金融交易逼近光速

金融交易逼近光速

金融交易商正爭前恐后地讓交易變得更快。如今的高科技交易企業(yè)在1秒鐘內(nèi)就可為一位顧客進行超過10萬次交易。一條花費3億美元，被稱作“海伯尼亞快車”（Hibernia Express）的跨大西洋光纖線路將在2015年夏天開通，此后倫敦與紐約兩地金融中心間的通信時間將縮短 2.6毫秒 （約10%）。隨著技術(shù)進步，交易速度愈發(fā)只受到基本物理定律的限制，而最終的障礙則是——光速。

信息在玻璃光纖中的傳輸速度是真空光速（30萬千米/秒）的三分之二。數(shù)據(jù)想要傳輸?shù)酶欤捅仨毻ㄟ^空氣傳輸。連接芝加哥-紐約-新澤西以及倫敦-法蘭克福的高效微波和毫米波通信。激光網(wǎng)絡(luò)則更為高效，它用的是供飛機在飛行期間互相傳送信號的軍事技術(shù)。目前，連接紐約-新澤西以及倫敦-法蘭克福金融交易所的激光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)建成。

下一個改進方向或許是采用中空的光纜，光能在微小的空氣間隙內(nèi)以光速行進。也有交易公司設(shè)想，在海洋上空布置一系列攜帶有信號中繼器的氣球或太陽能無人機，建立跨大洋網(wǎng)絡(luò)。在10年左右的時間內(nèi)，交易公司甚至可能使用中微子進行通信。中微子運動的速度等于光速，而且能夠穿透包括地球在內(nèi)的任何障礙物。高科技交易公司的資本交易量約占美國和歐洲的一半，對他們來說，這些新通信技術(shù)都意味著巨大利潤。

不過一些企業(yè)稱，不是所有公司都能用上這樣的極速通信，這會損害交易的公平性。而且，當算法之間以意外的方式進行交互時，就會出現(xiàn)全系統(tǒng)范圍的錯誤——比如發(fā)生在2010年5月6日的 “閃電崩盤”道瓊斯工業(yè)平均指數(shù)（Dow Jones Industrial Average）在幾分鐘內(nèi)創(chuàng)下了有史以來最大的單日下跌記錄。沒人知道類似的事件什么時候會再次發(fā)生，波及全球市場。

市場可以看成是一個由相互影響的算法所組成的復雜生態(tài)系統(tǒng)。想要規(guī)避風險，就需要深入研究市場的運轉(zhuǎn)規(guī)律，找到阻止災難發(fā)生的應(yīng)對手段。

越快越好？

高性能計算機、決定買賣對象和時機的算法以及來自交易所的實時金融數(shù)據(jù)，是高額交易的基礎(chǔ)。每快一毫秒都是有價值的。數(shù)據(jù)在交易所之間傳輸速度越快，進行一筆交易所需要的時間也就越少；為了把自家的計算機放得盡可能靠近交易中心，企業(yè)爭得不可開交；操盤手們會采取各種手段，以求坐得離連線更近一點。而這都要花錢的：租用高速通信線路每月的開銷大約就要一萬美元。

通信技術(shù)是一個限制因素。大部分數(shù)據(jù)是通過光纜傳輸?shù)模鋫鬏斔俣炔⒉荒軡M足要求。最快的光纜連接也要沿著孤形的測地線 （地球表面上兩點間最短的距離）傳送信息。因此，沿直線傳播的微波是一個更好的選擇方案；而毫米波和激光就更好了，因為它們的數(shù)據(jù)密度更高。

露天通信系統(tǒng)容易受到天氣狀況的干擾。總部位于芝加哥、專門為交易公司提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的阿諾瓦技術(shù)公司（Anova Technologies）使用毫米波增強自已布置在紐約的激光網(wǎng)絡(luò)，以克服雨、霧、雪帶來的不良影響。該公司的通信系統(tǒng)擁有自適應(yīng)對齊機制，即使通信塔在風力作用下扭轉(zhuǎn)角度達到3°，仍能保持連接順暢。但是，由于微波和激光在大氣中會迅速衰減且無法繞著地球曲線傳播，想用它們長距離傳輸數(shù)據(jù)必須使用中繼器。

