PNAS 特刊：生物演化模型如何帮助解决金融市场问题？

原创 Simon A. Levin等 集智俱乐部 收录于话题#复杂科学前沿2021123个

导语

完全理性的经济人是否存在？市场总是有效可靠的吗？2008年金融危机让人们意识到，建立在经济人和有效市场基础上的宏观经济模型存在诸多漏洞，而演化生物学可能为这些难题提供解决之道。

生物世界演化出复杂的相互作用，金融市场实际上也表现出演化特征，两者具有深刻的相似之处。最近的“PNAS金融市场演化模型特刊”探讨了演化金融学这一跨学科领域，以激励生物学家和金融经济学家对演化理论和市场动态之间的相互影响进行更多合作研究。

研究领域：金融市场，演化生物学，复杂自适应系统

Simon A. Levin、Andrew W. Lo | 作者

郭瑞东 | 译者

梁金 | 审校

邓一雪 | 编辑

1. 传统经济学与行为经济学的辩论

经济学上最长久的争论之一，是经济人（Homo economicus）是否存在。经济人能够确定资源的最佳利用，以最大限度提高自身福祉，这是新古典主义经济学的假设，由此导致被称为经济理性的行为。

当经济人在市场环境中互动时，这种行为会导致一个神奇的结果。参与者经由追求自身利益的努力，利用他们不同的信息块聚合、提炼，并压缩信息到一个单一数字：价格。因为在价格发现的过程中，没有任何信息被闲置或误判，所以这个市场被认为是“有效的”。价格充分反映所有可用的信息，正如尤金·法玛（Eugene Fama）在他关于有效市场假说 [1] 的第一次阐释中得到的结论。

现代金融理论和实践建立在经济人和有效市场的基础之上。然而，繁荣与萧条的周期，以及金融危机的出现，在这个理论基础上撕开了裂缝，这意味着投资者并非完全理性，市场并非绝对可靠，有效市场的失败可能给全球金融体系带来灾难性后果。

另一方面，行为经济学家认为投资者和市场本质上是非理性和低效的。从他们的角度来看，经济人是一个传说，就像北美野人和尼斯湖水怪一样。尽管如此，一个经验事实是，市场在大多数时候表现良好，当它们事实上崩溃时，往往是出于可理解和可预测的原因。

近年来，这场辩论的双方走得更近了。经济学家们发展出关于投资者行为和宏观经济动力学的更为复杂的模型，以便给经常发生的异常现象提供合理解释，比如股票风险溢价、股票市场过度波动、规模溢价、封闭式基金之谜、股票市场动量和高频交易策略的明显超额盈利，以及实验者记录的过多行为偏差。旨在解决这些异常现象的一些理论创新实例包括，依赖于状态和非时间的加性效用函数、偏好的异质性、信息不对称和战略行为、奈特氏不确定性（Knightian uncertainty）和模煳厌恶，以及其他资本市场不完善的均衡模型。

然而，在2008年金融危机之后，经济学家不知如何解释，在预测由美国住宅房地产下跌引发的金融部门冲击方面，他们的宏观经济模型为何如此失败。事实上，当时世界各国中央银行使用的许多宏观模型甚至都没有包括金融部门，因为它们的假设是，金融市场只会以适当的价格出清，以促进实体经济的需要。除了伯南克（Bernanke）、格特勒（Gertler）和吉尔克里斯特（Gilchrist）[2]以及 Kiyotaki 和摩尔（Moore）[3] 提出预见性的模型，指出金融部门在实体经济中扮演重要角色。

因此，越来越多的经济学家和金融行业的专业人士开始寻找其他学科的新见解，努力建立一个更为简约的框架，以捕捉过去20年来全球经济中，实体和金融部门所展示的复杂动力学。一种新的框架已经出现，通过演化这一核心假设来重新探讨经济活动。全球的金融体系可能非常复杂，但肯定没有生物世界中演化出来的相互作用复杂，金融活动可以看成是生物世界的一个子集。

