ارزش‌گذاری اوراق اختیار معامله بر اساس شبکه عصبی ماژولار

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علامه طباطبایی، دانشکده مدیریت و حسابداری، تهران، ایران

2 استادیار گروه مالی و بانکداری دانشگاه علامه طباطبائی

3 عضضو هیئت علمی دانشکده مدیریت و حسابداری دانشگاه علامه طباطبایی

10.22059/frj.2024.372265.1007573

چکیده

هدف: پوشش ریسک ناشی از نوسان قیمت‌ها با استفاده از اوراق اختیارمعامله به ارزش‌گذاری دقیق و مناسب برای اوراق اختیار معامله وابسته خواهد بود. به همین جهت هدف از این پژوهش ارزش‌گذاری اوراق اختیارمعامله در بورس اوراق بهادار تهران با شبکه‌های عصبی ماژولار و مقایسه عملکرد هر یک از این شبکه‌های عصبی ماژولار با معروف‌ترین مدل ارزش‌گذاری اوراق اختیارمعامله یعنی مدل بلک، شولز و مرتون و مدل شبکه عصبی پرسپترون چند لایه می‌باشد.

روش: برای این پژوهش، از داده‌های اختیارمعامله خرید که از ابتدای سال 1397 تا انتهای سال 1401 در بورس اوراق بهادار تهران معامله شده‌اند استفاده شده است. در ابتدا پس از حذف داده‌های پرت، 80 درصد داده‌ها به عنوان داده‌های آموزش و 20 درصد باقی مانده به عنوان داده‌های آزمون در نظر گرفته شدند. برای امکان مقایسه بین نتایج به‌دست آمده از مدل‌های مختلف، در طول پژوهش این دو بخش از داده‌ها ثابت بودند. در این تحقیق با استفاده از معیارهای آماری MSPE، RMSPE و MAPE، قیمت نظری به‌دست آمده از هر مدل با قیمت‌های معامله شده‌ در بورس اوراق بهادار تهران مورد مقایسه قرار گرفت. برای محاسبه خطای پیش‌بینی در مدل بلک، شولز و مرتون، ابتدا با استفاده از فرمول قیمت‌گذاری آن، قیمت تئوریک اوراق اختیار معامله به‌دست آمد و سپس قیمت‌های تئوریک به‌دست آمده از رابطه بلک، شولز و مرتون با قیمت‌های بازاری آن‌ها مورد مقایسه قرار گرفت. در مدل‌های شبکه عصبی نیز ابتدا قیمت اوراق اختیار معامله‌ با استفاده از پایتون و الگوریتم‌های یادگیری ماشین آن پیش‌بینی شد و در نهایت قیمت پیش‌بینی شده توسط مدل‌ها و قیمت بازاری همان اختیار معامله مورد مقایسه قرار گرفت. در پایان برای بررسی اختلاف معنادار هر مدل با سایر مدل‌ها از آزمون مقایسه زوجی میانگین درصد خطاها استفاده شد.

یافته‌ها: این پژوهش نشان داد که از منظر معیار RMSPE مدل شبکه‌های عصبی توسعه یافته با نوسانات ضمنی، کمترین میزان خطا و بهترین عملکرد را در ارزش‌گذاری اوراق اختیارمعامله خرید در تمام موقعیت‌های پولی و دوره‌های زمانی نسبت به سایر مدل‌های مورد بررسی داشته است. با این حال اندکی عملکرد مدل شبکه عصبی پرسپترون چند لایه توسعه یافته با نوسانات ضمنی بهتر از حالت ماژولار آن بوده است. پس از آن به ترتیب مدل‌ شبکه‌های عصبی توسعه یافته با نوسانات تاریخی، مدل شبکه‌های عصبی با داده‌های مجزا، مدل بلک، شولز و مرتون و مدل شبکه عصبی ماژولار پیشنهادی گرادویویچ، گِنجای و کوکولج (2009) بیشترین دقت را داشته‌اند. از منظر معیار MAPE نیز همچنان مدل‌های توسعه یافته با نوسانات ضمنی بهترین عملکرد را داشته‌اند ولی در تمام مدل‌های شبکه عصبی، شبکه عصبی پرسپترون چند لایه عملکرد بهتری را نسبت به حالت ماژولار داشته است.

