Original Title: A Simulation of the Heston Model with Stochastic Volatility Using the Finite Difference Method
Source: doi.org/10.31817/vjas.2020.3.1.07
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការក្លែងធ្វើនៃម៉ូដែល Heston ជាមួយបម្រែបម្រួលស្តូកាស្ទិចដោយប្រើវិធីសាស្ត្រផលសងកំណត់ (Finite Difference Method)

ចំណងជើងដើម៖ A Simulation of the Heston Model with Stochastic Volatility Using the Finite Difference Method

អ្នកនិពន្ធ៖ Vu Thi Thu Giang (Faculty of Information Technology, Vietnam National University of Agriculture), Nguyen Huu Hai (Faculty of Information Technology, Vietnam National University of Agriculture), Nguyen Thuy Hang, Nguyen Van Hanh, Nguyen Thi Huyen

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2020, Vietnam Journal of Agricultural Sciences

វិស័យសិក្សា៖ Quantitative Finance / Applied Mathematics

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ឯកសារនេះដោះស្រាយបញ្ហាភាពមិនមានប្រសិទ្ធភាពក្នុងការគណនា និងបញ្ហាស្ថិរភាពនៃការប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រលេខដើម្បីកំណត់តម្លៃអុបសិនអឺរ៉ុប (European options) ក្រោមម៉ូដែលបម្រែបម្រួលស្តូកាស្ទិច Heston (Heston stochastic volatility model)។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អ្នកនិពន្ធបានអនុវត្តគ្រោងការណ៍ផលសងកំណត់ (Explicit finite difference scheme) ដើម្បីដោះស្រាយសមីការឌីផេរ៉ង់ស្យែលដោយផ្នែក ២ វិមាត្រនៃម៉ូដែល Heston ដោយរួមបញ្ចូលការព្យាបាលលក្ខខណ្ឌព្រំដែនដែលបានកែប្រែថ្មី។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Heston Semi-Analytical Solution (Fourier Inversion)
ចម្លើយពាក់កណ្តាលវិភាគ Heston (បំប្លែង Fourier)
ផ្តល់នូវតម្លៃត្រឹមត្រូវខ្ពស់ និងត្រូវបានប្រើជាស្តង់ដារយោងសម្រាប់ការប្រៀបធៀបនៃភាពសុក្រឹត។ មានភាពស្មុគស្មាញក្នុងការគណនាអាំងតេក្រាល និងអាចជួបបញ្ហាអស្ថិរភាពដោយសារអនុគមន៍លំយោល ប្រសិនបើមិនកែសម្រួល។ ប្រើជាគោលសម្រាប់វាស់ស្ទង់កំហុស (Error reference) នៃវិធីសាស្ត្រគណនាលេខផ្សេងៗ។
Standard Explicit Finite Difference Method
វិធីសាស្ត្រផលសងកំណត់កម្រិតច្បាស់បុរាណ
មានភាពសាមញ្ញ ងាយស្រួលយល់ និងងាយស្រួលអនុវត្តសម្រាប់ដោះស្រាយសមីការឌីផេរ៉ង់ស្យែលដោយផ្នែក (PDE)។ ទាមទារជំហានពេលវេលាតូចខ្លាំង (តូចជាង 1/7000) និងដែនលំហធំ ដើម្បីរក្សាស្ថិរភាព ដែលស៊ីពេលគណនា និងកម្លាំងម៉ាស៊ីនច្រើន។ ផ្តល់កំហុសធៀប (Relative error) ប្រហែល ៥.៦% ពេលប្រើដែនលំហធំ (S ដល់ 300) និងជំហានពេលវេលាតូច។
Modified Explicit Finite Difference Method
វិធីសាស្ត្រផលសងកំណត់កម្រិតច្បាស់កែប្រែលក្ខខណ្ឌព្រំដែន
កាត់បន្ថយទំហំដែនលំហ និងអនុញ្ញាតឱ្យប្រើជំហានពេលវេលាធំជាងមុន ដែលជួយសន្សំសំចៃពេលវេលាគណនាយ៉ាងច្រើន។ នៅតែមានដែនកំណត់ទាក់ទងនឹងលក្ខខណ្ឌស្ថិរភាព (Stability condition) ដដែល បើធៀបនឹងវិធីសាស្ត្រ Implicit សុទ្ធ។ កាត់បន្ថយកំហុសធៀបមកត្រឹមប្រហែល ៤.៦% (ប្រើជំហាន 1/2000) និងមានកំហុសត្រឹមតែ ០.១៥% ទៅ ០.៦៣% ធៀបនឹងទិន្នន័យភាគហ៊ុនពិតប្រាកដរបស់ Google Inc.។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះមិនបានបញ្ជាក់ពីតម្រូវការផ្នែករឹងធំដុំនោះទេ ប៉ុន្តែបានបញ្ជាក់យ៉ាងច្បាស់អំពីឧបករណ៍កម្មវិធី និងបណ្ណាល័យកូដដែលត្រូវបានប្រើប្រាស់សម្រាប់ការគណនាលេខ។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះប្រើប្រាស់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រសន្មត់ពីឯកសារស្រាវជ្រាវមុនៗ និងទិន្នន័យតម្លៃភាគហ៊ុនជាក់ស្តែងរបស់ក្រុមហ៊ុន Google ពីទីផ្សារសហរដ្ឋអាមេរិក។ ទោះបីជាវាមិនមានទិន្នន័យពីប្រទេសកម្ពុជាដោយផ្ទាល់ក៏ដោយ ក៏វិធីសាស្ត្រគណិតវិទ្យានេះមានលក្ខណៈសកលដែលអាចអនុវត្តបានគ្រប់ទីផ្សារ។ សម្រាប់កម្ពុជាដែលទីផ្សារមូលបត្រ (CSX) និងទីផ្សារឧបករណ៍និស្សន្ទ (Derivatives) កំពុងស្ថិតក្នុងដំណាក់កាលអភិវឌ្ឍ ការយល់ដឹងពីម៉ូដែលកំណត់តម្លៃស្តង់ដារអន្តរជាតិបែបនេះគឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់សម្រាប់ការគ្រប់គ្រងហានិភ័យ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