来源：astutestrategist.com

2. 演化金融学：将金融市场视作复杂系统

PNAS金融市场演化模型特刊，旨在强调这一相对新的跨学科领域，突出生物学家和金融经济学家对演化理论和市场动态之间相互影响的独创性合作研究。这项研究的目的不是要提供传统金融理论的替代品，而是补充现有研究的漏洞，并试图调和理论和现实之间的明显差距。鉴于金融经济学在很大程度上建立在实证观察基础之上，而演化论源自达尔文对加拉帕戈斯植物群和动物群的仔细研究，两者具有深刻的协同作用。

演化金融学的目的是改进我们的模型，而不是简单地忽略金融数据中明显的低效率和不合理性。应用演化生物学和相关学科的原理和技术，如行为学和生态学，可能为金融领域长期存在的难题提供解决之道。这期特刊的目的是为了向更广泛的受众传播这些观点，并鼓励生态学家、经济学家、演化生物学家、监管者和金融专业人士之间进行更大程度的合作。

我们用一个类比来激励这个雄心勃勃的计划。演化论彻底改变了我们对世界的认识。达尔文对从无方向性的演化过程中产生生物世界的复杂形式这一现象印象深刻。通过不断创新，再加上看似简单的自然选择，物种的特性及其相互作用会随着环境的变化而变化。然而，演化并不仅限于生物世界。只要是繁殖、变异和选择的演化力量存在的地方ーー就像金融市场中的情况一样ーー演化的结果都会随之而来。当然，在生态和经济环境中，演化过程的性质也存在重大差异，这在很大程度上受到自上而下控制的相对重要性，以及预测模型和长期规划可被调用的程度的影响。不过这些都是程度上的差异。

金融系统和生物圈之间有着深刻的相似之处。两者都是复杂的自适应性系统，其中个体的行为是为了促进自身的利益和目标，结果导致自组织和涌现特征。通过将全球金融市场视作由适应性个体组成的复杂系统，该领域的研究人员打算开发更有效的模型来理解这些系统。这不仅在理论上有意义，而且可促进在保持金融稳定的同时促进经济增长这一目标的达成，最终实现通过更好的金融手段，来更有效地分配资源。

演化是找到相对于系统中其他参与者的短期相对最优解。在生物圈中，自然选择起着提高（相对于其他基因组基准的）繁殖成功率的作用，无论是在物种内部还是跨物种间。因此，演化的变化可以从适应性的差异来考虑：也就是说，随着时间推移，个体间繁殖率的细微差异导致了种群间的巨大差异。即使演化的机制本身，包括那些产生新变异的机制，也会受到不断修正。

在金融领域，变异、重组、繁殖和选择这些演化力量通常通过残酷的直接竞争，在金融机构和市场参与者身上发挥作用。因此，金融领域的概念和战略，通过文化传播和基于其在市场上的成功采用而获得自我复制。这些策略通过金融创新而发生变化，类似于生物系统中的突变或基因重组，只不过发生在金融环境中的信息和抽象思维层面。不是适者生存，而是“最富有者生存”。

在很大程度上，演化也是与未知事物的相互作用，因为环境中可能发生变化的范围是如此巨大。探索（通过它来测试新的解决方案）和开发（通过它来实施最佳的解决方案）之间的相互作用，不仅是通过自然选择的生物演化才具有的特征，也是投资者、公司和金融机构必须分配时间和精力以求得生存的方式的特征。这种权衡突显了保持金融市场多样性和异质性的重要性，允许通过金融创新进行足够的探索，以产生这种本质上的多样性。正如在生物系统中一样，探索和开发之间的平衡将取决于场景，并取决于内源性和外源性的不确定性和变化程度。

