Facoltà di Economia SumWeb ADB

SIMULAZIONE DI UN MERCATO DI BORSA


Esperimento presso il LIASES (Laboratorio di Informatica Applicata alle Scienze Economiche e Sociali "G. Rota") con agenti umani
Martedì 6 Maggio 2003 Ore 18.00
Facoltà di Economia - Università degli Studi di Torino

Esperimento ONLINE con agenti umani
Dal 8 Maggio 2003 Al 21 Maggio 2003

 

FAQ

Sum (Surprising (Un)realistic Market)
Sumweb (Sum Web Economic Behaviour)
Invito a partecipare agli esperimenti
L'esperimento in aula: di cosa si tratta?
L'esperimento online: di cosa si tratta?
Obiettivi degli esperimenti
Regole, punteggi e premi
Links e letture

Iscriviti all'esperimento


Sum (Surprising (Un)realistic Market)

Il modello Sum, acronimo di Surprising (Un)realistic Market, è un modello ad agenti adattivi, che simula un mercato di borsa inizialmente molto particolare, infatti, la prima versione di SUM (ideata e creata dal professore Pietro Terna) è costituita da un mercato artificiale popolato esclusivamente da agenti semplici, definiti "random", i quali non operano in base a credenze o aspettative, ma a caso.
Il nucleo del modello è rappresentato dalla struttura computazionale del book delle contrattazioni (creato secondo le regole definite dal Regolamento della Borsa Italiana SpA). Il modo di operare del book ed il conseguente meccanismo di assegnazione delle azioni durante la contrattazione avviene nel modo seguente: gli agenti inviano al book i propri ordini di vendita e di acquisto, con il relativo prezzo limite, dal match di tali ordini all'interno del book nasce il prezzo.
Nella creazione del modello è stata fatta la scelta di evitare ogni semplificazione artificiosa che alterasse la spontanea formazione del prezzo, compreso quindi il banditore marshalliano Il prezzo degli stock azionari è determinato esclusivamente dall'incontro dei prezzi di vendita e di acquisto all'interno del book.
Nelle versioni successive, sono stati introdotti all'interno del modello degli agenti di tipo cognitivo, in grado di imparare dalle esperienze passate e di sviluppare internamente le proprie regole di comportamento, allo scopo di rendere possibile l'osservazione degli effetti di tale introduzione, sia sulla loro ricchezza, sia sulla dinamica complessiva del mercato azionario.
Il primo risultato ottenuto dalla simulazione è l'emergenza di un mercato complesso dall'interazione di agenti estremamente semplici che sono in grado di compiere solo alcuni tipi di azioni e non hanno alcuna visione sul mercato: gli agenti, infatti, conoscono solo l'ultimo prezzo eseguito, scelgono casualmente se comprare o vendere, fissano il loro prezzo limite moltiplicando l'ultimo prezzo eseguito per un coefficiente casuale.
La struttura del mercato, costituita dal book di negoziazione, fa sì che anche in presenza di agenti semplicissimi, il mercato mostri delle sequenze di prezzo crescenti e decrescenti, che mostrano una significativa volatilità. In questo mercato "elementare" compaiono anche bolle e crash, dovuti esclusivamente alla struttura del mercato, senza bisogno di alcuna spiegazione esogena al mercato stesso.
Le classi di agenti sono state via via ampliate. In Sum ci sono agenti "casuali" (cioè che operano casualmente), agenti "intelligenti" (che "ragionano" e apprendono grazie all'uso delle reti neurali artificiali, al metodo dei cross-target,…), agenti "imitatori" (locali e del mercato), agenti "stop loss", eccetera, ognuno con proprie funzioni e proprie caratteristiche.
Il modello consente di osservare le conseguenze - le proprietà emergenti - delle azioni dei diversi agenti sia sul proprio livello di ricchezza che sulla dinamica del mercato di borsa; l'utente dell'applicazione può variare facilmente le condizioni iniziali (variabili e parametri) del modello e valutare l'effetto delle interazioni tra gli agenti, investigando le problematiche empiriche, come la prevedibilità delle serie di tempo dei prezzi e la volatilità del mercato, che sono difficilmente analizzabili usando i tradizionali strumenti di studio.
Sum è un modello di simulazione ad agenti. Per "costruirlo" è stato utilizzato un linguaggio di programmazione (Objective C, un sovrainsieme del linguaggio C) e la struttura del modello è stata realizzata con Swarm, un insieme di librerie standard nato nel 1995 nel Santa Fe Institute (New Mexico, USA), il quale fornisce gli strumenti necessari - in termini di potenza computazionale e di flessibilità di programmazione - per la gestione della simulazione e per l'analisi dei risultati generati.


