Маркетмейкинг на споте драгоценных металлов

5/10

Александр Барзыкин · HSBC, 8 Canada Square, Canary Wharf, London E14 5HQ, United Kingdom

Филипп Берго · Université Paris Dauphine-PSL, Ceremade, Place du Maréchal de Lattre de Tassigny, 75116 Paris, France

Оливье Гюан · Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne, UFR 27 Mathématiques et Informatique, Centre d’Economie de la Sorbonne, Paris, France · 18 января 2026

Оригинал: Barzykin, A., Bergault, P. and Guéant, O. «Market Making in Spot Precious Metals», 2026 — arxiv.org/abs/2404.15478 (PDF).

Рисунки воспроизведены из оригинальной публикации. Оригинал распространяется по лицензии CC BY 4.0; перевод выполнен на её условиях, изменение по отношению к оригиналу — перевод на русский язык. Рисунки приведены из оригинальной публикации.

Ключевые слова: маркетмейкинг; драгоценные металлы; дилемма интернализация–экстернализация; хеджирование; стохастическое оптимальное управление; уравнения Риккати; аппроксимации в замкнутой форме.

Аннотация

Главная трудность маркетмейкинга на споте драгоценных металлов — работа с ликвидностью, которая сосредоточена преимущественно во фьючерсах. Спред Exchange for Physical (EFP), то есть разница цен фьючерса и спота, играет центральную роль и демонстрирует несколько мод релаксации, соответствующих разным торговым горизонтам участников рынка. В этой статье мы моделируем EFP-спред вложенным процессом Орнштейна–Уленбека в духе двухфакторной модели Халла–Уайта для процентных ставок. Показано, что такой фреймворк подходит для максимизации ожидаемого P&L маркетмейкера при одновременной минимизации инвентарного риска и по споту, и по фьючерсу. Вычислительно эффективная аппроксимация решения уравнения Гамильтона–Якоби–Беллмана соответствующей задачи стохастического оптимального управления позволяет пересчитывать стратегию по требованию почти в реальном времени и строить алгоритмический маркетмейкинг, использующий коинтеграционные свойства сектора драгоценных металлов.

Введение

Последние десятилетия финансовые рынки глубоко изменились — главным образом из-за повсеместной электронизации. Параллельно появились новые инструменты принятия решений для маркетмейкеров и систематический маркетмейкинг почти по всем классам активов. Случай акций, торгуемых через центральный лимитный стакан, разобран подробно (см. [10] как хороший пример стохастического оптимального управления), но OTC-рынки тоже рассматривались в рамках моделирования Авельянеды и Стойкова [1] (см., например, [3] для FX). Эти модели помогают дилерам управлять инвентарным риском через стратегическое хеджирование и скьюинг котировок. В одноинструментных моделях оптимальные котировки обычно монотонно зависят от текущего инвентаря и определяются риск-аверсией, ценовой чувствительностью клиентов и ликвидностью на внешних площадках. Дилеры стремятся максимизировать интернализацию клиентского потока, чтобы снизить стоимость внешнего исполнения и рыночное воздействие, и хеджируются только когда инвентарь превышает пороги, зависящие от франшизы (о дилемме интернализация–экстернализация см. [2] и [6]).

Мультиактивные расширения моделей маркетмейкинга построены, чтобы управлять риском на уровне портфеля (см. [3] и [4]). Маркетмейкеры часто ведут большие портфели инструментов очень разной ликвидности. Неликвидные активы трудно интернализовать и дорого исполнять на рынке. Однако риск по неликвидному активу иногда частично компенсируется позициями в более ликвидных инструментах, оставляя время закрыть неликвидный актив с меньшими издержками. На FX неликвидные инструменты можно торговать через более ликвидные ноги — это и усложняет, и открывает возможности для дилера (см. [3] и [7]). Большинство существующих моделей рассматривает динамику цен как коррелированные броуновские движения.

Отходя от подхода, который опирается только на коррелированную динамику цен, наша модель использует преимущества хеджирования коинтегрированными активами — независимо от того, котирует ли маркетмейкер эти активы клиентам. Коинтеграция даёт доступ к более глубоким пулам ликвидности и к возврату к среднему. Это особенно уместно, когда спотовый дилер хеджирует позицию фьючерсами, как на рынке драгоценных металлов. Межбанковский спот существует, но фьючерсы на драгметаллы заметно ликвиднее: уже спреды и выше объёмы. Поскольку разница цен фьючерса и спота — так называемый спред Exchange for Physical (EFP) — определяется в основном своп-ставками, которые относительно стабильны на внутридневном горизонте риска маркетмейкера, предположение о коинтеграции спота и фьючерса естественно.¹

Наш фреймворк опирается на классическую основу [1] и [8] (подробное обсуждение — в [9]). Цена одного базового инструмента (спота) моделируется арифметическим броуновским движением. Интенсивности прихода и распределение размеров клиентских сделок задаются ядрами интенсивности. Выходя за рамки ранней академической литературы и опираясь на недавние результаты, мы рассматриваем дилера, который котирует спот и может хеджироваться (с издержками) и на споте, и во фьючерсах. Новизна — в моделировании EFP вложенным процессом Орнштейна–Уленбека (далее вложенный OU), подсказанным наблюдением нескольких времён релаксации на рынке — от часов до дней, — возможно связанных с разными горизонтами разных типов участников, как показано на рисунке 1. Модель в духе двухфакторной модели Халла–Уайта для процентных ставок [5]. Однако наблюдаемая волатильность EFP существенно превышает волатильность лежащих в основе ставок, так что механизм определяется не только ставками, но и стоимостью физической поставки, помимо спекуляции. Тем самым статья расширяет уже классический фреймворк стохастического оптимального управления для маркетмейкинга, включая существование коинтегрированных и ликвидных активов. Это закрывает пробел в литературе и даёт новый класс динамики цен, совместимый с техниками аппроксимации из [4].

