Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Ιωάννης Γούτας

62 views

Published on

Πολυπρακτορική Πλατφόρμα Προσομοίωσης για την Κοινωνική Μοντελοποίηση και τη Μοντελοποίηση Συμπεριφορών σε Περιβάλλοντα Χρηματιστηρίου

Published in: Software
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Ιωάννης Γούτας

  1. 1. Γ Ο Ύ Τ Α Σ Ι Ω Ά Ν Ν Η Σ Α Ε Μ : 6 3 4 6 Υ Π Ό Τ Η Ν Ε Π Ί Β Λ Ε Ψ Η Τ Ο Υ Ε Π Ί Κ Ο Υ Ρ Ο Υ Κ Α Θ Η Γ Η Τ Ή Α Ν Δ Ρ Έ Α Σ Υ Μ Ε Ω Ν Ί Δ Η
  2. 2. ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ 1. Agent-based Computational Economics 2. Στόχοι της διπλωματικής 3. Δομή των πρακτόρων και αρχιτεκτονική του FinanceCity 1. Πειράματα 1. Συμπεράσματα και μελλοντική εργασία Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 2
  3. 3. Agent-based Computational Economics  Εξετάζει την Οικονομία ως Δυναμικό σύστημα στο οποίο οι πράκτορες αλληλεπιδρούν με σκοπό την αυτό-οργάνωση και την βελτίωση της συμπεριφοράς τους με την βοήθεια της ανατροφοδότησης  Η βελτίωση της συμπεριφοράς τους οδηγεί σε μεγαλύτερη ευελιξία και προσαρμοστικότητα στις αλλαγές του περιβάλοντος  Με αυτό τον τρόπο το σύστημα αναπτύσσεται χωρίς εξωτερικές παρεμβάσεις βασιζόμενο στην εμπειρία του Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 3
  4. 4. Πλατφόρμες υλοποίησης CAS (Agent-based Computational Economics)  Sugarscape (http://sugarscape.sourceforge.net) , πράκτορες γεννιούνται με όραμα, κινήσεις, ταχύτητα και άλλα γεννετικά χαρακτηριστικά  Swarm (http://www.lsa.umich.edu/cscs) , βασική μονάδα προσομοίωσης είναι το swarm (σκουλήκι) μια συλλογή δηλαδή απο πράκτορες που ακολουθούν ενα πρόγραμμα δραστηριοτήτων  NetLogo ( http://ccl.northwestern.edu/netlogo), δίνει την δυνατότητα να τρέξει ο χρήστης πάνω απο 140 έτοιμα σενάρια προσομοίωσης, στα πεδία της χημείας, φυσικής, ανθρωπολογίας, ψυχολογίας και άλλα Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 4
  5. 5. Γιατί FinanceCity ;  Ακολουθεί την ίδια λογική με το EnergyCity και το GeneCity στα οποία η συμπεριφορά των πρακτόρων καθορίζεται απο την έννοια του χρομωσώματος  Αναπτύχθηκε με σκοπό την μελέτη της συμπεριφοράς των παικτών του χρηματιστηρίου στις αλλαγές του περιβάλλοντος τους  Παράλληλα αλλάζει τον τρόπο δράσης του και το χρηματιστήριο με σκοπό την αύξηση των κερδών Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 5
  6. 6. Περιβάλλον/Τεχνολογίες ανάπτυξης  Γλώσσα προγραμματισμού : JAVA v 1.6.0  Εργαλείο ανάπτυξης JAVA : ECLIPSE (JUNO)  Εργαλείο ανάπτυξης διεπαφής : JAVA SWING Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 6
  7. 7. Η δομή του πράκτορα  Κάθε πράκτορας ορίζεται απο το χρωμόσωμα του που περιέχει τα Στατικά και τα Δυναμικά του χαρακτηριστικά CHROMOSOME Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 7 Static Characteristics Dynamic Characteristics Agent ID Specialization Inexperience Risk Political Influence MME Influence Environment Influence
