好的那個(gè)僅僅靠著運(yùn)氣的成分也可以讓 pricing error 非常接近零。為了量化并排除運(yùn)氣的影響,Bootstrap 的目標(biāo)就是得到 null hypothesis 下 pricing error 的經(jīng)驗(yàn)分布,即僅靠運(yùn)氣能夠得到的 pricing error 的經(jīng)驗(yàn)分布。


從 asset pricing 角度來說,如果一個(gè)因子能夠解釋收益率截面差異,那么回歸截距應(yīng)十分接近零。由于一共有 N 個(gè)投資品,使用這 N 個(gè)投資品的 pricing error 絕對值的中位數(shù)作為“max statistic”(實(shí)際上是希望 pricing error? 的絕對值越小越好,因此應(yīng)稱之為 min statistic;為了和前一節(jié)對應(yīng),故稱之為帶了引號的“max statistic”)來評價(jià)因子。通過 Bootstrap 得到“max statistic”的經(jīng)驗(yàn)分布。如果來自真實(shí)數(shù)據(jù)的最小 pricing error 絕對值的中位數(shù)小于從經(jīng)驗(yàn)分布中得到的閾值,則它對應(yīng)的因子就是真正有效的因子。


6 一個(gè)例子


Harvey and Liu (2015b) 給出了一個(gè)示例性例子說明如何應(yīng)用他們提出的多重假設(shè)檢驗(yàn)框架挑選真正有效的因子。這個(gè)例子考察了學(xué)術(shù)界的 13 個(gè)“顯著”因子。加個(gè)雙引號是因?yàn)樗鼈兌荚?single testing 中顯著,但是在新的多重假設(shè)檢驗(yàn)下很多就失效了。這 13 個(gè)因子為:


Fama and French (1993):MKT、SMB、HML;

Fama and French (2015):RMW、CMA;

Hou et al. (2015):ROE、IA;

Frazzini and Pedersen (2014):BAB;

Novy-Marx (2013):GP;

Pastor and Stambaugh (2003):PSL;

Carhart (1997):MOM;

Asness et al. (2013):QMJ;

Harvey and Siddique (2000):SKEW。


這些因子的 single testing 結(jié)果(以因子收益率的 t-statistic 表示)以及它們之間的相關(guān)性如下圖所示。從圖中不難看出:(1)除了 SMB 外,所有因子的 t-statistic 都大于 2,在 0.05 的顯著性水平下顯著;有些因子的 t-statistic 甚至超過 5?。?)這些因子中有一些對的相關(guān)性非常高,比如 ROE 和 QMJ、CMA 和 IA(它們都是 investment 類的因子)、CMA 和 HML 等。


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為了測試因子,最好的因變量應(yīng)該是一攬子股票,因?yàn)槲覀兿M疾爝@些因子在解釋股票預(yù)期收益率截面差異上的作用。在 Harvey and Liu (2015b) 給出的例子中,二位作者使用的是 25 個(gè)投資組合,而非個(gè)股。他們強(qiáng)調(diào)例子的目的是為了說明多重假設(shè)檢驗(yàn)的步驟。用來作為因變量的 25 個(gè)投資組合來自使用 Fama-French 三因子中的 SMB 和 HML 兩個(gè)因子各自把股池分成 5 組并交叉配對,因此一共 5 × 5 = 25 個(gè)組合。


Harvey and Liu (2015b) 使用了這 25 個(gè)組合的 pricing error 絕對值的中位數(shù)作為挑選因子的指標(biāo)(在文章中,這個(gè)指標(biāo)被記為 m_1^a)。除了這個(gè)指標(biāo)外還有其他三個(gè)指標(biāo),這里不做討論。首先用這 13 個(gè)因子各自對這 25 個(gè)投資組合進(jìn)行回歸。每個(gè)因子 pricing error 絕對值的中位數(shù)如下圖所示。從單個(gè)因子回歸結(jié)果來看,MKT(市場)因子是最顯著的(它的指標(biāo) 0.285% 是所有因子中最小的),但是里面包含了運(yùn)氣的成分。


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下面應(yīng)用多重假設(shè)檢驗(yàn)來排除運(yùn)氣的成分。對這 13 個(gè)因子分別正交化(demean),然后使用 Bootstrap 重采樣進(jìn)行反復(fù)多次的大量實(shí)驗(yàn)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)中,單獨(dú)使用 13 個(gè)正交化后的因子和 25 個(gè)投資組合收益率回歸,得到每個(gè)因子的 pricing error 絕對值中位數(shù)的最小值(我們的“max statistic”)。大量 Bootstrap 實(shí)驗(yàn)便得到了“max statistic”的經(jīng)驗(yàn)分布。MKT 因子的取值(0.285%)在這個(gè)分布下出現(xiàn)的概率僅為 3.9%,即 p-value = 3.9%,小于常用的 5% 的閾值。因此我們說即便考慮了運(yùn)氣成分后,MKT 因子依然是顯著的。市場因子是第一個(gè)被選出來的顯著因子,這多少符合預(yù)期。