Рисунок 1
Рисунок 1. EFP-спреды в базисных пунктах, подразумеваемые из четырёх активных фьючерсных контрактов и спотовых mid-цен золота к доллару США в 2023 году (зелёный). Увеличение на 21 июля также показывает OTC-форвардную ставку — OTC FWD — (красный) и демонстрирует внутридневной возврат к среднему. Дневная медианная разница в базисных пунктах между подразумеваемым EFP и OTC-форвардом (синий) иллюстрирует возврат к среднему на недельном масштабе.

Далее мы вводим модель и ключевые уравнения, определяющие оптимальные стратегии маркетмейкера на споте драгметаллов, обсуждаем достоинства и ограничения вложенных OU-процессов, показываем применимость метода [4] к нашей постановке и завершаем подробным численным разбором рынка золота.

Модель

Переменные состояния и задача оптимального управления

Рассмотрим спотового маркетмейкера по данному драгоценному металлу. Обозначим через $(S_t)_{t\geq 0}$ референсную спотовую цену и предположим, что маркетмейкер непрерывно стримит клиентам ценовую лестницу на биде, $S^b(t,z)=S_t-\delta^b(t,z)$, и на аске, $S^a(t,z)=S_t+\delta^a(t,z)$, где $z$ — размеры в унциях (oz). Вероятность сделки зависит только от расстояния предложенных цен до референсного спота. Вводим две функции интенсивности для бида и аска: $(z,\delta)\mapsto\Lambda^b(z,\delta)$ и $(z,\delta)\mapsto\Lambda^a(z,\delta)$. Предполагаем, что $\Lambda^b$ и $\Lambda^a$ имеют вид²

\[ \Lambda^b(z,\delta)=\Lambda^a(z,\delta)=\Lambda(z,\delta)=\lambda(z)f(\delta) \quad\text{с}\quad f(\delta)=\frac{1}{1+e^{\alpha+\beta\delta}}, \quad \beta\gt 0\text{ и }\alpha\in\mathbb{R}. \]

Маркетмейкер может хеджировать позицию, торгуя на различных площадках спотом, фьючерсом или обоими. Скорости исполнения моделируются процессами $(v^S_t)_{t\geq 0}$ и $(v^F_t)_{t\geq 0}$ для спота и фьючерса соответственно.

Обозначим через $(F_t)_{t\geq 0}$ процесс цены фьючерсного контракта и через $(E_t)_{t\geq 0}$ процесс EFP, то есть для всех $t\geq 0$ имеем $F_t=S_t+E_t$.³ Далее рассматриваем броуновскую динамику для $(S_t)_{t\geq 0}$ и вложенную OU-динамику для $(E_t)_{t\geq 0}$:

\[ dS_t=\sigma_S\,dW^S_t,\qquad \sigma_S\gt 0 \]

и

\[ dE_t=-k_E(E_t-D_t)\,dt+\sigma_E\,dW^E_t,\qquad k_E,\sigma_E\gt 0, \]

с

\[ dD_t=-k_D(D_t-\bar D)\,dt+\sigma_D\,dW^D_t,\qquad k_D,\sigma_D\geq 0,\quad \bar D\in\mathbb{R}, \]

где $(W^S_t,W^E_t,W^D_t)_{t\geq 0}$ — трёхмерное броуновское движение с корреляционной матрицей $R$. Через $\Sigma$ обозначаем ковариационную матрицу $\mathrm{diag}(\sigma_S,\sigma_E,\sigma_D)\,R\,\mathrm{diag}(\sigma_S,\sigma_E,\sigma_D)$.

Инвентарные процессы маркетмейкера — $(q^S_t)_{t\geq 0}$ и $(q^F_t)_{t\geq 0}$ для спота и фьючерса. Динамика $(q^S_t)_{t\geq 0}$ формализуется случайными мерами $J^b(dt,dz)$ и $J^a(dt,dz)$, описывающими моменты и размеры OTC-сделок на биде и аске:

\[ dq^S_t=\int_{z=0}^{\infty} z\,J^b(dt,dz)-\int_{z=0}^{\infty} z\,J^a(dt,dz)+v^S_t\,dt, \]

а динамика инвентаря во фьючерсе

\[ dq^F_t=v^F_t\,dt. \]

Денежный процесс $(X_t)_{t\geq 0}$ маркетмейкера имеет вид

\[ dX_t=\int_{z=0}^{\infty} S^a(t,z)\,z\,J^a(dt,dz) -\int_{z=0}^{\infty} S^b(t,z)\,z\,J^b(dt,dz) -v^S_t S_t\,dt-L^S(v^S_t)\,dt -v^F_t F_t\,dt-L^F(v^F_t)\,dt, \]

где члены $L^S(v^S_t)$ и $L^F(v^F_t)$ учитывают издержки спреда и временное ценовое воздействие при экстернализации. Функции $L^S$ и $L^F$ обычно неотрицательны, строго выпуклы и асимптотически сверхлинейны. Здесь

\[ L^S(v)=\psi^S|v|+\eta^S v^2\qquad\text{и}\qquad L^F(v)=\psi^F|v|+\eta^F v^2. \]