  8. 8. Στατικά χαρακτηριστικά Agent ID Specialization Inexperience Risk Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 8  Agent ID : Το όνομα του πράκτορα το οποίο είναι μοναδικό  Specialization (Unemployed, Civil Servant, Businessman, Private employee) : Η ειδικότητα του πράκτορα που αναφέρεται στην εργασία του  Inexperience (0% - 100%) : Δείχνει πόσο άπειρος είναι ένας πράκτορας στο χρηματιστήριο  Risk (0% - 100%) : Αναφέρεται στο πόσο ριψοκίνδυνος είναι ο πράκτορας στον τρόπο παιχνιδιού του
  9. 9. Δυναμικά χαρακτηριστικά Political Influence MME Influence Environment Influence Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 9  Political Influence (0% - 100%) : Καθορίζει το ποσοστό στο οποίο ο πράκτορας επηρεάζεται απο τις πολιτικές εξελίξεις  MME Influence (0% - 100%) : Καθορίζει το ποσοστό στο οποίο ο πράκτορας επηρεάζεται απο τα ΜΜΕ  Environment Influence (0% - 100%) : Καθορίζει το ποσοστό στο οποίο ο πράκτορας επηρεάζεται απο τις αλλαγές στο περιβάλλον του
  10. 10. Αρχικοποίηση του πληθυσμού Κατα την έναρξη του παιχνιδιού αρχικοποιείται ο πληθυσμός δηλαδή καθορίζονται τα εξής:  Το χρομώσωμα των πρακτόρων  Το χρηματικό ποσό που διαθέτει κάθε πράκτορας στο παιχνίδι  Ο συνολικός αριθμός των πρακτόρων Επίσης προσδιορίζεται με ποιο τρόπο ο συνολικός πληθυσμός θα επηρεάζεται Υψηλά, Μέτρια και Χαμηλά απο την Πολιτική, τα ΜΜΕ και το Περιβάλλον του. Μπορούν να δωθούν συγκεκριμένα ποσοστά ή να ακολουθεί ο πληθυσμός μια απο τις παρακάτω κατανομές :  Poisson κατανομή όπου πρέπει να προσδιοριστεί και το λ της κατανομής  Gaussian κατανομή γύρω απο το 50  Random κατανομή στην οποία οι πράκτορες τυχαία κατηγοριοποιούνται Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 10
  11. 11. Σχηματισμός Βαθμολογίας  Δυναμική Βαθμολογία : αναφέρεται στην Δυναμική συμπεριφορά του πράκτορα και προκύπτει ως εξής :  Στατική Βαθμολογία : αναφέρεται στην Στατική συμπεριφορά του πράκτορα και προκύπτει ως εξής :  Κατάσταση χαρτοφυλακίου : αναφέρεται στην κατάσταση του χαρτοφυλακίου του πράκτορα την δεδομένη χρονική στιγμή και προκύπτει ως εξής : Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 11 Desired Price_i -Current Price_i Desired Price_i xquantity_i i=0 total _stocks å quantity_ j j=0 total _stocks å Dynamic Score= W1×Political+W2×Enviroment+W3×MME Static Score= W4×Inexperience+W5×Specialization+W6×Risk
  12. 12. Ολική Βαθμολογία Η Ολική Βαθμολογία (Overall Score) προκύπτει απο τον συνδιασμό της Στατικής Βαθμολογίας,της Δυναμικής Βαθμολογίας και της κατάστασης χαρτοφυλακιόυ. Η Ολική Βαθμολογία μπορεί να πάρει τιμές απο -1 εως 1 και καθορίζει την συμπεριφορά του πράκτορα. Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 12 OverallScore= W7×Dynamic_Score+W8×Static_Score+W9×Status_Portfolio
