Anantha & Jain (2024) — Forecasting OFI Using Hawkes Processes

一句话:用 Hawkes 过程建模买卖订单流的滞后依赖以估计并预测 OFI 的近端分布——指数和(Sum of Exponentials)核最优,且因其马尔可夫性质只需当前参数、不需模拟,计算负担远低于非参数方法。

完整引用: Anantha, A. N., & Jain, S. (2024). Forecasting high frequency order flow imbalance using Hawkes processes. arXiv:2408.03594(2024-08-08)。PDF 21 页。

机构: SigmaQuant Technologies Pvt. Ltd. + 印度理工学院(IISc)。

数据: 印度国家证券交易所(NSE) tick 数据(附录含 NIFTY 期货,如 2018-09-19 到期的 2018-09-27 合约)。

问题设定:成交成簇

在 TBT 数据中成交事件倾向于成簇发生;过去的 'BUY' 影响当前的 'BUY',过去的 'BUY' 也影响当前的 'SELL',反之亦然。

因此 OFI 模型必须刻画买卖两侧订单流的交叉依赖——正是 Hawkes 过程的用途。

背景数据量:许多合约单日 tick 数已超过一千万。

三个方法贡献

  1. 用 Hawkes 过程估计 OFI——二维核 \phi_{i,j}(t) 刻画事件类型 j 对类型 i 未来到达的激励强度
  2. 预测 OFI 的近端分布(非点预测)——前 1 小时(60 窗口)拟合 → 模拟未来 1 分钟到达 → 做 500 次模拟构造经验分布 → 计算实际 OFI 落在其中的概率 → 窗口前移 1 分钟重复 → 315 个概率值 → 从 10 分钟窗口算负对数似然
  3. 任意多模型的比较方法——不限于 Hawkes

评价指标:SPA 检验(superior predictive ability),低 p 值意味着基准模型劣于被比较模型。

比较的模型

类别 模型
参数化 Hawkes Exponential、Sum of Exponential、Power Law(\phi_t=\alpha e^{-\beta t})
非参数化 Hawkes Hawkes Conditional Law 核(Bacry & Muzy 2014)、基于 EM 的核估计(Lewis & Mohler 2011)
对照 Poisson 过程、VAR(逐分钟 BUY/SELL 计数,375 分钟,阶数由 AIC 定,不含订单间隔时间)

核心结果

发现 内容
参数化中最佳 指数和 Hawkes
非参数化中最佳 Conditional Law Hawkes
两者比较 没有明确更优者——不足以拒绝"两者都不劣于其他"
与 Poisson / VAR 相比 前两者优于其他方法

指数和核更好的理由:计算而非精度

指数和参数化模型的优势在于其马尔可夫性质。这一特性大幅减少了拟合、模拟与预测的时间,因为参数估计只依赖当前数据而非历史数据。因此模拟变得不必要。

实践含义:可用于高频做市策略的风险管理。

论文主动指出的 bias

当考虑一天内的全部数据时,上述结果可能对指数和 Hawkes 模型有利。

不过 SPA 检验下,Conditional Law 与 VAR 也无法在 95% 置信度下被拒绝。

一个额外的实证观察

用指数和核追踪四类交互强度(BUY-BUY、BUY-SELL、SELL-SELL、SELL-BUY)在 5 秒到 5 分钟窗口下的演化:

现象 含义
全天 BUY-BUY 与 SELL-SELL 占主导 持续的市场情绪(强自激励)
BUY-SELL 与 SELL-BUY 在间歇时段升高 交易动态的转变或活动加剧

这直接对应 Bouchaud 学派的"订单流长记忆"——同向自激全天持续。

与 #11 的对照

本文(Hawkes) #11(OU+Lévy)
建模对象 订单到达的强度函数 累积 OFI 对价格的冲击响应
回答的问题 未来会来多少 BUY/SELL 成交 价格会如何演化
过程 Hawkes OU + 跳变 Lévy(明确不用 Hawkes)

两者不矛盾(回答不同问题,可串成"Hawkes 生成订单流 → OU 描述价格响应"),但"记忆该用自激还是均值回复建模"是一个实证空白。

详见 OFI 的 Hawkes 与 OU 建模路线。

在本 wiki 的位置

四个待验证

  1. Hawkes 与 OU 在同一份数据上谁更好? 明确空白
  2. 指数和核的"马尔可夫优势"是否以精度为代价? 论文未报告
  3. 同向自激励强度 \phi_{i,i} 能否做因子? 论文只做了可视化——明确的因子转化路径
  4. A 股的涨跌停会破坏 Hawkes 的平稳性假设(封板时成交停止、委托堆积),需专门处理