Sumweb (Sum Web Economic Behaviour)

Il progetto, al quale hanno contribuito alcuni tesisti aggiungendo elementi, è tuttora in fase di sviluppo. L'autore ha intenzione di aumentarne progressivamente il grado di realismo, eliminando parte delle semplificazioni introdotte, estendendo meccanismi e strutture del mercato e ricreando gran parte della varietà dei comportamenti attuati dagli operatori "reali".
Dalla sua realizzazione ad oggi, infatti, Sum ha subito diverse modifiche. Tra le più rilevanti appare l'estensione delle contrattazioni a più titoli (inizialmente c'era una sola azione), la creazione di un indice su queste tre azioni e la conseguente introduzione di un titolo derivato: un future sull'indice di mercato. Avendo contrattazioni di un future e di tre azioni (il "sottostante") si è creato anche un agente arbitraggista che sfrutta gli spread di prezzo comprando e vendendo titoli e indice. Un'altra modifica recente che aggiunge complessità al modello è l'introduzione di agenti sensibili ad eventi, positivi e negativi, che accadono nel mondo (simulato) esterno.
Ma un passo importante che ha comportato l'apertura del modello verso il mondo esterno, dando la possibilità ad agenti "umani" di operare in competizione con quelli artificiali è stato il passaggio da Sum a SumWeb. Questa evoluzione ha dato vita ad una particolare versione dell'applicazione, chiamata appunto SumWeb (sigla che sta per Sum Web Economic Behaviour) a causa dell'utilizzo dei protocolli del world wide web per la gestione dei processi.
SUMWeb riprende schema e caratteristiche originali del modello SUM e grazie ad una nuova classe di agenti, definita Avatar, è in grado di far partecipare operatori reali al processo di formazione del prezzo e di perfezionamento degli scambi, in condizioni di elevato realismo.
Grazie a SumWeb ora è possibile fare esperimenti utilizzando non solo le numerose classi di agenti artificiali a disposizione in Sum, ma anche le persone, gli agenti umani. Questo progetto assume così sempre maggior importanza per studiare i mercati di borsa, ha già dato soddisfacenti risultati, ma proseguendo per questa strada c'è sicuramente da aspettarsene altri.