ម៉ូដែល Heston និងវិធីសាស្ត្រគណនាលេខទាំងនេះពិតជាមានសក្តានុពលខ្ពស់ក្នុងការយកមកអនុវត្តសម្រាប់វិស័យហិរញ្ញវត្ថុនៅកម្ពុជា ជាពិសេសសម្រាប់ការត្រួសត្រាយផ្លូវដល់ការជួញដូរជម្រើសហិរញ្ញវត្ថុ (Options) នាពេលអនាគត។

ជារួម ការចាប់ផ្តើមសាកល្បងម៉ូដែលហិរញ្ញវត្ថុបរិមាណកម្រិតខ្ពស់បែបនេះ នឹងជួយជំរុញឱ្យការជួញដូរមូលបត្រ និងឧបករណ៍និស្សន្ទនៅកម្ពុជាមានស្តង់ដារអន្តរជាតិ និងកាត់បន្ថយហានិភ័យទីផ្សារបានយ៉ាងប្រសើរ។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃសមីការឌីផេរ៉ង់ស្យែល និងម៉ូដែលហិរញ្ញវត្ថុ: ស្វែងយល់ពីភាពខុសគ្នារវាងម៉ូដែល Black-Scholes និង Heston Model ព្រមទាំងវិធីសាស្រ្តគណិតវិទ្យាក្នុងការដោះស្រាយសមីការ Partial Differential Equations (PDEs) កម្រិត ២ វិមាត្រ។
  2. រៀបចំបរិស្ថានកូដ Python និងបណ្ណាល័យសំខាន់ៗ: ដំឡើងភាសា Python និងអនុវត្តការប្រើប្រាស់បណ្ណាល័យ NumPy សម្រាប់ធ្វើប្រតិបត្តិការម៉ាទ្រីស និង SciPy សម្រាប់គណនាអាំងតេក្រាលអនន្ត។
  3. សរសេរកូដសម្រាប់អនុវត្តវិធីសាស្ត្រផលសងកំណត់ (FDM): សរសេរកូដសាកល្បងម៉ូដែល Explicit Finite Difference Scheme តាមរូបមន្តទី (3.3) ដល់ (3.11) ក្នុងឯកសារ ដោយផ្តោតលើការកែប្រែលក្ខខណ្ឌព្រំដែន (Boundary conditions) ដើម្បីបង្កើនល្បឿនគណនា។
  4. ប្រមូលទិន្នន័យទីផ្សារ និងធ្វើការតម្រូវប៉ារ៉ាម៉ែត្រ (Calibration): ទាញយកទិន្នន័យភាគហ៊ុនប្រចាំថ្ងៃតាមរយៈ Yahoo Finance API ឬទិន្នន័យសាកល្បងពីទីផ្សារមូលបត្រកម្ពុជា (CSX) ដើម្បីធ្វើតេស្តរាវរកប៉ារ៉ាម៉ែត្ររបស់ម៉ូដែលឱ្យស្របនឹងទីផ្សារពិត។
