Эконофизика

Эконофизика (от экономика и физика) — наука, которая применяет методологию физики к анализу экономических данных; абсолютно не взаимосвязана с «физическим подходом количеств» к экономике, введённому Ианом Стидмэном.

История

Эконофизика появилась в середине 1990-х в результате попытки заняться сложными проблемами, изложенными экономикой, с точки зрения физических методов. Неудовлетворенность традиционными объяснениями экономистов была обусловлена несоответствием финансовых наборов данных существовавшим теоретическим моделям.

Сам термин эконофизика был введен американским физиком Х. (Гарри) Юджином Стэнли (en:H. Eugene Stanley) для объединения множества исследований, в которых типично физические методы и приемы использовались при решении экономических задач. Торжественное заседание, посвященное открытию эконофизики было организованным 1998 году в Будапеште Дженосом Кертесзом и Имром Кондором.

Термин «эконофизика» (econophysics) стал широко употребляться примерно с 1995 года, а сегодня это направление объединяет сотни исследователей и практиков, работающих большей частью на финансовых рынках.

Истоки эконофизики — в работах классиков. Бенуа Мандельброт в 1965 году обнаружил, что динамика финансовых рядов (колебаний цен на бирже) совершенно одинакова на малых и больших масштабах времени: по графику такого ряда практически невозможно определить, изображает он колебания цен в течение часа, суток или месяца. Это свойство Мандельброт назвал самоподобием, а обладающие им объекты — фракталами. Исследования процессов с такими свойствами ведутся в физике весьма энергично, и разработанные там методы анализа часто (но, увы, не всегда) помогают заметить аномалии в поведении финансовых рядов — предвестники резких обвалов или взлётов цен. Французский математик Луи Башелье ещё в самом начале XX века в своей «Теории спекуляций» пытался описать динамику финансовых рядов по аналогии с броуновским движением — хаотическим движением молекул в жидкости или газе. Современные модели, обобщающие такой подход, порождают фрактальные процессы, очень похожие по статистическим параметрам на реальные финансовые ряды. Многие из этих моделей опираются на созданную в 1970—1990-е годы теорию хаотических динамических систем — уравнений, порождающих сложную динамику, иногда почти неотличимую от случайного процесса. Современная эконофизика использует и другие мощные средства теоретической физики — например, континуальный интеграл, важнейший инструмент квантовой механики и квантовой теории поля. Но самое модное, пожалуй, направление сегодня — эволюционные игры, напрямую имитирующие деятельность бесчисленных инвесторов, следующих тем или иным предпочтениям и принципам.

В настоящее время, почти регулярные серии встреч на тему эконофизика включают: семинар Никкеи Econophysics Research, и симпозиумы APFA, ESHIA, Коллоквиум по эконофизике.

Эконофизика как наука о человеке

В отличие от «настоящей» физики, эконофизика не опирается на экспериментально установленные законы природы — такие, например, как закон сохранения энергии («Закона сохранения денег не существует», — с некоторой иронией отметил замдиректора ИПМ РАН Георгий Малинецкий).

Как косвенный ответ на эту критику можно воспринимать стремительный рост интереса к прямому моделированию рынка с помощью «агентов» (и исследованию этих моделей методами эконофизики). Такое моделирование похоже на компьютерную игру: виртуальный мир населяется персонажами, которые начинают торговать друг с другом, конкурировать, играть на бирже, заниматься другой экономической деятельностью в соответствии с заложенными в их «сознание» принципами. Самое интересное — понять, какие принципы надо заложить, чтобы игра стала похожа на реальность. Причём похожа до такой степени, чтобы наблюдения за игрой удавалось конвертировать в деньги в реальном мире.

Обзор на тему таких игр сделал профессор МГУ и Российской экономической школы (РЭШ) Александр Васин. В виртуальных мирах, о которых он говорил, индивиды преследуют эгоистические цели, но при этом стараются действовать по-человечески. Например, вместо того чтобы честно просчитать (как поступил бы робот) все плюсы и минусы очередной сделки, просто подражают успешному соседу. Или придумывают другие простодушные уловки, стремясь упростить себе жизнь, и легко меняют свои принципы по ходу дела. Возникает нечто вроде эволюционного процесса, причём в нём, кроме индивидов, участвуют ещё и сверхиндивиды — корпорации. Эти норовят (не только в игре, но и в жизни, между прочим) сформировать выгодные им принципы поведения индивидов. Математика же стремится всё это формализовать и вывести теоремы, однако очень трудно бывает ответить даже на простые вопросы. Например, при каких условиях в виртуальном мире наступает равновесие — устойчивость и предсказуемость будущего — пусть и не обязательно безоблачного?

Впрочем, как сказал Валерий Макаров (президент РЭШ и директор Центрального экономико-математического института ЦЭМИ РАН), моделирование на основе агентов можно рассматривать как нечто промежуточное между математикой и реальностью. Принципы деятельности агентов можно описать математически, но результат развития их виртуального мира часто непредсказуем — непредсказуем не метафорически, а в строго научном смысле (этот факт выяснился вскоре после появления всем известной игры «Жизнь»).

Макаров и его сотрудники занимаются конструированием искусственных обществ. Деятельность виртуальных агентов, составляющих эти общества, далеко не сводится к торговле или игре на рынке. В работах разных авторов такие модели используются в самых разных задачах — например, для анализа конфликтов в социальных сетях, распределения политических предпочтений, распространения субкультур.