Маркетмейкер максимизирует ожидаемую полезность mark-to-market стоимости портфеля в конце периода $[0,T]$ минус штраф за оставшийся инвентарь. Предполагаем CARA-полезность и максимизируем

\[ \mathbb{E}\Bigl[-\exp\bigl(-\gamma\bigl(X_T+q^S_T S_T+q^F_T F_T-K^S(q^S_T)^2-K^F(q^F_T)^2\bigr)\bigr)\Bigr] \]

выбором двух $\mathcal{P}\otimes\mathcal{B}(\mathbb{R}^*_+)$-измеримых процессов $\delta^b$, $\delta^a$, ограниченных снизу, и двух $\mathcal{P}$-измеримых процессов $v^S$, $v^F$, с

\[ \mathbb{E}\Bigl[\int_0^T (v^S_t)^2\,dt\Bigr]\lt +\infty \qquad\text{и}\qquad \mathbb{E}\Bigl[\int_0^T (v^F_t)^2\,dt\Bigr]\lt +\infty, \]

где $\gamma$ — риск-аверсия маркетмейкера, а $K^S,K^F\geq 0$ — коэффициенты штрафа.

Решение

Обозначим через $u:[0,T]\times\mathbb{R}^6\to\mathbb{R}$ функцию ценности этой задачи стохастического управления. Связанное уравнение Гамильтона–Якоби–Беллмана:

\[ \begin{aligned} 0=\;&\partial_t u-k_E(E-D)\partial_E u-k_D(D-\bar D)\partial_D u+\tfrac12\mathrm{Tr}(\Sigma\nabla^2_{SED}u)+\mathcal{L}^b u+\mathcal{L}^a u\\ &+\sup_{v^S}\bigl(v^S\partial_{q^S}u-(L^S(v^S)+v^S S)\partial_x u\bigr) +\sup_{v^F}\bigl(v^F\partial_{q^F}u-(L^F(v^F)+v^F(S+E))\partial_x u\bigr), \end{aligned} \tag{1} \]

с терминальным условием $u(T,x,q^S,q^F,S,E,D)=-\exp\bigl(-\gamma\bigl(x+q^S S+q^F(S+E)-K^S(q^S)^2-K^F(q^F)^2\bigr)\bigr)$, где

\[ \mathcal{L}^b u=\int_0^{\infty}\sup_{\delta^b}f(\delta^b)\bigl(u(t,x-z(S-\delta^b),q^S+z,q^F,S,E,D)-u(t,x,q^S,q^F,S,E,D)\bigr)\lambda(z)\,dz, \] \[ \mathcal{L}^a u=\int_0^{\infty}\sup_{\delta^a}f(\delta^a)\bigl(u(t,x+z(S+\delta^a),q^S-z,q^F,S,E,D)-u(t,x,q^S,q^F,S,E,D)\bigr)\lambda(z)\,dz. \]

Уравнение упрощается анзацем

\[ u(t,x,q^S,q^F,S,E,D)=-\exp\bigl(-\gamma\bigl(x+q^S S+q^F(S+E)+\theta(t,q^S,q^F,E,D)\bigr)\bigr), \]

где $\theta:[0,T]\times\mathbb{R}^4\to\mathbb{R}$ дифференцируема и $\theta(T,q^S,q^F,E,D)=-K^S(q^S)^2-K^F(q^F)^2$.

Уравнение в частных производных для $\theta$:

\[ \begin{aligned} 0=\;&\partial_t\theta-k_E(E-D)(q^F+\partial_E\theta)-k_D(D-\bar D)\partial_D\theta+\tfrac12\mathrm{Tr}(\widetilde\Sigma\nabla^2_{ED}\theta)\\ &-\frac{\gamma}{2} \begin{pmatrix}q^S+q^F\\ q^F+\partial_E\theta\\ \partial_D\theta\end{pmatrix}^{\!\top} \Sigma \begin{pmatrix}q^S+q^F\\ q^F+\partial_E\theta\\ \partial_D\theta\end{pmatrix} +\mathcal{J}_H\theta+\mathcal{H}^S(\partial_{q^S}\theta)+\mathcal{H}^F(\partial_{q^F}\theta), \end{aligned} \tag{2} \]

где $\widetilde\Sigma$ — подматрица $\Sigma$, полученная удалением первой строки и первого столбца, а гамильтонианы

\[ \mathcal{H}^S:p\in\mathbb{R}\mapsto\sup_{v^S}\bigl(v^S p-L^S(v^S)\bigr),\qquad \mathcal{H}^F:p\in\mathbb{R}\mapsto\sup_{v^F}\bigl(v^F p-L^F(v^F)\bigr), \]

и

\[ \mathcal{J}_H\theta=\int_0^{\infty} z\,H\bigl(z,\mathcal{J}^+\theta(\ldots,z)\bigr)\lambda(z)\,dz +\int_0^{\infty} z\,H\bigl(z,\mathcal{J}^-\theta(\ldots,z)\bigr)\lambda(z)\,dz \]

с $H:(z,p)\in(0,+\infty)\times\mathbb{R}\mapsto\sup_{\delta}\frac{f(\delta)}{\gamma z}\bigl(1-e^{-\gamma z(\delta-p)}\bigr)$ и

\[ \mathcal{J}^{\pm}\theta(t,q^S,q^F,E,D,z)=\frac{\theta(t,q^S,q^F,E,D)-\theta(t,q^S\pm z,q^F,E,D)}{z}. \]