  13. 13. Απόφαση Ενέργειας Το πρόσημο της Ολικής Βαθμολογίας καθορίζει την δράση κάθε πράκτορα ως εξής :  If Overall_Score < 0 , Αίτημα για αγορά μετοχών  If Overall_Score > 0 , Αίτημα για πώληση μετοχών Σε κάθε αίτημα προσδιορίζεται η μετοχή, η ποσότητα της μετοχής και η τιμή της μετοχής με βάση τα εξής :  Μετοχή : Τυχαία οι πράκτορες επιλέγουν ποια μετοχής θα αγοράσουν ή θα πωλήσουν  Ποσότητα : Οι πράκτορες πωλούν όλη την ποσότητα της μετοχής του χαρτοφυλακίου τους και αγοράζουν μια τυχαία ποσότητα μεταξύ 500 – 1000 μονάδων  Τιμή : Καθορίζεται απο τα Στατικά χαρακτηριστικά του πράκτορα Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 13
  14. 14. Κατηγορίες Πρακτόρων Οι πράκτορες ανάλογα με τα Στατικά τους χαρακτηριστικά χωρίζονται σε κατηγορίες που επηρεάζουν την μακροχρόνια συμπεριφορά (Long-term behavior ) Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 14 Static Score Longterm behavior Static_score < -0.3 Submissive -0.3 < Static_score < 0.3 Normal Static_score > 0.3 Aggressive
  15. 15. Καταχώρηση Αιτημάτων Όταν ενας πράκτορας αποφασίσει τι είδους ενέργεια θα πραγματοποιήσει καταχωρεί το αίτημα αφού πρώτα καθορίσει την κατάλληλη τιμή.  Submissive: η τιμή αγοράς ή πώλησης τελικά διαμορφώνεται στο 1/price δηλαδή τελικά προσφέρει μια τιμή μικρότερη καθώς είναι συντηρητικός σαν χαρακτήρας  Normal: η τιμή αγοράς ή πώλησης τελικά αυξάνεται ελάχιστα στο Norm_range×price καθώς η μακροπρόθεσμη συμπεριφορά του πράκτορα κρίνεται κανονική  Aggressive: η τιμή αγοράς ή πώλησης τελικά αυξάνεται αρκετά στο Aggres_range×price απόρροια της επιθετικής μακροχρόνιας συμπεριφοράς του πράκτορα Στην υλοποίηση μας επιλέξαμε ενδεικτικά τις παρακάτω τιμές για τις μεταβλητές : Norm_range= 1.2, Aggres_range= 3 Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 15
  16. 16. Προσδιορισμός Τιμών Μετοχών  Οι τιμές πώλησης κάθε μετοχής εισέρχονται σε μια λίστα με αύξουσα σειρά  Οι τιμές αγοράς κάθε μετοχής εισέρχονται σε μια λίστα με φθίνουσα σειρά  Το σημείο τομής των δύο γραφικών παραστάσεων που σχηματίζονται δίνουν την τιμή της μετοχής (Marginal Price) Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 16 0 1 2 3 4 0 500 1000 1500 StockPrice Quantity Marginal Price Series2 Series1
  17. 17. Σύναψη Αγοραπωλησίας Για να ολοκληρωθεί μια αγοραπωλησία πρέπει να ισχύουν τα εξής :  Ο αγοραστής και ο πωλητής να αναφαίρονται στην ίδια μετοχή  Η κατάσταση του χαρτοφυλακίου των πρακτόρων να είναι μικρότερη απο τον στόχο που αρχικά έχουν θέσει  Η τιμή προσφοράς του αγοραστή και του πωλητή πρέπει να είναι μεγαλύτερη απο την τιμή (Marginal price) της μετοχής  Η εποχή του συστήματος να είναι μικρότερη απο τον αριθμό των εποχών που έχουν ορίσει οι δύο πράκτορες ως μέγιστο χρόνο επίτευξης των στόχων τους Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 17
  18. 18. Διορθωτικές κινήσεις  Όταν ένας πράκτορας παραμένει ανενεργός για πάνω απο 4 εποχές τότε του επιβάλεται μια ποινή  Η κατάσταση χαρτοφυλακίου εισάγεται στο ολικό σκορ με σκοπό την επίτευξη των στόχων των πρακτόρων  Η αύξηση των Δυναμικών χαρακτηριστικών οδηγεί σε ευελιξία της συμπεριφοράς και μπορεί να οδηγήσει σε πιθανές διορθωτικές κινήσεις Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 18