Главное для успеха агентской модели — удачно выбрать принципы поведения агентов. Два фундаментальных вопроса — поиск «законов природы» в экономике и проблему выбора этих принципов — связал в очень интересном обзоре Александр Ежов (Экономико-аналитический институт МИФИ). Приведём лишь некоторые тезисы. Ссылаясь на антропный принцип («мир устроен так, чтобы люди могли в нём жить»), Ежов говорил о том, что физика — в конечном счёте наука о человеке, как и экономика. Задача эконофизики в том, чтобы найти применимый в экономике аналог фейнмановской формулировки «основного знания» физики («всё состоит из атомов»). Возможен взгляд на экономику как на теорию о людях либо как на теорию об эмерджентных (возникающих с ростом сложности) системах производства, потребления и обмена. Ежов процитировал недавнее высказывание известного эконофизика Джеймса Фейгенбаума: «Источником разногласий между эконофизикой и мейнстримом является вопрос о том, как нужно моделировать поведение агентов». Один из подходов определяется двойственностью природы агента в духе рефлексивных систем. Например, можно исходить из того, что в агенте скрыто две личности, каждая стремится к своей цели, но ничего не оптимизирует. В разумной модели должна учитываться и этическая составляющая, когда агент имеет две цели — выжить и остаться человеком. В заключение Ежов отметил, что если в физике «теория подгоняется под реальность», то в экономике можно в принципе действовать и наоборот.

Задача эконофизики в том, чтобы найти применимый в экономике аналог фейнмановской формулировки «основного знания» физики («всё состоит из атомов»). Возможен взгляд на экономику как на теорию о людях либо как на теорию об эмерджентных системах производства, потребления и обмена.

Предсказание падения финансовых индексов

Группа эконофизиков-ученых, использующих физические методы и приемы для анализа экономических данных — опубликовала алгоритм, с помощью которого можно предсказывать даты падения рынков. Подробно методология изложена в препринте статьи, доступном на сайте arXiv.org. В 2007 и 2008 годах исследовательский коллектив из Китая, Швейцарии и Бельгии предсказал даты резкого снижения двух китайских фондовых индексов — Shanghai Composite и Shenzhen Stock Exchange Component (SSE Component). Несмотря на то, что ученые не совсем точно угадали сроки падения, в обоих случаях оно действительно произошло, причем разница с предсказанной датой составила несколько дней. В работах, где авторы называли сроки падения индексов, не была подробно изложена методология предсказания. В своей новой статье ученые подробно объяснили, как они вычисляют срок падения фондового индекса. Алгоритм исследователей включает экономическую теорию рационального ожидания и прогнозирования пузырей, «стадное» поведение инвесторов и трейдеров, а также закономерности статистической физики. В частности, авторы используют теорию о точках бифуркации — критических состояниях системы, после прохождения которых она резко и необратимо меняет свои характеристики.

Из работы ученых вытекает одно интересное следствие: авторы утверждают, что публикация их прогнозов не спровоцирует преждевременного коллапса рынка. Даже в том случае, когда инвесторы осведомлены о существовании «пузыря» и знают дату, когда он лопнет, они будут продолжать вкладывать средства, чтобы получать большие прибыли до самого последнего момента. В последние годы физики и математики существенно расширили традиционные экономические методы анализа рынка. Уже в начале 1990-х годов экономисты осознали, что стандартные методы работы не позволяют адекватно предсказывать развитие ситуации на рынках. Использование законов физики в экономических процессах дает большой потенциал для максимально точного прогнозирования будущего.

Коллоквиум “Econophysics Colloquium”

1. 2005 Canberra (Australia)
2. 2006 Tokyo (Japan)
3. 2007 Ancona (Italy)
4. 2008 Kiel (Germany)
5. 2009 Erice (Italy)
6. 2010 Taipei (Taiwan)
7. 2011 Vienna (Austria)
8. 2012 Zürich (Switzerland)
9. 2013 Pohang (Korea)
10. 2014 Kobe (Japan)
11. 2015 Prague (Czech Republic)
12. 2016 São Paulo (Brazil)
13. 2017 Warsaw (Poland), 5-7 июля
14. 2018 Palermo (Italy), 12-14 сентября, в 20-ю годовщину семинара “International Workshop on Econophysics and Statistical Finance”, проведённого в Палермо 28-30 сентября 1998

См. также

• Физика сложных систем
• Статистическое моделирование

Литература

• Водолазский А.А. Эконофизика и законы здоровой экономики. Очерки о производительности труда и модернизации экономики. Новочеркасск: «НОК», 2012. – 86 с.
• Водолазский А.А. Начала эконофизики и количественная определенность первых экономических законов. - Новочеркасск: "НОК", 2013. - 227 с.
• Мудрик Д.Г. "Экономическая физика" г. Пущино, Типография "FixPrint", 2016 - 132 с.
• Jean-Philippe Bouchaud. Economics needs a scientific revolution. // Nature. V. 455. P. 1181 (30 October 2008)
• Юрий Ерин. Экономическая наука нуждается в новых подходах. // Элементы.ру
• М. Ю. Романовский, Ю. М. Романовский. Введение в эконофизику. Статистические и динамические модели. — М., 2007. ISBN 978-5-93972-637-5
• Эконофизика и эволюционная экономика (Научная сессия Отделения физических наук Российской академии наук, 2 ноября 2010 г.) // УФН. — 2011. — Т. 181. — С. 753—786.