При классических предположениях на интенсивности (здесь — на функцию $f$, см. [9]) можно показать, что при гладком решении уравнения (2) оптимальные управления даются

\[ \left\{ \begin{aligned} \delta^{b*}(t,z)&=\bar\delta\bigl(z,\mathcal{J}^+\theta(t,q^S_{t-},q^F_t,E_t,D_t,z)\bigr),\\ \delta^{a*}(t,z)&=\bar\delta\bigl(z,\mathcal{J}^-\theta(t,q^S_{t-},q^F_t,E_t,D_t,z)\bigr),\\ v^{S*}_t&=(\mathcal{H}^S)'\bigl(\partial_{q^S}\theta(t,q^S_{t-},q^F_t,E_t,D_t)\bigr),\\ v^{F*}_t&=(\mathcal{H}^F)'\bigl(\partial_{q^F}\theta(t,q^S_{t-},q^F_t,E_t,D_t)\bigr), \end{aligned} \right. \tag{3} \]

где $\bar\delta(z,p)=f^{-1}\bigl(\gamma z H(z,p)-\partial_p H(z,p)\bigr)$.

Замечания о вложенных OU-процессах

Оптимальные котировки и хеджирование в нашей модели зависят от текущих инвентарей и текущих значений процессов $(E_t)_{t\geq 0}$ и $(D_t)_{t\geq 0}$. EFP и инвентари наблюдаемы напрямую, а $(D_t)_{t\geq 0}$ — нет; это создаёт трудность для практической реализации.

Если зафиксировать $(D_t)_{t\geq 0}$ как в простом OU, где $k_D=\sigma_D=0$, маркетмейкеры занимаются чрезмерно уверенным статистическим арбитражем: стратегии сильно полагаются на возврат EFP к постоянному значению процесса $(D_t)_{t\geq 0}$. Чтобы внести осторожность, модель вводит изменчивость $(D_t)_{t\geq 0}$, полагая $k_D$ и $\sigma_D$ положительными. Эти параметры можно рассматривать как гиперпараметры, которыми маркетмейкер модулирует уверенность. При таком взгляде текущее значение $(D_t)_{t\geq 0}$ можно оценивать или выбирать прагматически.

Более строгая точка зрения: статистически оценить все параметры и фильтровать сигнал, чтобы в каждый момент получить приближение процесса $(D_t)_{t\geq 0}$. Для этого можно взять корреляционную структуру

\[ R=\begin{pmatrix}1&\rho&0\\ \rho&1&0\\ 0&0&1\end{pmatrix},\qquad \rho\in[-1,1]. \]

Тогда все параметры оцениваются классическим методом максимального правдоподобия (без наблюдения $(D_t)_{t\geq 0}$), потому что $(E_t)_{t\geq 0}$ — гауссовский процесс с ковариационной функцией в замкнутой форме. После оценки параметров фильтрация даёт

\[ \begin{cases} dS_t=\sigma_S\,d\widehat W^S_t,\\ dE_t=-k_E(E_t-\widehat D_t)\,dt+\sigma_E\,d\widehat W^E_t,\\ d\widehat D_t=-k_D(\widehat D_t-\bar D)\,dt+\dfrac{1}{\sqrt{1-\rho^2}}\dfrac{k_E}{\sigma_E}\nu_t^2\,d\widehat W^D_t, \end{cases} \]

где

\[ \widehat D_t=\mathbb{E}[D_t\mid (S_s)_{s\leq t},(E_s)_{s\leq t}],\qquad \nu_t^2=\mathbb{V}(D_t\mid (S_s)_{s\leq t},(E_s)_{s\leq t}), \]

и

\[ \widehat W^S_t=W^S_t,\qquad \widehat W^E_t=W^E_t+\frac{k_E}{\sigma_E}\int_0^t(D_s-\widehat D_s)\,ds,\qquad \widehat W^D_t=\frac{\widehat W^E_t-\rho\widehat W^S_t}{\sqrt{1-\rho^2}} \]

задают трёхмерное броуновское движение, адаптированное к естественной фильтрации процессов $(S_t)_{t\geq 0}$ и $(E_t)_{t\geq 0}$, с корреляционной структурой ранга 2

\[ \widehat R=\begin{pmatrix}1&\rho&0\\ \rho&1&\sqrt{1-\rho^2}\\ 0&\sqrt{1-\rho^2}&1\end{pmatrix}. \]

Стандартная байесовская фильтрация показывает, что $(\nu_t^2)_{t\geq 0}$ на самом деле детерминирован и удовлетворяет

\[ \frac{d\nu_t^2}{dt}=-\frac{1}{1-\rho^2}\frac{k_E^2}{\sigma_E^2}\nu_t^4-2k_D\nu_t^2+\sigma_D^2. \]

Если спот и фьючерс наблюдались долго, $\nu_t^2$ можно заменить асимптотическим значением

\[ \nu_{\infty}^2=\frac{\sigma_D^2}{k_D+\sqrt{k_D^2+\dfrac{1}{1-\rho^2}\dfrac{k_E^2}{\sigma_E^2}\sigma_D^2}}. \]

Задачу маркетмейкинга тогда решают так, как если бы $(D_t)_{t\geq 0}$ наблюдался, заменяя ненаблюдаемый процесс наблюдаемым $(\widehat D_t)_{t\geq 0}$, с заменой в уравнении (2) матрицы $R$ на $\widehat R$ и $\sigma_D$ на

\[ \widehat\sigma_D=\frac{1}{\sqrt{1-\rho^2}}\frac{k_E}{\sigma_E}\nu_{\infty}^2 =\sigma_D\frac{\xi}{k_D+\sqrt{k_D^2+\xi^2}}, \qquad\text{где}\qquad \xi=\frac{1}{\sqrt{1-\rho^2}}k_E\frac{\sigma_D}{\sigma_E}. \]