此外，演化能够回答许多关于风险本质的基本问题。无论是在生物圈还是在金融世界，任何形式的探索都不是完全没有风险的。而生物体也演化出了成功管理风险的行为，无论是在觅食策略、捕获猎物的方法、躲避捕食的方法，还是在交配策略上。生物会演化出在其所在环境中，面对特异性或系统性风险时，相应的应对策略。风险规避和风险寻求行为可以被理解为生物演化中，面对环境压力所产生的结果。演化模型中的主体也有类似的动态，在这个系统中，包括合作在内的各种经济行为的集合，可以由环境中的不同因素产生。

生物演化可以为金融市场问题提供新视角。| 来源：priority-ip.co.uk

3. 金融市场中的涌现和稳定性

追求自身利益的个体行动者互动所产生的集体行动，无论是生物上的还是经济上的，往往会在整个系统层面产生不可预测的后果。这些结果可以反馈到个人行为的层面。结果便不足为奇：这些涌现的现象可能导致系统性危机和崩溃，从害虫和病原体的爆发，到银行恐慌和全球金融危机。

通过研究演化如何以及在多大程度上使生物系统变得更加稳健，我们或许能够开发金融监管的新方法 [4]。一个稳健和可持续的系统依赖于内稳态（homeostasis），维持一种稳定的状态；动态平衡（homeorhesis），保持稳定的动态轨迹；或者更广泛地说，系统动力学的结构稳定性。

内稳态和动态平衡都需要足够强大的反馈机制来维持理想的模式，但又不能强大到造成不稳定的振荡或混乱。当这些反馈回路过于微弱或过于缓慢时，就会出现病理现象，如 Cheyne-Stokes 式呼吸。当反馈回路太强时，也会观察到病理机制，如自身免疫反应和细胞因子风暴。同样，当金融创新的速度超过监管时，金融体系就会开始崩溃，就像2007至2008年金融危机期间那样。然而，过于强硬的监管措施同样可能导致不利的经济后果，例如长期商品短缺和研究投资减少。

演化的透镜提供了一种自然的方式将生物学概念引入金融和经济分析。正如演化生物学家Theodosius Dobzhansky所说：“除非从演化的角度来看，否则一切的生物现象都是没有意义的”。金融界可能也是如此。在传统经济框架内难以分析的现象，如增长、尺度、自组织、产品和行业的生命周期、牛市/熊市周期、系统内的变化率或创新率，都受制于演化的力量，无论它们发生在培养皿中还是交易大厅中。因此，生物学实验可以直接为经济学提供见解，市场行为可以为生物界的演化奥秘提供线索。

最重要的是，使用演化的视角来观察投资者行为和金融市场动态，为当前构成现代金融思维基石的有效市场假说提供了一个替代品。根据适应性市场假说 [6,7] ，价格并不反映投资者可获得的所有信息（其中非理性行为被套利到其他人的利润），市场可以被视为演化适应性系统，其效率与当地金融生态的环境因素有关，如投资者的人口结构、可获利机会的规模以及交易策略的历史演变。因此，适应性市场假说解释了为什么次优投资策略会随着时间的推移而持续存在，以及为什么市场条件会在相对短暂的时期内发生变化。

最后，金融系统的演化观点认识到，这些系统不仅仅是名称上类似于生物系统。现代生态模型从物质和能量的储存和流动角度，分析不同生态位的物种之间，以及物种与环境之间的相互作用。正如生态学关注碳、氮、磷等关键元素的循环一样，金融系统的生态学也应该关注关键元素的循环，比如金融流动性、波动性、信贷和全球经济体系的创新。在日益网络化的现代金融世界中，以生态思维为特征的营养网络与金融网络有着明显的相似之处。

来源：smallbizclub.com

4. 专辑论文分篇介绍

这种丰富的演化思维方式在本特刊的论文中明显体现。

“金钱的演化”一文探索了演化金融环境中交易策略的发展 [8]。本文在随机动态博弈论框架下，仅使用基于客观可观察的市场数据的变量，用类似演化生物系统的方式为金融市场建模。这种演变不是发生在个人层面，而是在贸易战略层面，所有投资于单一“固定组合”策略的投资都被视为等同于一个生物物种，为资本和生存而竞争。