  19. 19. Πειραματική Διαδικασία Περισσότερα απο 200 πειράματα πραγματοποιήθηκαν συνδιάζοντας διαφορετικό αριθμό πρακτόρων, εποχών και μετοχών. Οι υπόλοιπες μεταβλητές οι οποίες αλλάζουν τιμές στα πειράματα είναι οι παρακάτω : Οι τιμές του Πίνακα διαδοχικά παίρνουν αρνητικές τιμές, θετικές τιμές, μηδέν και 1.  Όταν έχει αρνητική τιμή μια μεταβλητή τότε έχει αρνητικό αντίκτυπο στην συμπεριφορά των πρακτόρων  Όταν έχει μηδενική τιμή μια μεταβλητή τότε δεν επηρεάζει την συμπεριφορά των πρακτόρων  Όταν έχει τιμή 1 μια μεταβλητή τότε επηρεάζει σε μέγιστο βαθμό την συμπεριφορά των πρακτόρων  Όταν έχει θετική τιμή μια μεταβλητή επηρεάζει θετικά την συμπεριφορά των πρακτόρων αναλογικά με το πόσο μεγάλη ή μικρή τιμή έχει Όλες οι μεταβλητές του συστήματος μπορούν να πάρουν τιμές απο -1 ως 1 και με αυτό τον τρόπο εξετάζεται η συμβολή κάθε παραμέτρου στην συμπεριφορά των πρακτόρων. Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 19 Political Influence MME Influence Environment Influence Inexperience Risk Specialization Dynamic Char. Static Char. Status Portfolio
  20. 20. Πειράμα- 1 Political Influence MME Influence Environment Influence Inexperience Risk Specialization Dynamic Char. Static Char. Status Portfolio 1 0.5 -0.5 0.2 0.6 0.2 0.1 -0.1 1 Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 20 -50000 -40000 -30000 -20000 -10000 0 10000 20000 30000 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 Portfoliobalance Agent ID Status Portfolio Agent Σε αυτό το πείραμα εξετάζεται η συμπεριφορά των πρακτόρων όταν η κατάσταση χαρτοφυλακίου καθορίζει σχεδόν αποκλειστικά την Ολική Βαθμολογία και η επιρροή απο την πολιτική την Δυναμική Βαθμο Αριθμός πρακτόρων : 100 Αριθμός Εποχών : 50 Αριθμός Μετοχών : 20
  21. 21. Σύγκριση πρακτόρων Παρουσιάζονται τα στοιχεία των πρακτόρων με μεγαλύτερο κέρδος και μεγαλύτερες απώλειες. Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 21 Political Influenc e Enviroment Influence MME Influence Agent’s Inexperienc e Agent’s Specializati on Agent’s Risk Agent’s Target 91% -52% 61% 54% Unemployed 6% 3240 Political Influence Enviroment Influence MME Influence Agent’s Inexperienc e Agent’s Specialization Agent’s Risk Agent’ s Target 21% 25% 54% 65% Private Employee 5% 3945 Τα χαρακτηριστικά του Agent17 με τα μέγιστα κέρδη Τα χαρακτηριστικά του Agent24 με τις μέγιστες απώλειες
  22. 22. Πορεία χαρτοφυλακίου των πρακτόρων -60000 -50000 -40000 -30000 -20000 -10000 0 10000 20000 30000 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Portfoliobalance Epochs Agent17-Agent24 Status Portfolio Agent17 Agent24 Linear (Agent17) Linear (Agent24) Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 22
