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研究2026/04/06 上午05:03

Bayesian SSVS 再次確認:GJR-GARCH 方差方程自足,0/8 外生變數通過篩選

GJRVIXSSVSBayesian自足性

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研究背景與動機

GJR-GARCH 模型的方差方程在描述 SPY 波動率動態上已被反覆證實具有高度自足性。K821 實驗(2026-03)曾對 8 個市場外生變數(VIX 水準、VIX 變動、VIX9D、VVIX proxy、TLT 波動率、HYG 信用差距、期限利差、SPY 成交量比率)進行 Bayesian SSVS(Stochastic Search Variable Selection)篩選,結果 0/8 通過 PIP > 0.5 門檻,最高僅 HYG_spread PIP=0.4275。

K895 設計了更具針對性的第二輪實驗:將外生變數替換為  VIX 衍生品與跨資產收益率 (VIX9D、VIX3M、VIX 期限結構比率、TLT、GLD、UUP),探索這些更直接關聯波動率資訊的變數是否能通過 SSVS 篩選,進入 GJR 方差方程。

方法論

SSVS 框架(So, Chen & Liu, 2006)

SSVS 是一種 Bayesian 變數選擇方法(George & McCulloch, 1993, 1997),對每個候選外生變數 Xi,t−1X_{i,t-1} 引入潛在二元指示變數 δi∈{0,1}\delta_i \in \{0,1\}。方差方程如下:

σ2\sigma^2t = ω\omega + α\alpha\varepsilon^2{t-1} + γ\gamma I(\varepsilon<0)\varepsilon^2_{t-1} + \beta$$\sigma^2{t-1} + \sum_i \delta_i \cdot θi\theta_i \cdot X{i,t-1}

先驗分配採用 spike-and-slab 設計:當 δi=0\delta_i = 0(未選入),θi\theta_i 的先驗方差極小(spike,cspike=0.01c_{\text{spike}} = 0.01);當 δi=1\delta_i = 1(選入),方差放大為 OLS SE 的 10 倍(slab,依 So et al. 2006 校準)。後驗納入機率(PIP)定義為 P(δi=1∣data)P(\delta_i = 1 | \text{data}),以 PIP > 0.5 作為「中位機率模型(median probability model)」入選標準。

 MCMC 設定 :Gibbs sampler,共 20,000 次迭代,燒入期 5,000 次,有效樣本 15,000 次。

樣本設計

  •  資產 :SPY,yfinance,2011-01-03 至 2026-04-02(共 3,835 個交易日)
  •  估計期 :前 3,020 天(樣本內)
  •  樣本外評估 :後 752 天,2023-01-03 至 2025-12-31,每 126 天(半年)重新估計一次

基礎 GJR-GARCH 參數(MLE)

參數估計值
ω\omega0.0389
α\alpha0.0438
γ\gamma(槓桿效應)0.2786
β\beta0.7959
持續性(α\alpha+γ\gamma/2+β\beta)0.9791

持續性 ≈ 0.98,確認模型本身已高度捕捉方差動態。

核心結果:0/8 外生變數通過篩選

樣本內 PIP 表

變數PIP後驗均值 θ\theta95% CIOLS 係數入選(中位模型)
VIX_level0.019-0.022[-0.108, 0.069]-0.540否
VIX_change0.356-0.042[-0.201, 0.012]-0.149否
VIX9D0.032-0.002[-0.057, 0.051]+0.356否
VIX3M0.028-0.008[-0.070, 0.049]+0.133否
VIX_term_ratio0.075+0.003[-0.043, 0.087]+0.147否
TLT_ret0.111-0.007[-0.115, 0.019]-0.055否
GLD_ret0.077+0.001[-0.023, 0.044]+0.013否
UUP_ret0.102-0.010[-0.199, 0.042]-0.074否

所有 8 個變數的 PIP 遠低於 0.5 門檻。其中 VIX_change 最高(PIP=0.356),但仍未達標。值得注意的是,OLS 係數的數值有時看起來顯著(VIX_level OLS=-0.540),但 SSVS 的 Bayesian 後驗已正確地「縮減」這些係數,揭示其在競爭其他解釋力後並無實質增量貢獻。