一些經(jīng)濟學家對這種投資的價值提出了質(zhì)疑。2001年諾貝爾經(jīng)濟學獎得主約瑟夫·斯蒂格利茨（Joseph Stiglitz）就是其中之一。他認為，快速交易對社會毫無價值。在高頻交易企業(yè)下達的指令中，有95%會被取消。更糟糕的是，高速交易可能會妨礙市場的正常運轉(zhuǎn)。金融市場本來的目的是從眾人那里匯集各種信息，從而引導資金合理流動。這需要那種有洞察力的、經(jīng)過深度研究并且充滿耐心的交易——而這些特點都是與基于算法的高頻交易系統(tǒng)格格不入的。

高頻交易的利與弊

快速交易有利有弊。首先，它向市場注入了“流動性”——使得投資者更容易地在合理的價格下找到交易伙伴。流動市場對貿(mào)易的好處如同順暢的街道對交通的好處。在這樣的市場中往往“差價”較低。所謂差價是指買賣股票的價格差，反映了交易商索要的費用，也就是投資者的交易成本。隨著過去10年中高頻交易的成長，很多市場的差價都降低了，使得交易成本變得更低。

即便如此，計算機交易創(chuàng)造出的流動性卻短暫易逝，在市場變得難以控制時便會失效。劇烈波動的價格對做市商來說意味著更大的風險，它們依靠“做市”來謀生，也就是時刻準備著買賣股票，從差價中謀取利潤。在市場變得過于不穩(wěn)定時，它們用來通過交易牟利的算法會出現(xiàn)更多錯誤，根據(jù)程序設(shè)計，交易系統(tǒng)會自動選擇完全退出市場。很多高頻交易公司使用的算法彼此相似，這使得問題更加嚴重——它們會在同一時間退出股市。這就是2010年閃電崩盤時發(fā)生的事情。（當然，人類操盤手也有這個問題，當他們太害怕時也會逃離市場。）

高頻交易的另一個好處就是可使市場內(nèi)的股價保持同步。消化信息、理解其中的含義并讓價格隨之變動是要花時間的。如果糖或高果玉米糖漿的價格上漲，那么可口可樂公司的股價就會迅速下跌；而那些不那么出名的軟飲料公司的股價需花費更長時間才會有所反應(yīng)。但高頻交易加速了這一過程。2000年時，一支證券的價格發(fā)生變化后，平均要過幾分鐘才會影響到其他證券的價格。而現(xiàn)在只需要不到10秒鐘。并非所有人都喜歡這種情況：對于那些通過分析股價暫時的不均衡而從中牟利的企業(yè)來說，快速同步奪走了他們賺錢的機會。

連鎖崩盤

一些高頻交易企業(yè)利用了市場結(jié)構(gòu)中不合時宜的部分。在美國，法律規(guī)定，任何一筆受監(jiān)管的交易都必須將股票的最佳賣出價以及最佳買入價報給一個中央機構(gòu)，后者使用這些信息得到一個公開的全國最佳買賣報價 （National Best Bid and Offer，下文簡稱NBBO）。但是，交易所也出售反應(yīng)更快的專屬數(shù)據(jù)，購買了這些數(shù)據(jù)的企業(yè)可以提前預測NBBO，這就比只用公共信息的企業(yè)有優(yōu)勢。因此，高頻交易企業(yè)總會領(lǐng)先于動作慢的企業(yè)。這也會進一步同步股價。共同基金和養(yǎng)老基金這類大投資者一般是基于對真實世界信息的了解，從長遠角度考慮而進行交易的。它們也都是失敗者，盡管它們也能從高頻交易者創(chuàng)造的更低差價中獲益。

在美國，一些大型交易公司已經(jīng)建立了私有交易空間，來消除高頻交易企業(yè)的時間優(yōu)勢。比如說，2013年推出的替代交易系統(tǒng)IEX就可以阻止某些企業(yè)利用NBBO。該系統(tǒng)引入了一個交易“減速路拱”——即350ms的自動延遲，這就使得交易者無法通過更快獲得信息來獲益。IEX的交易量已經(jīng)占了美國所有股票交易市場總交易量的1%。其他國家的企業(yè)可能也會效法。