Invito a partecipare agli esperimenti

Come già accennato il progetto Sum, poi sviluppatosi in SumWeb, è nato dall'iniziativa del professore Pietro Terna, il quale ha scritto tutto il codice che sta alla base del modello di simulazione. Gli studenti che hanno scelto di fare la propria tesi di laurea con il professor Terna ed erano interessati a studiare alcuni aspetti dei mercati di borsa tramite Sum hanno via via aggiunto caratteristiche al modello il quale ha raggiunto oggi una interessante complessità.
In questo momento sono in corso due tesi che riguardano lo sviluppo del modello Sum. La prima è quella di Alessandro Cappellini, il quale è autore di SumWeb, cioè della possibilità per gli umani, introdotta nel modello, di poter interagire con il mercato simulato. La seconda tesi è quella di Paolo Mezzera, e ha come oggetto l'introduzione di maggior realismo nel book di negoziazione (quindi l'introduzione dell'asta di apertura, dell'asta di chiusura e del meccanismo di controllo dei prezzi) e la sperimentazione del modello SumWeb in un caso con molti agenti umani e pochi artificiali.
Questa sperimentazione appena descritta è appunto l'esperimento a cui sono invitati a partecipare tutti gli studenti di Economia che desiderano aiutarci. Si svolgerà presso il Liases (terzo piano della Facoltà di Economia - Torino) martedì 6 Maggio 2003 alle ore 18.00. Se volete partecipare non dovete far altro che cliccare qui per andare alla pagina di iscrizione e fornire i vostri dati (nome, cognome, matricola, e-mail).
In seguito a questo esperimento ne inizierà subito un altro con alcune caratteristiche molto diverse. Avrà una durata molto più lunga (15 giorni) ed ogni partecipante potrà giocare quando vorrà da qualsiasi postazione internet. Chiunque intenda partecipare a questa simulazione è benvenuto.
Vi contatteremo prima degli esperimenti per chiedere una conferma della partecipazione.
In ogni caso, per informazioni, contatti, domande, curiosità, … potete scrivere a:

Alessandro Cappellini: cappellini@econ.unito.it
Paolo Mezzera: paolo.mezzera@email.it
Pietro Terna: pietro.terna@unito.it


L'esperimento in aula: di cosa si tratta?

L'esperimento che si svolgerà il 6 Maggio 2003 presso il Liases alle ore 18.00 vedrà coinvolti trenta partecipanti, trenta persone il cui unico requisito è di essere iscritti alla Facoltà di Economia dell'Università di Torino.
Ad ogni partecipante verrà assegnato un computer, tramite il quale potrà prendere parte alla simulazione, la quale avverrà utilizzando il già descritto SumWeb sul modello della Borsa Italiana SpA.
Gli agenti umani troveranno sul monitor una pagina web tramite la quale potranno "entrare" nel modello immettendo ordini di acquisto o di vendita come fanno gli agenti virtuali.
L'intervento degli agenti umani avrà una ripercussione, seppur limitata, sul mercato, così come avviene nella realtà (nel mercati reali la ripercussione di poche contrattazioni ovviamente è insignificante visto il gran numero di operatori e il vasto numero di titoli; in questa simulazione, invece, è molto più agevole osservare gli effetti delle contrattazioni).


L’esperimento on line: di cosa si tratta?

L’esperimento che si svolgerà dalle ore 00.00 del 8 Maggio 2003 alle ore 24:00 del 21 Maggio 2003 vedrà coinvolti molti partecipanti, ad ognuno dei quali verrà assegnato un account (ed una password), tramite il quale potrà prendere parte alla simulazione, la quale avverrà utilizzando il già descritto SumWeb sul modello della Borsa Italiana SpA. Gli agenti umani troveranno sul monitor una pagina web e grazie ad essa potranno "entrare" nel modello immettendo ordini di acquisto o di vendita come fanno gli agenti virtuali. A parte le diverse modalità l’esperimento è uguale e si basa sugli stessi concetti di quello nell’aula del LIASES.


Obiettivi degli esperimenti

L'obiettivo di questi esperimenti è studiare il comportamento delle persone in un mercato di borsa. L'attenzione è posta particolarmente sulla dinamica delle contrattazioni. In tutti i mercati di borsa reali avvengono dei fenomeni, per esempio le bolle, o i crash, che non è possibile studiare a fondo perché i dati che si hanno a disposizione sono solo quelli aggregati e, soprattutto, sono molto difficili da pesare e interpretare le varie cause che hanno concorso a dare origine al fenomeno.
Con la simulazione di un mercato di borsa, invece, tutto questo è molto più semplice. Il problema di come è strutturata la borsa è già stato affrontato in sede di scrittura del codice. L'esplorazione scientifica di come è fatta la realtà la si può fare usando la simulazione, quindi facendo esperimenti. Tenendo presente che chi gestisce la simulazione ha il controllo di tutte le variabili in gioco e può così controllare e studiare minuziosamente tutto ciò che in questo piccolo mondo simulato è successo.
Dunque come si comportano le persone in un mercato di borsa? Grazie a SumWeb potremo vedere e studiare gli atteggiamenti dei partecipanti all'esperimento del 6 maggio. Cosa faranno le persone di fronte ai cambiamenti di un mercato del quale sono protagonisti e quindi responsabili di tali cambiamenti al suo interno? Di fronte all'annuncio di un evento positivo (o negativo) come reagiranno? Di fronte al formarsi di una bolla? Contribuiranno alla formazione della bolla e poi ne sfrutteranno tutti gli effetti o si comporteranno in modo diverso?