  5. វាយតម្លៃកំហុស (Error Evaluation) និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាព: ប្រៀបធៀបលទ្ធផលកូដរបស់អ្នកជាមួយនឹងចម្លើយ Semi-analytical solution ហើយសាកល្បងរុករកវិធីសាស្ត្រ ADI (Alternating Direction Implicit) ជាជំហានបន្ទាប់ដើម្បីលុបបំបាត់បញ្ហាអស្ថិរភាពនៃពេលវេលា (Time-step instability)។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Stochastic Volatility (បម្រែបម្រួលស្តូកាស្ទិច) ក្នុងវិស័យហិរញ្ញវត្ថុ វាគឺជាម៉ូដែលគណិតវិទ្យាដែលសន្មតថាកម្រិតនៃការប្រែប្រួលតម្លៃ (Volatility) នៃទ្រព្យសកម្មណាមួយ មិនមែនជាតួលេខថេរនោះទេ ប៉ុន្តែវាផ្លាស់ប្តូរឡើងចុះដោយចៃដន្យតាមពេលវេលា។ ដូចជាការបើកបររថយន្តក្នុងអាកាសធាតុប្រែប្រួល ដែលជួនកាលផ្លូវស្រឡះល្អ ជួនកាលមានភ្លៀងធ្លាក់ខ្លាំងធ្វើឱ្យពិបាកមើលផ្លូវ ដែលកម្រិតនៃហានិភ័យប្រែប្រួលរហូតមិនអាចទាយទុកមុនបានច្បាស់លាស់។
Finite Difference Method (វិធីសាស្ត្រផលសងកំណត់) ជាវិធីសាស្ត្រក្នុងការគណនាលេខ ដើម្បីដោះស្រាយសមីការឌីផេរ៉ង់ស្យែលដ៏ស្មុគស្មាញ ដោយបំប្លែងដែនលំហនិងពេលវេលាទៅជាក្រឡាចត្រង្គ (Grid) រួចគណនាតម្លៃប្រហាក់ប្រហែលនៅតាមចំណុចប្រពន្ធ័ខ្វែងនីមួយៗនៃក្រឡាចត្រង្គនោះ។ ដូចជាការប៉ាន់ស្មានផ្ទៃក្រឡានៃបឹងមួយដោយគូសក្រឡាចត្រង្គការ៉េតូចៗពីលើផែនទីបឹងនោះ រួចរាប់ចំនួនក្រឡា ជាជាងការវាស់វែងរូបរាងពិតប្រាកដដែលកោងវៀចវង់។
European options (អុបសិនអឺរ៉ុប) ជាកិច្ចសន្យាឧបករណ៍និស្សន្ទហិរញ្ញវត្ថុដែលផ្តល់សិទ្ធិ (តែមិនមែនកាតព្វកិច្ច) ដល់អ្នកទិញ ក្នុងការទិញ ឬលក់ទ្រព្យសកម្មមូលដ្ឋានក្នុងតម្លៃដែលបានកំណត់ទុកមុន ប៉ុន្តែសិទ្ធិនេះអាចអនុវត្តបានតែនៅពេលដល់ «ថ្ងៃផុតកំណត់» ប៉ុណ្ណោះ។ ដូចជាការទិញសំបុត្រកក់ទុកមុនសម្រាប់ចូលមើលកុននៅចុងសប្តាហ៍ក្នុងតម្លៃបញ្ចុះ អ្នកមានសិទ្ធិទៅមើលឬមិនទៅនៅថ្ងៃនោះក៏បាន ប៉ុន្តែអ្នកមិនអាចប្រើសំបុត្រនោះដើម្បីចូលមើលនៅថ្ងៃផ្សេងបានទេ។