當計算機代碼完成交易的速度快得讓人們無法干預，且這些交易會給真實世界帶來影響時，代碼錯誤和數(shù)字差錯的影響就會迅速擴大。2012年，由于算法缺陷，系統(tǒng)以高于售價的價格回購股票，這使得美國最大的高頻交易公司之一騎士資本（Knight Capital）在45分鐘內(nèi)損失4.4億美元。

股票價格的劇烈震蕩變得越來越常見。在過去幾年中，股票價格在0.04秒內(nèi)變動幅度超過1%的事件就有數(shù)萬起。2010年的閃電崩盤發(fā)生在紐約時間大約下午2點45分，市場在約15分鐘內(nèi)就恢復了。如果其發(fā)生在紐約時間即將閉市的時候，那么那次震動就會波及全球市場，恢復所需的時間就會更長。一些投資者懷疑會出現(xiàn)“連鎖閃電崩盤”，即一個市場的大幅下跌會干擾甚至凍結(jié)外匯、期貨、商品、債券以及其他資產(chǎn)的交易，這有可能會引發(fā)一場全球經(jīng)濟危機。

一些研究人員認為，劇烈震蕩反映了市場動態(tài)在基本層面上轉(zhuǎn)變，而這一轉(zhuǎn)變與企業(yè)使用簡單算法追求交易速度的最大化有關(guān)。

控制風險

今天的金融市場在本質(zhì)上與以往有很大不同。金融市場現(xiàn)在反映的不是人們的集體決策，它背后隱藏的是各種交易算法組成的復雜網(wǎng)絡(luò)以及人們與這種網(wǎng)絡(luò)的互動。隨著高頻交易進入全球期貨及其他資產(chǎn)市場，其造成全球問題的潛在風險也在增大。任何行業(yè)——無論是能源、食品、保險還是銀行業(yè)——都無法從中幸免。

當未來的空中激光網(wǎng)絡(luò)可以跨越海洋時，事情可能會變得更加奇特。操盤手們能最早獲得信息的位置在兩個交易所連線的中點上——對芝加哥和倫敦兩個交易所來說，這個位置就位于大西洋中間。在這個位置上，交易商能夠通過一種名為“相對論性套利”的方法，利用芝加哥和倫敦兩地股價短暫的不均衡來獲利。

解釋一下：狹義相對論指出，任何物體的速度都不能比光速C更快。因此，如果操盤手離交易所的距離為D，在最佳情況下，可在交易發(fā)生T=D/c時間后得知信息。在全球主要的交易所之間，這樣的延遲為幾毫秒至幾十毫秒。如果操盤手位于兩個交易所之間的中點位置，那么從雙方接受信息所需的時間是一樣的，均為T=D/c。而無論在其他任何地方，至少到其中一個交易所的距離會更長，接受信息所需的時間也會更長。

換句話說，不出幾年，如下做法可能就會變得有利可圖：在兩個交易所的地理中點附近停一艘船或者其他交易平臺（參見“快速交易熱點”）。不過，高頻交易公司近幾年獲得的利潤已經(jīng)下降了，這表明大多數(shù)可以輕松賺錢的機會都已經(jīng)被人搶占了。

如果10年內(nèi)，能以光速從紐約向墨爾本傳輸信息的交易企業(yè)成了幫助全球金融市場運轉(zhuǎn)的重要成員，那么研究和制定政策的重點應(yīng)該放在兩個問題上。首先，如何避免最重要的方面出現(xiàn)差錯；其次，如何讓市場盡可能好地運轉(zhuǎn)，服務(wù)社會。要解決第一個問題，就需要對這個由算法而非投資者運營的市場的動態(tài)機制進行更多更深入的研究。計算機科學家、數(shù)學家以及經(jīng)濟學家需要通力協(xié)作，以便弄清楚閃電崩盤背后的原因是什么，以及對市場結(jié)構(gòu)做怎樣的改變可以避免這種情況。打個比方就是，什么樣的“斷路器”可以防止事情失控？

第二，研究人員和政策制定者需要考慮，該如何管理市場，才能讓市場促進企業(yè)對實體經(jīng)濟的投資。過去20年，在公司牟利一定有益于市場的這個假設(shè)下，算法交易被給予了高度自由。但金融研究表明，可能存在一個最佳交易速度，而在如今的市場中，交易速度已經(jīng)遠遠超過了這個最佳值。

（摘自《環(huán)球科學》2015年4月號總第112期）