Техника аппроксимации

Численная аппроксимация решения $\theta$ уравнения (2) сеточными методами затруднена высокой размерностью пространства состояний и сложной геометрией часто посещаемых при оптимуме инвентарных состояний. Чтобы обойтись без сеток, мы используем методологию, близкую к [4]: уравнение (2) заменяется близким уравнением, решение которого $\check\theta$ — квадратичный полином и служит аппроксимацией исходной функции ценности $\theta$. Затем $\check\theta$ подставляется вместо $\theta$ в (3) и даёт почти оптимальные стратегии.

Вместо $L^S$ и $L^F$ берём квадратичные аппроксимации $\check L^S(v)=\eta^S v^2$ и $\check L^F(v)=\eta^F v^2$. Затем $\mathcal{H}^S$ и $\mathcal{H}^F$ в (2) заменяются на

\[ \check{\mathcal{H}}^S:p\mapsto\sup_{v^S}\bigl(v^S p-\check L^S(v^S)\bigr)=\frac{p^2}{4\eta^S},\qquad \check{\mathcal{H}}^F:p\mapsto\sup_{v^F}\bigl(v^F p-\check L^F(v^F)\bigr)=\frac{p^2}{4\eta^F}. \]

Следуя [4], функцию $H$ аппроксимируем квадратичной

\[ \check H(p)=\alpha_0+\alpha_1 p+\tfrac12\alpha_2 p^2. \]

Получаем уравнение

\[ \begin{aligned} 0=\;&\partial_t\check\theta-k_E(E-D)(q^F+\partial_E\check\theta)-k_D(D-\bar D)\partial_D\check\theta+\tfrac12\mathrm{Tr}(\widetilde\Sigma\nabla^2_{ED}\check\theta)\\ &-\frac{\gamma}{2} \begin{pmatrix}q^S+q^F\\ q^F+\partial_E\check\theta\\ \partial_D\check\theta\end{pmatrix}^{\!\top} \Sigma \begin{pmatrix}q^S+q^F\\ q^F+\partial_E\check\theta\\ \partial_D\check\theta\end{pmatrix} +\mathcal{J}_{\check H}\check\theta +\frac{1}{4\eta^S}(\partial_{q^S}\check\theta)^2 +\frac{1}{4\eta^F}(\partial_{q^F}\check\theta)^2, \end{aligned} \tag{4} \]

с терминальным условием $\check\theta(T,q^S,q^F,E,D)=-K^S(q^S)^2-K^F(q^F)^2$; его решение $\check\theta$ и есть наша аппроксимация $\theta$.

Интерес аппроксимации в том, что решение (4) — полином степени 2 по $q^S$, $q^F$, $E$ и $D$. Анзац:

\[ \check\theta(t,q^S,q^F,E,D) =-\begin{pmatrix}q^S\\ q^F\\ E\\ D\end{pmatrix}^{\!\top}A(t) \begin{pmatrix}q^S\\ q^F\\ E\\ D\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}q^S\\ q^F\\ E\\ D\end{pmatrix}^{\!\top}B(t)-C(t), \]

где $A:[0,T]\to\mathcal{S}_4(\mathbb{R})$, $B:[0,T]\to\mathbb{R}^4$ и $C:[0,T]\to\mathbb{R}$ дифференцируемы и

\[ A(T)=\begin{pmatrix}-K^S&0&0&0\\ 0&-K^F&0&0\\ 0&0&0&0\\ 0&0&0&0\end{pmatrix},\qquad B(T)=\begin{pmatrix}0\\0\\0\\0\end{pmatrix},\qquad C(T)=0. \]

Подстановка полиномиального анзаца в (4) даёт систему ОДУ для $A$, $B$ и $C$:

\[ \begin{cases} A'(t)=A(t)M^A A(t)+A(t)U^A+(U^A)^{\top}A(t)+R^A,\\ B'(t)=A(t)M^A B(t)+A(t)V^B+(U^A)^{\top}B(t), \end{cases} \]

где

где $M^A$ — блочно-диагональная матрица $4\times 4$ с верхним левым блоком $\mathrm{diag}\bigl(4\alpha_2\int_0^{+\infty}z\lambda(z)\,dz+1/\eta^S,\; 1/\eta^F\bigr)$ и нижним правым блоком $-2\gamma\widetilde\Sigma$;

\[ U^A=\begin{pmatrix} 0_{2\times 2} & 0_{2\times 2} \\ \gamma\begin{pmatrix}0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1\end{pmatrix}\Sigma\begin{pmatrix}1 & 1 \\ 0 & 1 \\ 0 & 0\end{pmatrix} & \begin{matrix}k_E & -k_E \\ 0 & k_D\end{matrix} \end{pmatrix}. \] \[ R^A=-\tfrac12\gamma \begin{pmatrix}I_2&0\\ 0&0\end{pmatrix} \Sigma \begin{pmatrix}I_2&0\\ 0&0\end{pmatrix} -\tfrac12 k_E \begin{pmatrix}0&0&0&0\\ 0&0&1&-1\\ 0&1&0&0\\ 0&-1&0&0\end{pmatrix}, \qquad V^B=\begin{pmatrix}0\\ 0\\ 0\\ -2k_D\bar D\end{pmatrix}. \]