该模型的创新之处在于，来自资产的红利不是外生的，而是随着投资在资产上的财富数量的增加而增加。文章发现，并不会出现一个正反馈循环，更多的资产投资导致更高的股息，进而导致更多投资。相反，一个演化上稳定的投资策略被选择，它具有局部稳定均衡状态的特征。这表明，在没有大规模外部冲击的情况下，市场的演变动态能够产生稳定的价格。

原文标题：

Evolution in pecunia

链接：

https://www.pnas.org/content/118/26/e2016514118

“市场生态如何解释市场失灵”一文构建了基于主体的市场模型 [9]，该模型由三种类型的策略组成，即价值投资者、趋势跟随者和噪音交易者，在这三种策略中，投资于金融策略的财富与物种丰度类似。在这个模型中，用生态学的术语来说，一个策略的平均收益强烈地依赖于其密度；它们依赖于在任何给定时间里每个策略（而不仅仅是它们自己的）上投入的财富。

这个市场生态显示了向有效均衡的缓慢演化过程，在这个过程中，所有三种策略获得相同的平均回报，但是盈利能力的统计不确定性使得这个过程变得嘈杂，导致波动性的爆发，市场花费更长时间远离完美的效率，价格偏离基本价值。

来自生态学的概念，例如物种相互作用的群落矩阵和食物网中的营养级，已经被创新性地应用到这个模型中，表明这些策略可以是竞争性的、互惠性的，甚至类似于生物界的自相残杀，这取决于每个策略所投入的财富。因此，模型展示的丰富动态表明，市场效率低下和“市场失灵”可能会自发产生。

原文标题：

How market ecology explains market malfunction

链接：

https://www.pnas.org/content/118/26/e2015574118

“高频交易和网络化市场”考察创新和监管变化对金融市场的影响 [10]。在过去20年里，技术创新和监管要求的混合作用，促进了市场碎片化和高频交易在全球金融体系中的扩散。由参与者和专业人士组成的传统市场生态，已经迅速演变为包括高频交易者的公司在内的市场参与者之间的复杂互动网络，其特征是超过8个数量级的异质性时间尺度。

该文分析了2004-2006年、2010-2011年和2018年间，伦敦证券交易所和斯德哥尔摩纳斯达克-OMX 市场电子订单记录的数据集。发现随着时间推移，特定市场成员之间的交易往往被系统性地低估或高估。这意味着向现代股票市场成员提供流动性并非无条件的，而是在统计上有可察觉的偏好或回避，可延续数月之久。这些偏好性并没有随着高频交易和市场分裂的到来而减弱，相反，在新的金融环境中，这些偏好性得到了加强，数量和持续性都在增加。

原文标题：

High-frequency trading and networked markets

链接：

https://www.pnas.org/content/118/26/e2015573118

"合作的起源”提出了一个数学理论，阐述自然选择如何在复制单元之间存在一般性相互作用的情况下运作 [11]。在这个演化模型中，两种相互作用的个体在随机的环境条件下繁殖。随着相互作用的增加，自然选择不再简单地寻求使每种类型的后代数量最大化。演化上占优势的行为不仅使每种类型的后代数量最大化，而且使每种类型的繁殖力之间的相关性最小化，推动它朝着 -1，完美的负相关发展。

该文指出，相关性是演化选择合作的一种机制。这种机制不同于标准的生物学对合作演化的解释，例如亲缘选择、群体选择或互惠，它只依赖于自然选择，而不依赖于演化稳定性的概念。专业化、牺牲和协调等现象，都可通过相关性的最小化这一理论来解释。

原文标题：

The origin of cooperation

链接：

https://www.pnas.org/content/118/26/e2015572118

“奋力一搏、投资热潮和文化特征传播中的选择偏见”一文讨论了选择对企业财务成功信息传递的影响 [12]。这里的演化不仅由成功特征的差异复制所驱动，而且还由关于哪些特征更有可能成功的认知推理所驱动。在这个模型中，每个公司决定采用或拒绝一个有两种可能收益的项目，一个是正收益，一个是负收益。然而，在做出决定之前，它会观察过去公司获得的收益。

