Short research review: Applications of statistical physics investigating financial and other social systems
本文回顾了立陶宛研究小组2008至2022年间应用统计物理学概念研究金融和社会系统的跨学科工作，补充了传统定量方法。
2024-03-19 physics.soc-ph
Robustness and Contagion in the International Financial Network
最近的2008年金融危机和2011年希腊的债务突出了理解全球金融网络结构的重要性。在本文中，我们开始分析和描述这个网络，由国际货币基金组织协调证券投资调查（CPIS），在两个方面。首先，通过对“错误和攻击”方法的修改[1]，我们证明了网络是“鲁棒但脆弱”类型，这是一种在各种进化网络中发现的拓扑结构。我们将这些结果与四种常见的零模型进行比较，这些零模型仅由经验数据的一阶统计量生成。此外，我们还提出了第五个对数正态模型，它产生的网络似乎与经验模型更接近。尽管如此，该模型没有考虑到几个高阶网络统计，这加强了高阶分析的附加值。其次，使用违约损失动态[2]，我们通过网络模拟金融相互依赖和潜在的金融困境级联。初步的模拟表明，像希腊这样一个相对较小的国家的违约可以被网络吸收，但如果与其他PIGS国家（葡萄牙，爱尔兰和西班牙）的违约结合起来，可能会导致全球经济的大规模灭绝级联。
2011-07-07 cs.SI physics.soc-ph q-fin.GN
Analytical solution for a class of network dynamics with mechanical and financial applications
我们表明，对于某一类动态节点的任何拓扑结构的网络的任意输入的响应定义在一个简单的方式由其响应单调输入。节点可以具有离散或连续的状态集合，并且对网络的复杂性没有限制。结果提供了一个有效的数值方法和潜在的准确的解析近似的动态网络。作为说明性的应用，我们引入了一个准静态力学模型与物体通过摩擦力相互作用，和一个金融市场模型与雪崩和临界行为所产生的动量交易策略。
2014-10-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cs.SI
Physics and Financial Economics (1776-2014): Puzzles, Ising and Agent-Based models
这篇简短的评论介绍了从艾萨克·牛顿和亚当·斯密到现在的物理学和经济学之间相互滋养的历史。与物理学相比，金融经济学中发展的理论所包含的根本不同的观点被以波动率微笑和过度波动率之谜为例进行了剖析。伊辛模型的相变模型的社会和金融系统的作用进行了审查，随机效用和logit模型的概念，在统计物理学中的玻尔兹曼因子的模拟。最近的扩展量子决策理论也包括在内。本文简要讨论了大量建立在伊辛模型基础上的模型，并将其推广到金融市场的许多典型事实。伊辛模型及其扩展的相关性的摘要提供了金融泡沫和崩溃的帐户。如果不包括基于主体的模型（ABM）的动态领域，也被称为计算经济模型，其中伊辛型模型只是ABM的特殊实现，那么评论将是不完整的。我们制定了“新兴市场情报假说”，以调和普遍存在的“噪音交易者”与近效率的金融市场。最后，我们注意到，进化生物学，而不是物理学，现在正在发挥越来越大的作用，激发金融市场的模型。
2014-04-01 physics.soc-ph q-fin.GN
Network-centric indicators for fragility in global financial indices
在过去的二十年里，金融系统已经从复杂网络的角度进行了研究和分析，网络中的节点和边代表了各种金融成分以及它们之间的相关性。在这里，我们采用类似的基于网络的方法来分析2000-2014年期间65个国家的69个全球金融市场指数的每日收盘价。我们研究了指数之间的相关性，通过构建阈值网络叠加在最小生成树在不同的时间框架。我们通过对相关性进行静态和动态分析，研究了金融市场中的关键事件（崩溃和泡沫）对指数之间相互作用的影响。我们比较和对比这些网络在崩溃和泡沫时期的结构，相对于市场的正常时期。此外，我们研究了传统的市场指标，各种全球网络的措施和最近开发的基于边缘的曲率措施的时间演变。我们发现，网络为中心的措施，可以非常有用的监测全球金融市场指数的脆弱性。
2021-01-29 physics.soc-ph q-fin.ST
Singularity strength based characterization of financial networks
金融市场是多重分形复杂系统的典型代表，通过复杂网络理论对金融市场进行刻画已经引起了人们的极大兴趣。最近的研究已经使用基于相关性的距离度量来定义和分析金融网络。在这项工作中，奇异强度定义的距离度量和约翰内斯堡证券交易所的存在性的层次结构进行了研究。利用奇异性强度的方法分析了金融市场的多重分形性质，揭示了金融市场的多重分形性质在相关系数公式中的隐藏性。一个超级集群的存在是展示在网络中，占网络规模的一半，是同质的南非市场的部门组成。