在接下來的步驟中,使用 MKT 因子正交化其余 12 個(gè)因子。然后用 MKT 因子和正交化之后的每個(gè)剩余因子獨(dú)立對這 25 個(gè)投資組合進(jìn)行回歸分析,得到考慮了每個(gè)剩余因子的 pricing error 絕對值的中位數(shù),如下圖所示。不難看出,在剩余的 12 個(gè)因子中,CMA 是最好的(它的 pricing error 最低),但是 HML 和 BAB 和它也難分伯仲!因此,在真實(shí)數(shù)據(jù)中,“max statistic”的取值為 0.112%(來自 CMA)。


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再一次,使用 Bootstrap 重采樣進(jìn)行反復(fù)多次的大量實(shí)驗(yàn)得到“max statistic”的經(jīng)驗(yàn)分布。CMA 因子的取值(0.112%)在這個(gè)分布下出現(xiàn)的概率僅為 2.2%,依然小于常用的 5% 的閾值。在考慮了運(yùn)氣以及 MKT 因子之后,CMA 因子依然是顯著的。如果不選 CMA 作為第二個(gè),也可以選 HML 或 BAB 作為第二個(gè)顯著的因子。


如上所述,重復(fù)這個(gè)過程就可以一直分析下去。在找到了最有效的兩個(gè)因子 —— MKT 和 CMA —— 之后,剩余 11 個(gè)因子中第三個(gè)最顯著的因子是 SMB,它的 pricing error 是 0.074%。然而,使用 Bootstrap 得到“max statistic”的經(jīng)驗(yàn)分布后發(fā)現(xiàn),SMB 因子的取值(0.074%)在這個(gè)分布下出現(xiàn)的概率高達(dá) 13.9%,大于常用的 5% 的閾值,因此認(rèn)為 SMB 以及其他 10 個(gè)因子在進(jìn)一步解釋截面收益率差異時(shí)都不顯著。


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經(jīng)過修正多重假設(shè)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),MKT 和 CMA(也可以選 HML 或 BAB)是兩個(gè)顯著的因子,其他因子均不顯著,均為 data mining 的產(chǎn)物。以上便實(shí)現(xiàn)了從一攬子所謂顯著的因子中提出運(yùn)氣成分、找到真正有效的因子。這就是這套多重假設(shè)檢驗(yàn)體系最大的價(jià)值。這套體系也可以用于基金經(jīng)理的篩選,具體的例子見 Harvey and Liu (2015b)。


7 結(jié)語


2015 年,Harvey 教授在 Jacobs Levy Center Conference?上進(jìn)行了題為 Lucky Factors 的演講。在演講的開篇,他從生物進(jìn)化的角度指出人類可能有 overfitting 或者 data mining 的傾向。假設(shè)一只機(jī)警的羚羊在草原中聽到了沙沙響聲。如果它開始奔跑,但事后發(fā)現(xiàn)響聲只是由于一陣微風(fēng)造成的(即沒有威脅),那么它無疑犯了 Type I error,為此付出的代價(jià)是消耗一定的能量;但是如果它不奔跑,但事后發(fā)現(xiàn)響聲是因?yàn)橐恢猾C豹沖向它造成的,那么它則犯了 Type II error,為此則付出了生命的代價(jià)??梢?,從 cost 的角度,它必須選擇奔跑。


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這個(gè)故事告訴我們,動物想生存,就必須控制 Type II error,而可以允許更高的 Type I error(false discovery)。這種傾向在進(jìn)化中被一代代傳下來。因此,人類在分析問題時(shí)允許更高的 Type I error、存在 overfitting 或者 data mining 的傾向。下圖左側(cè)是一個(gè)假想的策略凈值曲線,它持續(xù)上漲,回撤可控,Sharpe Ratio 理想。然而,它僅僅是下圖右側(cè)中展示的 200 個(gè)使用零均值純隨機(jī)生成的策略凈值中表現(xiàn)最好的那個(gè)。換句話說,它的表現(xiàn)完全來自運(yùn)氣。出色還是走運(yùn)?回答這個(gè)問題刻不容緩。


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S&P Capital IQ 有一個(gè) Alpha Factor Library(α 因子庫),非常自豪的宣稱有 500 個(gè) α 因子!這里面有多少是運(yùn)氣?有多少是真正的 α?本文介紹的幾種方法是為了回答這個(gè)問題所做的努力。美國統(tǒng)計(jì)協(xié)會(American Statistical Association)的 Ethical Guidelines for Statistical Practice 中,有這樣一句話,發(fā)人深?。?/span>


Selecting the one "significant" result from a multiplicity of parallel tests poses a grave risk of an incorrect conclusion. Failure to disclose the full extent of tests and their results in such a case would be highly misleading.



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