Эту систему ОДУ легко решить численно и получить $\check\theta$. Замена $\theta$ на $\check\theta$ в (3) даёт следующие аппроксимации оптимальных управлений:

\[ \left\{ \begin{aligned} \check\delta^{b*}(t,z)&=\bar\delta\Bigl(z(e^S)^{\top}A(t)e^S+2\begin{pmatrix}q^S\\ q^F\\ E\\ D\end{pmatrix}^{\!\top}A(t)e^S+(e^S)^{\top}B(t)\Bigr),\\ \check\delta^{a*}(t,z)&=\bar\delta\Bigl(z(e^S)^{\top}A(t)e^S-2\begin{pmatrix}q^S\\ q^F\\ E\\ D\end{pmatrix}^{\!\top}A(t)e^S-(e^S)^{\top}B(t)\Bigr),\\ \check v^{S*}_t&=(\mathcal{H}^S)'\Bigl(-2(e^S)^{\top}A(t)\begin{pmatrix}q^S\\ q^F\\ E\\ D\end{pmatrix}-(e^S)^{\top}B(t)\Bigr),\\ \check v^{F*}_t&=(\mathcal{H}^F)'\Bigl(-2(e^F)^{\top}A(t)\begin{pmatrix}q^S\\ q^F\\ E\\ D\end{pmatrix}-(e^F)^{\top}B(t)\Bigr), \end{aligned} \right. \tag{5} \]

где $e^S=(1,0,0,0)^{\top}$ и $e^F=(0,1,0,0)^{\top}$.

Замечание 1. Важно, что в (5) мы используем исходные функции $\bar\delta$, $\mathcal{H}^S$ и $\mathcal{H}^F$ без квадратичных аппроксимаций. Аппроксимируется только $\theta$, заменяемая на $\check\theta$. В терминах обучения с подкреплением это эквивалентно аппроксимации истинной функции ценности и затем выбору жадных действий по этой аппроксимации. В частности, эффекты спреда, внесённые функциями $L^S$ и $L^F$, учитываются полностью.

Численные результаты и обсуждение

Для иллюстрации рассматриваем маркетмейкинг на спотовом золоте (XAUUSD) с доступом к фьючерсной ликвидности.

Типичная дискретизация лестницы размеров: 100, 200, 500, 1000, 2000 и 5000 oz. Стандартная интенсивность клиентских сделок

\[ \lambda(z)=\begin{cases} 1600,& z=100,\\ 600,& z=200,\\ 1000,& z=500,\\ 600,& z=1000,\\ 120,& z=2000,\\ 80,& z=5000, \end{cases} \qquad\text{и}\qquad f(\delta)=\frac{1}{1+e^{\alpha+\beta\delta}}, \]

где параметры ценовой чувствительности $\alpha=-0{,}8$ и $\beta=5\,\mathrm{bp}^{-1}$. Волатильности спота золота и EFP: $\sigma_S=140\,\mathrm{bp}\cdot\mathrm{day}^{-1/2}$ и $\sigma_E=5\,\mathrm{bp}\cdot\mathrm{day}^{-1/2}$. Корреляция спот–EFP обычно мала и в этом примере полагается нулевой. Скорость релаксации EFP: $k_E=8\,\mathrm{day}^{-1}$. Сначала как бенчмарк берём простой OU с $k_D=\sigma_D=0$ и $\bar D$ фиксированным в нуле. Стандартная зависимость мгновенного рыночного воздействия от скорости исполнения: $L^S(v)=\psi^S|v|+\eta^S v^2$ и $L^F(v)=\psi^F|v|+\eta^F v^2$ с $\psi^S=0{,}4$ б.п., $\psi^F=0{,}2$ б.п., $\eta^S=7\cdot 10^{-8}\,\mathrm{bp}\cdot\mathrm{day}\cdot\mathrm{oz}^{-1}$ и $\eta^F=3\cdot 10^{-8}\,\mathrm{bp}\cdot\mathrm{day}\cdot\mathrm{oz}^{-1}$.¹⁰ Горизонт $T=1$ час обеспечивает сходимость к стационарным котировкам и скоростям хеджирования в момент $t=0$. Терминальные коэффициенты штрафа нулевые, если не указано иное.

Рисунок 2
Рисунок 2. Оптимальная ценовая лестница спота золота (зелёный), скорость исполнения на споте (синий) и во фьючерсе (красный) как функции спотового инвентаря при нулевом (слева) и 1000 oz (справа) фьючерсном инвентаре. Отклонение цены EFP равно нулю, риск-аверсия $\gamma=3\cdot 10^{-4}$, остальные параметры — в тексте. Разные оттенки зелёного соответствуют разным размерам лестницы (светлее — меньший размер — уже спред).

Рисунок 2 показывает, как оптимальные управления маркетмейкинга зависят от спотового инвентаря. Когда фьючерсов в книге нет, равновесная спотовая позиция равна нулю, и дилер скьюит котировки, чтобы привлечь клиентский поток в сторону этого равновесия. Как и в других работах о дилемме интернализация–экстернализация (см. [2]), существует зона чистой интернализации, где скьюинг считается единственным способом снижения риска. Более крупные позиции, однако, требуют и хеджирования на рынке. Порог включения хеджа фьючерсами наступает раньше, чем для спота, и соответствующая скорость исполнения выше для фьючерса, чем для спота. Это полностью объясняется разницей в ликвидности (и, следовательно, в стоимости торговли). Ненулевая позиция во фьючерсах сдвигает квазиравновесие на споте, что соответствует EFP-позиции (каждый фьючерс спарен с противоположным спотом).