这个模型对观察结果应用了两个选择过滤器。第一个模型描述了公司倾向于相信，给其他公司的大额回报比小的成功或失败更重要。第二个模型模拟了被称为选择忽略的现象，即未能根据观察偏差进行调整。因此，观察到的结果有可能被过滤，特别是当如果回报是负的。

如果对偏见的过滤缺乏认知，公司会变得过于乐观，导致在采用创新、冒险行为和投资中的非理性热潮。这些文化演化的变化通过借用群体遗传学中的 Price 方程来分析，以分解突变压力和演化选择的影响。由此该模型为投资热潮、“兼并狂热”以及技术和金融创新浪潮提供了新的解释。

原文标题：

Moonshots, investment booms, and selection bias in the transmission of cultural traits

链接：

https://www.pnas.org/content/118/26/e2015571118

经济学中另一个长期存在的难题是股票溢价，即人们对股票的投资远低于其它风险厌恶指标所显示的水平。“对风险和公平需求的演化态度”一文认为，在这个难题中起作用的风险偏好至少部分地受到人类演化史的影响 [13]。对风险偏好的标准经济学处理难以解释这一现象。然而，一个简单的演化模型表明，相对于个人特有的风险，自然选择会更加厌恶共同承担的总体风险。对总体风险的厌恶或许可以解释股票溢价之谜，无论是在投资组合选择的静态模型，还是允许跨期权衡的动态模型中。由于股市涉及的是总体风险，而非特殊风险，这有助于解决这一难题。

原文标题：

Evolved attitudes to risk and the demand for equity

链接：

https://www.pnas.org/content/118/26/e2015569118

“文化演化、传播偏见和市场动力学下的社会金融”概述了一个研究文化演化系统的新范式，该系统为金融市场参与者的思想和行为赋予了生命力 [14]。在这种范式下，文化金融特征，如信息信号、投资者信念、交易策略和民间流传的经济模型，在群体中竞争以求生存，但在传播过程中会受到社会偏见的影响 [12]。

这些累积的演化过程有助于塑造市场结果，继而对金融特征的相对成功或失败产生反馈。社会金融范式允许这些特质内化于处理过程中，而社会金融模型特质的社会偏向传播能够自然地容纳心理偏见、信息不对称和社会网络结构。社会金融模型尤其能够捕捉金融动态在不同时间尺度的极端行为。

原文标题：

Social finance as cultural evolution, transmission bias, and market dynamics

链接：

https://www.pnas.org/content/118/26/e2015568118

“细菌、战舰及其它领域的创新景观”使用了“适应性景观”（adaptive landscape）这一演化概念，即有机体形态和演化结果之间的多维关系，来描述提高创新速度和规模间的关系 [15]。该文比较了两个案例研究：Richard Lenski 正在进行的长期演化实验，追踪数千代大肠杆菌的生物选择和适应；以及19和20世纪战舰设计中的海军军备竞赛。

作者将渐进式演化与激进式演化进行了对比，前者是适应性景观向局部“高峰”的运动，后者是在软竞争环境中，沿着适应性景观的多个维度发生变化。他们将这一框架应用于投资组合管理的创新，将主动投资的困难环境与被动投资的根本演变进行比较。结论是，为了塑造有利于创新的适应性环境，更好的方法可能是弱化竞争。

原文标题：

The landscape of innovation in bacteria, battleships, and beyond

链接：

https://www.pnas.org/content/118/26/e2015565118

“日落作为一种适应性策略”通过与演化生物学的相似之处，考查了被称为“日落”（sunsetting）的立法机制，在这一机制中，类似现象已经在演化中出现，以提高生物体适应不断变化的环境的能力[16]。在日落机制中，经过一个固定的时间跨度，立法及其实施条例必须被重新制定，以保持有效。类似的生物现象，如细胞凋亡，是有机体生长发育的自然组成部分。日落并不意味着简单地抛弃或重新制定现有的规则，而是重新审视和改进它们，就像变异和重组在演化过程中所做的那样。