2012-05-08 physics.data-an physics.soc-ph q-fin.ST
Three-state Opinion Dynamics for Financial Markets on Complex Networks
本文提出一个三态观点形成模型，研究复杂网络上噪声交易者与基本面交易者在市场焦虑水平影响下的金融动力学，发现市场行为主要取决于平均连接度、焦虑水平和市场构成，而非网络拓扑类型。
2024-04-30 cond-mat.stat-mech econ.GN physics.soc-ph
Network Topologies of Financial Market During the Global Financial Crisis
我们通过2008年危机前后的韩国本地金融市场来考虑全球金融危机的影响。我们分析了属于KOSPI（韩国综合股票价格指数）的185只股票的价格，考虑到三个时间段：危机前，危机期间和危机后。利用公司股票价格时间序列之间的互相关系数，由全连通相关网络生成复杂网络。我们从全连通互相关网络中生成阈值网络（TN）、最小生成T（MST）和层次网络（HN）。通过设定互相关系数的阈值，得到阈值网络。我们观察到度分布的幂律在阈值的有限范围内。危机期间阈值网络中最大簇的度分布比其他时期更胖。阈值网络的聚类系数在尺度范围内服从幂律。我们还从全连通相关网络生成最小生成树。与危机前后相比，危机期间的最低工资水平有所下降。危机期间的同表相关系数增加，表明这一时期的等级结构增加。当危机冲击市场时，公司的行为是同步的，它们之间的相关性比正常时期更强。
2013-07-26 physics.soc-ph q-fin.GN
How does node centrality in a financial network affect asset price prediction?
本文研究金融网络中节点中心性对资产价格预测的影响，发现低中心性因子预测能力更强、方向更准，并从信息论角度解释，提出应优先选择低中心性因子的准则，且通过深度学习方法验证了稳健性。
2025-08-24 cs.SI physics.soc-ph
Social dynamics of financial networks
2007-2009年的全球金融危机表明，系统性风险可以通过复杂的金融联系网络蔓延到世界各地，但我们仍然缺乏关于金融网络演变的基本知识。特别是银行间信贷网络塑造了金融体系的核心，其中银行间大量的临时交易产生了随时间变化的相互关联的风险。由于目前对银行间网络的机制缺乏了解，因此难以评估和控制系统性风险。在这里，我们通过寻找单个银行之间的日常交易模式来揭示银行间网络的基本动态。我们发现银行之间的稳定的互动模式，从独特的网络规模的动态出现。事实上，在局部和网络尺度上发现的动态模式与人类的社会交往模式具有共同的特征。为了解释银行间网络中的“社会”动态的起源，我们提供了一个简单的模型，使我们能够生成一系列的合成日常网络，其特征在于所观察到的动态特性。在日常解决方案中发现动态原则将提高我们评估系统性风险的能力，并有助于金融稳定的实时管理。
2017-06-01 physics.soc-ph q-fin.ST
The Accounting Network: how financial institutions react to systemic crisis
网络理论在金融危机研究中的作用近年来得到了广泛的关注。它已经表明，网络拓扑结构和动态运行在它上面可以触发大的系统性危机的爆发。根据这一方法论观点，我们在这里介绍会计网络，即我们可以通过向量相似性技术从公司财务报表中提取的网络。我们在2001年至2013年期间建立了一个大型全球银行数据库，涵盖了2007年中期全球金融危机的爆发。经过仔细的数据清理后，我们在网络的构建中进行了质量检查，引入了一个能够权衡样本大小（覆盖率）和财务报表代表性（准确性）的参数（质量比）。我们计算几个基本的网络统计和检查，与鲁汶社区检测算法，新兴的社区银行。值得注意的是，日本和美国的集群主导了社区结构，尽管地理混合社区的存在表明银行逐渐融合为类似的超国家行为。最后，主成分分析程序揭示了影响社区异质性的主要经济成分。即使对财务报表的构成使用最基本的向量相似性假设，金融危机的特征也明显出现在2008年前后的几年中。最后，我们讨论了如何改进会计网络，以反映财务报表分析中的最佳实践。
2016-05-06 physics.soc-ph q-fin.GN
Network Valuation in Financial Systems
我们介绍了一个一般模型的资产负债表一致性估值的银行间债权在一个相互关联的金融体系。我们的模型代表了相互依存负债清算模型的扩展，以考虑银行外部资产的不确定性。同时，它也将经典的结构性信用风险模型自然地扩展到互联系统的情形。我们的特点的存在性和唯一性的估值，最大限度地提高个人和所有银行的总股本价值。我们将我们的模型应用于系统性风险的评估，特别是压力测试的情况下。在此基础上，给出了一个进行网络赋值的不动点算法及其收敛条件。