Рисунок 3
Рисунок 3. Средняя релаксация спотового (синий) и фьючерсного (красный) инвентаря золота после клиентской спотовой сделки на 1000 oz с терминальным условием через 1 час; численное усреднение $2\cdot 10^4$ траекторий Монте-Карло. Пунктир (жёлтый) — динамика $q^S+q^F$.
Рисунок 4
Рисунок 4. Распределение вероятностей инвентаря спотового маркетмейкера золота с доступом к хеджированию фьючерсами.

Рисунок 3 иллюстрирует ожидаемую релаксацию инвентаря после относительно крупной OTC-сделки на 1000 oz при $\gamma=3\cdot 10^{-4}$. Расчёт — симуляция Монте-Карло ($2\cdot 10^4$ траекторий) модели при начальном условии и оптимальных управлениях с терминальным штрафом¹¹ $K^S=K^F=10^{-3}$. Часть риска хеджируется фьючерсами очень быстро. Оставшийся избыточный спотовый риск снимается скьюингом (привлечение встречного клиентского потока) и спотовым исполнением. Рисунок 2 показывает, что при таком уровне риск-аверсии скью может быть довольно агрессивным, с офферами лучше mid. По сути, на этой быстрой стадии релаксации дилер создаёт EFP-позицию, которая затем очень медленно закрывается. Рисунок 4 — распределение вероятностей инвентаря, извлечённое из достаточно длинной траектории Монте-Карло ($10^7$ секунд).¹² Как и ожидалось, система проводит большую часть времени вдоль низкорисковой EFP-диагонали.

Возврат EFP к среднему влияет на оптимальные управления. Отклонение EFP от ожидаемого среднего сдвигает равновесный инвентарь вместе с порогами исполнения и скью котировок, как показано на рисунках 5 и 6. Понятно, что при отрицательном отклонении дилер склонен накапливать длинную EFP-позицию, и наоборот. Рисунок 5 демонстрирует, что при сильной риск-аверсии возврат EFP к среднему даёт лишь редкие возможности прямого арбитража. Это связано со стоимостью оппортунистического входа в EFP-позицию (нужно пересечь два спреда). Дилер вместо этого скьюит котировки в нужную сторону (см. рисунок 6) и ждёт, пока возможность материализуется, зарабатывая спред. При меньшей риск-аверсии аппетит капитализировать возврат EFP к среднему растёт, что приводит к оппортунистическому исполнению при экстремальных отклонениях (где верхний порог исполнения фьючерса ниже нижнего порога исполнения спота и, симметрично, где нижний порог фьючерса выше верхнего порога спота). Скью переназначается с управления EFP-риском на оппортунистический скью по отклонению EFP, как показано на рисунке 6.

Рисунок 5
Рисунок 5. Зоны отсутствия исполнения по споту и фьючерсу золота как функции спотового инвентаря и нормированного на волатильность отклонения цены EFP. Нулевой фьючерсный инвентарь, $\gamma=10^{-3}$ (слева) и $10^{-4}$ (справа). В затенённых областях исполнения нет; продажа соответствующего инструмента выше верхней границы и покупка ниже нижней.
Рисунок 6
Рисунок 6. Скью вершины стакана спота золота как функция EFP-позиции и нормированного на волатильность отклонения цены EFP. $\gamma=10^{-3}$ (слева) и $10^{-4}$ (справа).

Вложенные OU-процессы введены в этой статье именно чтобы смягчить такое переназначение, которое в основном вызвано чрезмерной уверенностью простой OU-модели. Неопределённость среднего отклонения EFP через стохастический процесс $(D_t)_{t\geq 0}$ создаёт дополнительный риск, который учитывается через риск-аверсию, и дилер менее склонен держать EFP-позицию. Рисунок 7 показывает влияние $\sigma_D$ на склонность капитализировать возврат EFP к среднему. Здесь $k_D=0{,}2\,\mathrm{day}^{-1}$, $\gamma=3\cdot 10^{-4}$, остальные параметры как выше. Как и ожидалось, чем больше $\sigma_D$, тем меньше скью и тем выше порог арбитража.

Рисунок 7
Рисунок 7. Скью вершины стакана при нормированном на волатильность отклонении EFP $\epsilon\equiv E/\sigma_E=1$ и $D=0$ вместе со значением $\epsilon$, соответствующим порогу спотового исполнения, как функции нормированной волатильности среднего $\sigma_D/\sigma_E$, при нулевых спотовом и фьючерсном инвентарях и $D=0$.

Выбор риск-аверсии в конечном счёте за дилером. Рисунок 8 показывает влияние риск-аверсии на долю объёма хеджирования, P&L и риск. В этом конкретном примере снижать $\gamma$ ниже $10^{-4}$ сомнительно: ожидаемый риск растёт гораздо быстрее, чем P&L. Аналогично, повышать $\gamma$ выше $10^{-3}$ неэффективно.

Рисунок 8
Рисунок 8. Доля объёма клиентских сделок и хеджирования, часовой P&L и стандартное отклонение часового P&L как функции риск-аверсии.
Рисунок 9
Рисунок 9. Результативность оптимальной стратегии маркетмейкинга на реальных рыночных данных (XAUUSD, 12 января 2024) с симулированным клиентским потоком и риск-аверсией $\gamma=3\cdot 10^{-4}$. Верхний график — подразумеваемый EFP-спред и EFP-позиция дилера в течение дня; нижний — реализованный кумулятивный P&L с открытыми позициями, переоценёнными по mid. Вставка — доля объёма OTC и хеджирующих сделок.