在危机驱动的金融立法中，日落作为一种机制具有显著的意义。金融危机之后的重大立法可能是危险的，因为关于危机根本原因的信息通常很少。与此同时，金融市场是动态的，而危机驱动的立法是“粘性的”，这可能削弱新监管的效力。因此，可以预见，此类立法至少会包含一些无法很好理解、甚至无法知道后果的条款。因此，该文主张使用日落机制，来减轻危机驱动的金融立法可能产生的不利后果。

原文标题：

Sunsetting as an adaptive strategy

链接：

https://www.pnas.org/content/118/26/e2015258118

来源：cistock.com/Nakada

5. 演化金融的自适应问题

在过去的几十年里，关于生态学和演化论，以及经济学和金融学之间联系的文献越来越丰富。这些学科都涉及复杂自适应系统，这一事实意味着所面临的许多问题——在不确定性面前寻找最佳解决方案，从微观到宏观，从较低层次的代理人之间的互动中涌现出较高层次的模式，以及代理人的利益与他们所属集体的利益之间的冲突——在这些学科中是相似的，因此从多角度获得的见解导致了丰富的相互印证。

本特刊探讨了演化论视角对金融监管的启示，我们希望并期待它们能够催生更大的跨学科进展，并激励其他人将注意力转向这些迷人的方法。

原文链接：

https://www.pnas.org/content/118/26/e2104800118

参考文献

[1] E. F. Fama, Efficient capital markets: A review of theory and empirical work. J. Finance 25, 383–417 (1970).

[2] B. Bernanke, M. Gertler, S. Gilchrist, The financial accelerator and the flight to quality. Rev. Econ. Stat. 78, 1–15 (1996).

[3] N. Kiyotaki, J. Moore, Credit cycles. J. Polit. Econ. 105, 211–248 (1997).

[4] S. A. Levin, A. W. Lo, Opinion: A new approach to financial regulation. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 112, 12543–12544 (2015).

[5] T. Dobzhansky, Nothing in biology makes sense except in the light of evolution. Am. Biol. Teach. 35, 125–129 (1973).

[6] A. W. Lo, The adaptive markets hypothesis. J. Portf. Manag. 30th Anniversary Issue 30, 15–29 (2004).

[7] A. W. Lo, Adaptive Markets: Financial Evolution at the Speed of Thought (Princeton University Press, Princeton, NJ, 2019).

[8] R. Amir, I. V. Evstigneev, T. Hens, V. Potapova, K. R. Schenk-Hoppe ́ , Evolution in pecunia. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 118, e2016514118 (2021).

[9] M. P. Scholl, A. Calinescu, J. D. Farmer, How market ecology explains market malfunction. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 118, e2015574118 (2021).

[10] F. Musciotto, J. Piilo, R. N. Mantegna, High-frequency trading and networked markets. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 118, e2015573118 (2021).

[11] N. Koduri, A. W. Lo, The origin of cooperation. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 118, e2015572118 (2021).

[12] D. Hirshleifer, J. B. Plotkin, Moonshots, investment booms, and selection bias in the transmission of cultural traits. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 118, e2015571118 (2021).

[13] A. J. Robson, H. A. Orr, Evolved attitudes to risk and the demand for equity. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 118, e2015569118 (2021).

[14] E. Akçay, D. Hirshleifer, Social finance as cultural evolution, transmission bias, and market dynamics. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 118, e2015568118 (2021).

[15] T. C. Burnham, M. Travisano, The landscape of innovation in bacteria, battleships, and beyond. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 118, e2015565118 (2021).

[16] R. Romano, S. A. Levin, Sunsetting as an adaptive strategy. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 118, e2015258118 (2021).

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