2020-06-02 physics.soc-ph q-fin.RM
Topology data analysis of critical transitions in financial networks
我们开发了一种基于拓扑数据分析的方法来检测金融数据中关键转变的早期迹象。从多个股票价格的时间序列，我们建立了时间相关网络，它表现出拓扑结构。我们计算与这些结构相关的持久同源性，以便在接近临界过渡时跟踪拓扑结构的变化。作为一个案例研究，我们调查了2007-2008年美国金融危机之前一段时间的股票投资组合，并显示了关键转变的早期迹象。
2017-01-21 math.DS physics.soc-ph q-fin.MF
A combined network and machine learning approaches for product market forecasting
可持续的金融市场在人类社会的运作中发挥着重要作用。尽管如此，金融市场风险的检测和预测仍然具有挑战性，并引起了科学界的广泛关注。在这里，我们开发了一种新的方法，结合网络理论和机器学习来研究金融产品市场的结构和运作。我们的网络链接基于公司产品的相似性，并使用美国上市公司的证券交易委员会（SEC）文件构建。我们发现，我们的网络中的几个功能可以作为金融市场风险的良好前兆。然后，我们结合网络拓扑结构和机器学习方法来预测成功和失败的公司。我们发现，使用我们的方法进行的预测是远远优于其他知名的回归技术。本文提出的框架不仅有助于预测金融市场，还提供了洞察力，并展示了网络理论和机器学习相结合的力量。
2018-11-26 cs.SI physics.soc-ph
Financial Networks in the Korean Stock Exchange Market
我们调查的金融网络在韩国证券交易所（KSE）市场，使用数值模拟和缩放参数。我们估计在韩国证券交易所市场上上市的所有公司的股票价格交易所的互相关，所有公司通过加权链接完全连接，通过引入一个加权随机图。从市场图的角度对度分布和边密度进行了数值分析，特别是对顶点度分布的统计分析发现其近似遵循幂律。
2005-03-01 physics.soc-ph
A tensor-based unified approach for clustering coefficients in financial multiplex networks
大数据和先进技术的使用是金融市场的相关主题。在这种背景下，复杂网络在描述复杂金融系统的结构方面变得非常有用。特别地，股票市场的时间演化特性已经被时间网络所描述。然而，这些方法未能考虑资产之间随时间的相互作用。为了克服这一缺点，金融市场可以用多路复用网络来描述，其中节点之间的不同关系可以方便地表示，通过不同的层来构建网络。为了捕捉这种互连，我们为多路复用网络提供了新的局部聚类系数，根据节点位置从不同的角度看待网络，以及整个网络的全局聚类系数。我们还证明，所有已知的表达式聚类系数存在于文献中，适当地扩展到多重框架，可以统一到我们的建议。通过应用到多时间金融网络，基于S\P100资产的回报，我们证明了所提出的措施被证明是有效的，在描述资产之间的依赖关系随着时间的推移。
2022-04-14 math.DG physics.soc-ph q-fin.MF
Adaptive financial networks with static and dynamic thresholds
基于美国和中国股票市场的日数据，研究了具有静态和动态阈值的金融网络的动态行为。与静态阈值相比，动态阈值抑制了个股价格互相关引起的大幅波动，并在动态演化过程中形成稳定的拓扑结构。平均聚类系数、平均度和度的互相关性均具有长程时间相关性。动态网络的度分布呈现双峰特征。
2010-02-18 physics.soc-ph q-fin.ST
Systemic risk analysis in reconstructed economic and financial networks
我们解决了一个基本问题，系统地遇到建模复杂系统时：有限的信息。就经济和金融网络而言，隐私问题严重限制了可以获取的信息，因此也限制了正确估计这些系统对金融冲击、危机和连锁故障等事件的复原力的可能性。在这里，我们提出了一种创新的方法来重建这种部分可访问系统的结构，基于知识的内在节点特定的属性和连接的数量只有一个有限的节点子集。该信息用于校准基于从统计物理学导出的基本概念的推断过程，其允许生成旨在表示真实系统的有向加权网络的集合，使得真实网络属性可以用它们在集合内的平均值来估计。在这里，我们测试合成和经验网络的方法，侧重于通常用于衡量系统性风险的属性。事实上，该方法显示了显着的鲁棒性方面的有限性的可用信息，从而代表了一个宝贵的工具，以获得对隐私保护的经济和金融体系的见解。
2015-05-20 cs.SI physics.data-an physics.soc-ph
Modeling financial transactions via random walks on temporal networks