Regole, punteggi e premi

La simulazione riproduce una realtà (quella della Borsa Italiana SpA) e, per poterla riprodurre deve obbligatoriamente adottare delle semplificazioni. Le semplificazioni sono tali da mantenere intatte le caratteristiche fondamentali della realtà oggetto di studio, ma devono essere conosciute - almeno le principali, per ovvie ragioni - da chi parteciperà all'esperimento.
Nel modello di borsa SumWeb ci sono tre azioni, un indice su queste tre azioni ed un future su questo indice. Dunque si possono scambiare quattro titoli: tre azioni e un derivato. Si possono scambiare in qualsiasi momento, si possono vendere anche se non li si possiede (è permessa la vendita allo scoperto su tutti i titoli).
La ricchezza iniziale di ciascun agente (sia umano che artificiale) è posta pari a zero. Questo significa che volendo comprare un titolo ci si indebita a tasso zero e la ricchezza diventerà (temporaneamente, si spera) negativa.
Quando un partecipante vuole contrattare deve indicare su quale titolo vuole fare la proposta, se la sua intenzione è di acquistare piuttosto che di vendere e il prezzo a cui intende concludere il contratto. Tra queste informazioni non c'è la quantità: la quantità è posta per semplificazione uguale ad un'unità per ogni contrattazione.
A seguito dell'esperimento del 6 Maggio verrà assegnato un premio ai cinque partecipanti che avranno ottenuto i migliori risultati nella simulazione. Per migliori risultati si intende chiaramente aver guadagnato in termini di ricchezza, aver guadagnato più degli "avversari". Ma lo scopo dell'esperimento, come già descritto prima, è studiare la dinamica delle contrattazioni e per questo motivo non sarà sufficiente, per vincere, avere una ricchezza elevata. Verranno inflitte delle penalizzazioni, seppur lievi, a chi non partecipa attivamente, cioè a chi si comporta da cassettista, a chi aspetta il verificarsi di una certa situazione e non vuole contrattare in altri casi.
Le penalizzazioni saranno le seguenti: durante ogni giornata di borsa (una giornata di borsa simulata dura, in tempo reale, circa otto minuti) chi non ha concluso nemmeno un contratto otterrà un punteggio pari alla sua ricchezza odierna, in termini assoluti, diminuita di tre unità. Il punteggio di chi ha concluso un solo contratto sarà calcolato diminuendo la sua ricchezza di due unità, chi di contratti ne ha conclusi due avrà il punteggio pari alla ricchezza diminuita di un'unità e chi, invece, avrà concluso tre contratti o più non subirà alcuna penalizzazione. Per esempio: il primo giorno tutti i partecipanti avranno ricchezza iniziale uguale a zero; se durante la giornata un partecipante non concluderà nemmeno un contratto il suo punteggio (calcolato alla fine della giornata) sarà uguale a -3 (meno tre).
Durante tutto l'esperimento sarà possibile consultare la classifica, aggiornata alla conclusione di ogni giornata.