نتیجه‌گیری: مدل‌های شبکه‌ عصبی ماژولار می‌توانند عملکرد بهتری نسبت به مدل بلک، شولز و مرتون داشته باشند. نوسانات ضمنی می‌تواند سبب بهبود عملکرد شبکه‌های عصبی در ارزش‌گذاری اوراق اختیارمعامله شود. از طرفی از منظر معیار RMSPE در مدل‌های شبکه عصبی توسعه یافته با نوسانات تاریخی، شبکه‌ عصبی ماژولار عملکرد بهتری نسبت به شبکه عصبی پرسپترون چند لایه خواهد داشت ولی در مدل‌های شبکه عصبی توسعه یافته با نوسانات ضمنی، شبکه عصبی ماژولار نمی‌تواند عملکرد بهتری نسبت به شبکه عصبی پرسپترون چند لایه به ثبت برساند. به طور کلی شبکه‌های عصبی توسعه یافته با نوسانات ضمنی چه در حالت ماژولار و چه در حالت پرسپترون چند لایه در دوره‌های زمانی بلند مدت و همچنین در موقعیت‌های پولی ITM بهترین عملکرد را داشته‌اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Option Pricing Based on Modular Neural Network

نویسندگان [English]

  • Milad Kouhkan 1
  • moslem peymany 2
  • mohamad ali dehghan dehnavi 3
1 Allameh Tabataba'i University, Faculty of Management and Accounting, Tehran, Iran
2 Assistant Professor of Finance, Allameh Tabatabai'e University
3 Assistant Prof., Department of Finance and Banking, Allameh Tabataba’i University
چکیده [English]

Objective: Hedging the risk caused by price volatility by using options will depend on accurate and appropriate valuation for options. For this reason, the purpose of this research is to value the options traded in the Tehran Stock Exchange with modular neural networks and compare the performance of each of these modular neural networks with the most famous options valuation model, i.e. Black, Scholes and Merton model and the multi-layer perceptron neural network model.

Methods: For this research, the data of call options traded in the Tehran Stock Exchange from March 2018 to March 2022 have been used. At first, after removing the outlier data, 80% of the data were considered as training data and the remaining 20% as test data. For the possibility of comparing the results obtained from different models, these two parts of the data were constant during the research. In this research, using MSPE, RMSPE and MAPE statistical criteria, the theoretical price obtained from each model was compared with the prices traded in the Tehran Stock Exchange. To calculate the prediction error in the Black, Scholes and Merton model, first, by using its pricing formula, the theoretical price of options was obtained, and then the theoretical prices obtained from the Black, Scholes and Merton equation were compared with their market prices. In neural network models, the price of options was first predicted using Python and its machine learning algorithms, and finally, the price predicted by the models was compared with the market price of the same option. In the end, to check the significant difference of each model with other models, the Paired Sample Test of the mean percentage of errors was used.

Results: This research showed that from the perspective of RMSPE criterion, the developed neural networks model with implied volatility has the lowest error and It has the best performance in valuing the Call options in all monetary positions and time periods compared to other investigated models. However, the performance of the developed multi-layer perceptron neural network model with implied volatility has been slightly better than its modular state. After that, the neural networks developed with historical volatility, the neural networks with discrete data, the Black, Scholes and Merton model and the modular neural network model proposed by Gradoevich, Genjai and Kokolaj (2009) have been the most accurate, respectively. from the perspective of MAPE criterion, the developed neural networks model with implied volatility have performed the best, but in all the neural network models, the multi-layer perceptron neural network has performed better than the modular mode.

Conclusion: Modular neural network models can perform better than Black, Scholes and Merton model. Implied volatility can improve the performance of neural networks in options valuation. On the other hand, from the perspective of RMSPE criterion, in the developed neural network models with historical volatility, the modular neural network will perform better than the multi-layer perceptron neural network. But in the developed neural network models with implied volatility, the modular neural network cannot register a better performance than the multi-layer perceptron neural network. In general, neural networks developed with implied volatility in both modular and multi-layer perceptron modes have performed best in long-term time periods as well as in ITM moneyness situations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Options
  • Machine Learning
  • Modular Neural Network
  • Volatility
  • Root Mean Square Percentage Error