Intesa Sanpaolo（圣保罗银行）；Department of Physics, Universitá di Torino（都灵大学物理系）；Institut de Física Interdisciplinària i Sistemes Complexos (IFISC, CSIC-UIB)（跨学科物理学与复杂系统研究所 (IFISC, CSIC-UIB)）；Department of Engineering, Universitat Pompeu Fabra（庞培法布拉大学工程学院）
本文通过时间网络的随机游走建模金融交易，推导出厚尾分布并再现流入流出相关性，揭示货币流通的涌现特性。
2026-02-24 physics.soc-ph
The multiplex dependency structure of financial markets
在这里，我们提出了一个多路复用网络的方法，同时调查不同类型的依赖在复杂的数据集。特别地，我们考虑由四层组成的多路复用网络，分别对应于一组金融时间序列之间的线性，非线性，尾部和偏相关性。我们使用标准的网络过滤程序在每层上构建稀疏图，然后分析所获得的复用网络的结构特性。从金融数据构建的多元化的时间演变的研究揭示了重要的变化，在本质上多元化的网络属性，这种变化与金融压力的时期。我们观察到，一些功能是独特的多路复用结构，否则将不可见的单层网络对应于每个依赖措施的单独分析。
2016-06-15 cs.CE physics.soc-ph q-fin.ST
Fragmentation, integration and macroprudential surveillance of the US financial industry: Insights from network science
利用最近的贡献推断金融互联性的市场数据，我们的论文提供了新的见解，美国金融业的演变，在很长一段时间内，通过使用来自网络科学的几个工具。根据[1]的时变参数向量自回归（TVP-VAR）方法对股票市场收益率进行检索，以检索金融机构之间未观察到的有向联系，我们重建了一个完全动态的网络，在这个意义上，连接可以随着时间的推移而演变。所分析的金融系统包括一大批$155$金融机构，即$1993 - 2014$期间标准普尔$500$指数中列出的所有银行、经纪自营商、保险和房地产公司。在个人，然后部门，社区和系统范围内的水平，我们表明，网络科学的工具是能够支持众所周知的功能，如金融市场的连接雷曼兄弟公司倒闭后急剧下降。更重要的是，通过不太传统的指标，如部门接口或基于传染过程的测量，我们的结果记录了独立于其所属部门的公司之间的分散和整合阶段的共存，并在这样做的时候，质疑现有的宏观审慎监管框架的相关性，这些框架主要是在部门基础上开发的。总体而言，我们的研究结果提高了我们对美国金融格局的理解，并可能对风险监测和宏观审慎政策设计产生重要影响。
2018-01-29 physics.soc-ph q-fin.GN
Interactions between financial and environmental networks in OECD countries
我们分析了2002-2010年十年期间经合组织国家之间的多重网络，其中包括五个金融层，由外国直接投资，股票证券，短期，长期和总债务证券，和五个环境层，由N O x，PM 10 SO 2，CO 2当量和与国际贸易相关的水足迹的排放量。我们提出了一种新的措施，跨层之间的相关性流在不同的层的基础上的互易性。对于结果的评估，我们实现了一个空模型的指数随机图论的基础上，这一措施。我们发现，短期的资金流更相关的环境流量比长期投资。此外，反向资金流动和环境流动（即不同层次的资金流向相反方向）之间的相关性通常强于协同流动（流向相同方向）之间的相关性。这表明金融和环境层之间存在权衡，金融化程度较高的国家在流出的资金流和来自金融化程度较低的国家的流入的环境流之间显示出更高的相关性，这可能具有重要的政策影响。五个国家被确定为这一金融环境多元化的中心：美国、法国、德国、卢森堡和联合王国。
2015-04-04 physics.soc-ph q-fin.GN
Financial interaction networks inferred from traded volumes
为了使用伊辛模型可用的高级推理技术，我们通过局部平均和阈值处理将复杂数据（实向量）转换为二进制字符串。这种转换引入了参数，这些参数必须变化以表征系统的行为。该方法说明了金融数据，使用三种推理方法-均衡，同步和异步推理-构建股票之间的功能连接。我们表明，交易量的信息是足够的，以获得众所周知的结果，金融市场，但使用假定更丰富的价格信息：集体行为（“市场模式”）和行业部门内的强相互作用。同步和异步伊辛推理方法给出的结果是一致的平衡，更详细的，因为得到的相互作用网络的方向。
2013-11-15 cond-mat.dis-nn physics.soc-ph q-fin.ST
Mapping systemic risk: critical degree and failures distribution in financial networks