Per quanto riguarda il secondo esperimento il meccanismo di assegnazione dei punteggi sarà simile, ma molto meno severo sulle penalizzazioni, a quello adottato nel primo esperimento. Le penalizzazioni saranno le seguenti: durante ogni giornata reale (dalle ore 00.00 alle ore 24.00) chi non ha concluso nemmeno un contratto otterrà un punteggio pari alla sua ricchezza odierna, in termini assoluti, diminuita di tre unità. Il punteggio di chi ha concluso un solo contratto sarà calcolato diminuendo la sua ricchezza di due unità, chi di contratti ne ha conclusi due avrà il punteggio pari alla ricchezza diminuita di un'unità e chi, invece, avrà concluso tre contratti o più non subirà alcuna penalizzazione.

I premi assegnati ai partecipanti che otterranno i migliori risultati secondo la classifica finale sono offerti dalla società ADB SpA (ADB - Analisi Dati Borsa - www.adb.it) e consistono di:

Ai vincitori dell'esperimento "in aula":

1°; 2°; 3° premio Servizio Emailnet periodo: 4mesi Valore 62€
4°; 5° premio Servizio Emailnet periodo: 2 mesi Valore 31€

Ai vincitori dell'esperimento "on line":

1° premio Servizio FR@ME periodo: 6 mesi Valore 170€
2° premio Servizio FR@ME periodo: 4 mesi Valore 120€
3° premio Servizio FR@ME periodo: 3 mesi Valore 95€
dal 4° al 7° premio Servizio Emailnet periodo: 4 mesi Valore 62€
dal 8° al 15° premio Servizio Emailnet periodo: 2 mesi Valore 31€

Servizio FR@ME:
servizio di analisi ed informazione economico-finanziaria, fruibile via Internet, costituito di seguenti moduli:
- Market Flash: per sapere, in sintesi od in modo approfondito, come vanno i mercati
- Banche dati: informazioni, anagrafiche, quotazioni e grafici di tutti gli strumenti finanziari italiani ed esteri (azioni, obbligazioni, indici, fondi, valute, futures, ecc.)
- Gap: Gestione Attiva Posizioni, per sapere cosa fare di titoli e/o fondi in proprio possesso
- Strategy: per investire seguendo analisi, consigli e strategie sui singoli titoli e fondi
- Portafogli: per investire seguendo l'asset allocation strategica ed i portafogli consigliati

Servizio EMAILNET:
servizio di aggiornamento di banche dati locali utilizzate per la valorizzazione di portafogli titoli o come input per i più diffusi software di analisi finanziaria (Metastock, Supercharts, TradeStation) e di elaborazione dati per PC (Ascii). Il servizio fornisce, via e-mail, i listini di aggiornamento dei seguenti mercati: Azionario Italia, Valute, Futures, Indici. Il servizio Emailnet comprende la fornitura della banca dati storica per un arco temporale uguale al periodo di durata dell’abbonamento stesso.


Links e letture

In conclusione di questa breve presentazione non poteva mancare qualche link e qualche consiglio di lettura per chi vuole approfondire la propria conoscenza sulle simulazioni ed in particolare su quella descritta o anche per chi vuole arrivare agli esperimenti preparatissimo su tutte le caratteristiche del modello di borsa.

Riguardo il modello Sum ecco due papers, scritti dal professore Pietro Terna, fondamentali per capire nascita, obiettivi, e caratteristiche principali della borsa simulata nell'esperimento:

Altre pubblicazioni del professor Terna (la maggior parte di argomenti correlati) si possono trovare all'indirizzo http://web.econ.unito.it/terna/publications.html

Per chi desiderasse ancora informazioni riguardo a Sum e a tutte le sue caratteristiche, allora una buona fonte di informazioni possono essere le tesi di laurea dei dottori Marco Canavesio, Andrea Vanara, Andrea Bosio, Rocco Caporaso e di Claudia Negro scaricabili dalla pagina http://web.econ.unito.it/terna/tesi.html

Sulle simulazioni "in generale" una lettura molto interessante, e anche molto agevole, è sicuramente:
Domenico Parisi (2001), Simulazioni - La realtà rifatta nel computer, il Mulino, Bologna.

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