Рисунок 9 иллюстрирует работу оптимальной стратегии за один торговый день на реальных рыночных данных, но с симулированным клиентским потоком (равномерная интенсивность в течение дня). EFP-позиция явно отражает возврат EFP к среднему: дилер стремится держать EFP-риск против направления отклонения EFP. Доля объёма исполнения во фьючерсах существенно превышает долю спота из-за меньшей стоимости. Введение хеджирования фьючерсами в управление риском OTC-спота улучшает коэффициент Шарпа как минимум на 30% (не показано), несмотря на дополнительную стоимость кругового оборота во фьючерсах. Оно также позволяет давать лучшие цены тейкерам ликвидности, как показано на рисунке 10, где сравниваются котируемые bid–ask спреды при отсутствии и наличии фьючерсного рынка.

Рисунок 10
Рисунок 10. Слева: котируемый bid–ask спред как функция размера при спотовых инвентарях $q^S=0$ (сплошные линии) и 2500 oz (пунктир). Справа: котируемый спред вершины стакана (100 oz) как функция спотового инвентаря. Хеджирование только спотом (синий) или спотом и фьючерсом (красный). Риск-аверсия $\gamma=10^{-3}$, остальные параметры — в тексте.

Заключительные замечания

Мы расширили фреймворк стохастического оптимального управления для OTC-маркетмейкинга, включив коинтегрированную ликвидность для хеджирования. Вычислительно эффективная техника аппроксимации позволяет оптимизировать стратегию по требованию почти в реальном времени — потенциально и для электронных, и для голосовых трейдеров. Подробно разобран пример спотового золота: эффективное управление риском выигрывает от доступа к существенно более ликвидным фьючерсам на золото с меньшими транзакционными издержками и одновременно капитализирует возврат EFP к среднему. В духе двухфакторной модели Халла–Уайта для процентных ставок EFP-спред моделируется вложенным процессом Орнштейна–Уленбека, описывающим наблюдаемые несколько мод релаксации, соответствующих разным торговым горизонтам участников. Интересно, что вложенные OU-процессы также служат способом робастификации чистых OU-стратегий при неопределённости параметров возврата к среднему — часто встречающийся случай. Они могут найти применение в обобщении большинства оптимизационных задач с классическими OU-процессами (см., например, торговую задачу [12]).

Заявление и благодарность

Результаты этой статьи — часть исследовательских работ в рамках HSBC Research Initiative. Высказанные взгляды принадлежат авторам и не обязательно отражают взгляды или практики HSBC. Авторы благодарны Ричарду Энтони, Джеймсу Дональдсону и Мануэлю Абельян-Лопесу (HSBC) за полезные обсуждения и поддержку на протяжении проекта.

Сноски

  1. Те же математические идеи применимы и к другим классам активов. На FX можно думать, например, о маркетмейкинге с непоставляемыми форвардами (NDF) и оншорной спотовой ликвидностью.
  2. Обобщения не вызывают трудностей.
  3. Мы рассматриваем десезонализированные цены фьючерсов с вынесенной зависимостью процентных ставок от срока до погашения, потому что внутридневная волатильность ставок очень низка (см. рисунок 1).
  4. Вложенную динамику можно расширить более чем на один уровень, если есть статистическая или практическая необходимость.
  5. Постоянное рыночное воздействие здесь не рассматривалось ради простоты. Можно предположить, что и спотовые, и фьючерсные внешние сделки (процессы $(v^S_t)_{t\geq 0}$ и $(v^F_t)_{t\geq 0}$) одинаково влияют на спотовую цену, не изменяя EFP-спред. При линейном постоянном воздействии модель остаётся работоспособной. Подробнее о рыночном воздействии см. недавнюю статью [11] о важности хорошей модели импакта.
  6. Здесь $\mathcal{P}$ — $\sigma$-алгебра $\mathbb{F}$-предсказуемых подмножеств $\Omega\times[0,T]$, а $\mathcal{B}(\mathbb{R}^*_+)$ — борелевские множества $\mathbb{R}^*_+$.
  7. Поскольку $q^S$ не является непрерывным процессом, в (3) берётся левый предел $q^S$ в момент $t$, обозначаемый $q^S_{t-}$.
  8. При фильтрации мы остаёмся в том же семействе процессов, поэтому уравнение Гамильтона–Якоби–Беллмана сохраняется с точностью до значений этих коэффициентов.
  9. Приводим только уравнения для $A$ и $B$: $C$ не нужна для вычисления оптимальной стратегии.
  10. Параметры выбраны по подмножеству маркетмейкинговой франшизы HSBC. Их не следует считать репрезентативными для HSBC; скорее они типичны для институционального спотового дилера золота. Дневной оборот в этой постановке — около 1 млрд USD. Для изменений цены используется соглашение в базисных пунктах; на горизонте задачи это приближение практически незначимо (см. [2]).
  11. Эффект терминального штрафа виден только вблизи $T$, поэтому выбор $K^S$ и $K^F$ не очень важен. Однако на менее ликвидных рынках это может измениться.
  12. Поскольку эффект терминального штрафа довольно локален, это практически эквивалентно симуляции на протяжении нескольких дней.

Литература

Оригинал статьи: Barzykin, Bergault and Guéant, «Market Making in Spot Precious Metals», arXiv:2404.15478 · лицензия CC BY 4.0