2008年的金融危机表明，需要对紧密关联的金融结构中的系统性风险有一个彻底的、实用的理解。复杂网络上的动态过程本质上是困难的，这个问题的最新研究依赖于数值模拟。在这里，我们报告的分析结果，在网络模型的银行间借贷的基础上直接相关的金融参数，如利率和杠杆率。使用平均场方法，我们得到了一个封闭形式的公式的“临界度”，即每个银行的债权人的数量低于个人冲击可以传播整个网络。我们将失败分布（一次冲击导致$F$失败的概率）与度分布（银行有$k$债权人的概率）联系起来，特别表明前者是厚尾的，而后者是。我们的传染开始的标准原来是同构的条件合作发展的图和社交网络，最近制定的进化博弈论。这种显著的联系支持了最近关于金融和生态之间在方法上和解的呼吁。
2014-03-01 physics.soc-ph q-fin.GN
Reconstruction methods for networks: the case of economic and financial systems
在研究社会、经济和生物系统时，人们往往只能获得关于底层网络结构的有限信息。金融系统提供了一个极为重要的例子：关于金融机构之间相互联系的信息受到隐私保护，这大大降低了正确估计关键的系统特性（如抵御冲击传播的能力）的可能性。为了弥补数据的稀缺性，同时最佳地利用可用信息，导致了一个被称为网络重建的研究领域的诞生。由于后者得益于在数学、物理学和经济学等不同学科工作的研究人员的贡献，迄今为止取得的成果仍然分散在各种出版物中。最重要的是，到目前为止提出的网络重建方法的系统比较是缺失的。本文旨在提供一个统一的框架来介绍所有这些研究，主要侧重于它们在经济和金融网络中的应用。
2018-06-18 physics.app-ph physics.data-an physics.soc-ph
Quantitative, Data-driven Network Model for Global Cascading Financial Failure
本文提出一种数据驱动的单参数全球金融级联失效网络模型，经大衰退等历史案例校准检验，并用于评估印巴假想冲突的金融损失与韧性策略。
2025-02-18 physics.soc-ph
The hyperbolic geometry of financial networks
基于2014年、2016年欧洲银行业压力测试和2018年透明度测试的数据，我们首次证明了金融网络的潜在几何结构可以很好地用负曲率几何结构来表示，即，双曲几何这使我们能够将网络结构与Pappdopoulos等人的流行性与相似性模型联系起来，它是基于双曲几何的庞加莱圆盘模型。我们发现，在这个模型中的潜在维度的“流行性”和“相似性”是密切相关的系统的重要性和地理细分的银行系统。在2014年至2018年的纵向分析中，我们发现单个银行的系统重要性保持相当稳定，而外围社区结构表现出更多（但仍然适度）的变化。
2020-05-04 physics.soc-ph q-fin.GN
Enhancing Causal Discovery in Financial Networks with Piecewise Quantile Regression
本文提出结合分位数回归与分段线性嵌入的新方法构建因果网络，应用于260个加密货币序列揭示了尾部因果效应与不对称性，发现Bitcoin为主要影响者，为金融市场的分布因果建模提供了综合框架。
2024-08-22 econ.EM physics.soc-ph q-fin.ST
Dynamical analysis of financial stocks network: improving forecasting using network properties
本研究通过分析股票收益相关网络，提取个股与全局网络属性，用于预测标普500个股未来收益，长期预测R2提升50%，短期提升3%。
2024-08-21 physics.soc-ph q-fin.CP q-fin.ST
European Football Player Valuation: Integrating Financial Models and Network Theory
本研究融合金融数学与网络理论提出欧洲足球运动员估值新框架，用传递矩阵和中心性指标量化场上贡献，通过真实数据验证，实现动态个性化的公允市场价值评估。
2024-10-10 physics.soc-ph q-fin.CP q-fin.PR
Correlation, hierarchies, and networks in financial markets
讨论了定量研究相关矩阵性质的一些方法。相关矩阵在金融市场的投资组合优化和其他几种资产价格动态的定量描述中起着重要的作用。具体地说，我们讨论了如何定义和获得层次树，相关树和网络的相关矩阵。在相关矩阵上执行的用于检测相关矩阵的统计上可靠的方面的分级聚类和其它过程被视为相关矩阵的滤波过程。我们还讨论了一种方法，将层次嵌套的因子模型与从相关矩阵得到的层次树相关联。通过使用Kullback-Leibler距离来量化在过滤过程中保留的信息及其相对于统计波动的稳定性。
2008-09-26 physics.data-an physics.soc-ph q-fin.PM