Partial Differential Equation (សមីការឌីផេរ៉ង់ស្យែលដោយផ្នែក) ជាសមីការគណិតវិទ្យាដែលពិពណ៌នាពីទំនាក់ទំនងរវាងអថេរច្រើន (ដូចជាពេលវេលា តម្លៃភាគហ៊ុន និងកម្រិតបម្រែបម្រួល) និងអត្រានៃការផ្លាស់ប្តូររបស់វា ដើម្បីរកមើលការវិវត្តនៃប្រព័ន្ធមួយនៅពេលអនាគត។ ដូចជារូបមន្តទស្សន៍ទាយកម្ដៅនៅក្នុងបន្ទប់មួយ ដែលវាអាស្រ័យលើកត្តាច្រើនក្នុងពេលតែមួយ ដូចជាថាមពលម៉ាស៊ីនត្រជាក់ សីតុណ្ហភាពខាងក្រៅ និងចំនួនមនុស្សក្នុងបន្ទប់។
Boundary condition (លក្ខខណ្ឌព្រំដែន) ជាតម្លៃ ឬលក្ខខណ្ឌដែលត្រូវបានកំណត់នៅតាមគែម (ឬដែនកំណត់អតិបរមា/អប្បបរមា) នៃដែនគណិតវិទ្យាណាមួយ ដើម្បីអនុញ្ញាតឱ្យគេអាចដោះស្រាយសមីការឌីផេរ៉ង់ស្យែលបានត្រឹមត្រូវនិងទទួលបានចម្លើយជាក់លាក់មួយ។ ដូចជាការប្រាប់វិចិត្រករម្នាក់ឱ្យគូររូបទេសភាព ដោយកំណត់ប្រាប់ជាមុនថាគែមទាំងបួននៃផ្ទាំងក្រណាត់ត្រូវតែមានពណ៌អ្វីខ្លះ ដើម្បីឱ្យរូបភាពលេចចេញមកស្របតាមទម្រង់ដែលចង់បាន។
Explicit scheme (គ្រោងការណ៍កម្រិតច្បាស់) គឺជាទម្រង់នៃវិធីសាស្ត្រលេខក្នុងការដោះស្រាយសមីការ ដែលតម្លៃនៃអថេរនៅជំហានបន្ទាប់ (ពេលវេលាអនាគត) អាចត្រូវបានគណនាដោយផ្ទាល់ពីតម្លៃដែលគេបានដឹងរួចហើយនៅជំហានបច្ចុប្បន្ន ងាយស្រួលគណនាតែទាមទារជំហានពេលវេលាតូចៗដើម្បីរក្សាស្ថិរភាព។ ដូចជាការដើរឡើងជណ្តើរម្តងមួយកាំ ដោយកាំបន្ទាប់ដែលអ្នកនឹងជាន់ គឺកំណត់បានយ៉ាងងាយផ្អែកលើកាំជណ្តើរដែលអ្នកកំពុងឈរដោយផ្ទាល់ តែត្រូវដើរមួយកាំម្តងៗទើបមិនដួល។
Fourier inversion (ការបំប្លែងច្រាស Fourier) ជាបច្ចេកទេសវិភាគគណិតវិទ្យាដែលប្រើដើម្បីបំប្លែងទិន្នន័យពីដែនប្រេកង់ (Frequency domain) ឬអនុគមន៍លក្ខណៈ ត្រឡប់មកកាន់ដែនពេលវេលា ឬដែនលំហពិត (Spatial/Time domain) វិញ ដើម្បីទាញយកតម្លៃអុបសិនពិតប្រាកដ។ ដូចជាការយកទឹកក្រឡុកដែលលាយផ្លែឈើច្រើនមុខចូលគ្នា មកវិភាគបំបែកជាសមាសធាតុវិញ ដើម្បីរកមើលថាមានផ្លែឈើអ្វីខ្លះ និងមានបរិមាណប៉ុន្មាននៅក្នុងនោះ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