  23. 23. Διάφορα διαγράμματα πείραμα -1 Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 23 -10000 -5000 0 1 8 1522293643 Agent 3 Status Portfolio Agent -10000 -5000 0 1 8 15 22 29 36 43 Agent 14 Status Portfolio Agent 0 5000 10000 1 8 15 22 29 36 43 Agent 92 Status Portfolio Agent Μερικά παραδείγματα πρακτόρων 0 2 4 6 1 6 1116212631364146 Stock 6 Stocks 0 2 4 6 1 6 1116212631364146 Stock 10 Stock 0 2 4 6 1 6 1116212631364146 Stock 17 Stock Μερικά παραδείγματα μετοχών
  24. 24. Πείραμα- 2 -15000 -10000 -5000 0 5000 10000 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100 PortfolioValue Agent ID Status Portfolio Agents Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 24 Political Influenc e MME Influenc e Environmen t Influence Inexperienc e Risk Specializatio n Dynamic Char. Static Char. Status Portfoli o 0.6 0.5 0.1 0.3 0.3 0.4 0 0.5 0.5 Σε αυτό το πείραμα εξετάζεται η συμπεριφορά των πρακτόρων όταν τα Δυναμικά χαρακτηριστικά δεν επηρεάζουν καθόλου την λήψη των αποφάσεων.Οι υπόλοιπες μεταβλητές επηρεάζουν φυσιολογικά τον τρόπο δράσης των πρακτόρων Αριθμός πρακτόρων : 100 Αριθμός Εποχών : 50 Αριθμός Μετοχών : 20
  25. 25. Μελέτη αποτελεσμάτων Λόγώ απαλοιφής των Δυναμικών χαρακτηριστικών επιλέγεται ένας τρόπος δράσης απο την αρχή και ακολουθείται ακόμη και αν ο πράκτορας παρουσιάζει ζημιές κατα την διάρκεια Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 25 -3500 -3000 -2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 PortfolioValue Epochs Agent84 Status Portfolio Agent84 Linear (Agent84)
  26. 26. Διάφορα διαγράμματα Πείραμα -2 Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 26 -500 0 500 1000 1 7 13192531374349 Agent 6 Status Portfolio Agent -5000 0 5000 10000 1 8 15 22 29 36 43 Agent 27 Status Portfolio Agent -20000 -10000 0 1 8 1522293643 Agent 83 Status Portfolio Agent 0 5 10 15 1 7 13 19 25 31 37 43 49 Stock 1 Stock 0 1 2 3 4 1 6 1116212631364146 Stock 7 Stock 0 1 2 3 4 1 6 1116212631364146 Stock 19 Stock Μερικά παραδείγματα μετοχών Μερικά παραδείγματα πρακτόρων
  27. 27. Δημιουργία Διεπαφής χρήστη  Στο Interface που αναπτύχθηκε ο χρήστης μπορεί να αρχικοποιεί όλες τις παραμέτρους του FinanceCity  Σε περίπτωση λάθους εισαγωγής δεδομένων εμφανίζονται κατάλληλα μηνύματα λάθους και η διαδικασία δεν επιτρέπεται να ξεκινήσει  Εφόσον όλες οι τιμές είναι σωστές ο χρήστης μπορεί να ξεκινήσει την διαδικασία και στο τέλος εμφανίζεται αυτόματα ένα CSV αρχείο στο οποίο περιέχονται όλες οι πληροφορίες του παιχνιδιού όπως τα χαρτοφυλάκια των πρακτόρων, τα στοιχεία των πρακτόρων, οι τιμές των μετοχών και άλλα Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 27
  28. 28. FinanceCity Interface Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 28
  29. 29. Τέλος Παρουσίασης - Ερωτήσεις Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ί Κ Η Ι Ο Ύ Λ Ι Ο Σ 2 0 1 3 29 Ευχαριστώ για την προσοχή σας Ακολουθούν ερωτήσεις σχετικά με το FinanceCity

×