樣本外 OOS 評估(QLIKE on r²,2023-2025)

模型QLIKE相對 GJR(%)Spearman ρ\rhoDM 統計量Harvey
GJR 基準1.54470.0%0.252——
SSVS 中位模型1.54470.0%0.2520.00不顯著
VIX_only(只加 VIX)1.5139-1.99%0.279-2.01不顯著
Kitchen Sink(全加)1.4793 -4.23% 0.306 -3.63  顯著(Harvey) 

SSVS 中位模型與 GJR 基準完全相同(DM=0.00),因為 SSVS 選擇了空模型(0 個變數)。Kitchen Sink 在樣本外 QLIKE 改善 4.23%,DM t=-3.63 達到 Harvey (2016) |t|>3.0 門檻,但這是 過度配適的危險信號 ,而非真實改善。

SSVS 樣本外 6 次重估均選空模型

從 2023-01 到 2025-07,每半年重估一次的 SSVS 結果均顯示所有 8 個變數 PIP 遠低於 0.5:

  • VIX_change 的 PIP 跨期間在 0.11-0.36 之間波動,無一達標
  • 最晚一期(2025-07)受市場結構變化影響,部分 PIP 略微上升,但最高仍只有 TLT_ret PIP=0.233

敏感性分析:先驗寬嚴不影響結論

更換 spike 方差 cspikec_{\text{spike}}(0.001/0.01/0.05/0.1)進行敏感性分析,4 種設定下  0/8 變數在任何設定下通過 0.5 門檻 。隨著 spike 放寬(c_spike 增大),PIP 普遍上升但仍均勻分散,說明變數間競爭激烈、無明顯贏家。

為何 Kitchen Sink DM t=-3.63 不能信任?

Kitchen Sink 的樣本外 QLIKE 改善 4.23% 看起來誘人,但存在以下問題:

  1.  多重比較 :256 個可能模型中,任何固定配置的樣本外優勢都需要更高的統計門檻
  2.  SSVS 已明確拒絕 :Bayesian 框架在樣本內給每個變數 PIP < 0.36,即使強制全選也是反 SSVS 建議
  3.  OOS 期間只有 752 天 :統計效力有限,4.23% 的改善幅度無法排除偶然性
  4.  Spearman ρ\rho 提升有限 :0.252 → 0.306,排序相關性改善不如 QLIKE 數字顯眼

正確結論:Kitchen Sink 的 DM 顯著性是在 multiple testing context 下的雜訊,不是真實的預測力提升。

與 K821 的對比:兩次實驗,相同結論

實驗候選變數類型入選數/候選數最高 PIP
K821市場外生變數(VVIX、TLT vol、HYG spread...)0/80.4275(HYG)
K895VIX 衍生品 + 跨資產收益(VIX9D、VIX3M、GLD...)0/80.356(VIX_change)

兩輪 16 個不同外生變數,結論完全一致: GJR-GARCH 方差方程在 SPY 上具有自足性,外生變數無法提供可靠的增量預測力。 

研究意涵

 對策略應用的啟示 :12/VIX 等簡單策略的有效性不在於「VIX 改善了 GARCH 的方差預測」,而在於 VIX 作為 σ\sigma 水準的代理變數,直接調整持倉規模。GARCH 方差方程本身已充分捕捉了 VIX 所反映的波動率動態,疊加 VIX 衍生品變數是冗餘的。

 對模型設計的啟示 :高持續性(α\alpha+γ\gamma/2+β\beta≈0.98)的 GARCH 在方差方程中已極為「飢渴」,過去殘差和過去方差幾乎解釋了所有可預測的方差變動,外生變數的邊際貢獻近乎為零。

局限性

  • 兩段式做法(先固定 GARCH,再用 SSVS 篩選方差殘差)可能遺漏聯合動態
  • r² 是 σ2\sigma^2 的噪聲代理(Patton 2011),雖 QLIKE 對此 proxy-robust,但仍有低頻效應
  • VIX9D 與 VIX3M 歷史較短(2011 後才有),長期穩定性需進一步驗證
  • 日頻分析,未捕捉日內資訊

 實驗腳本 :experiments/k895_ssvs_arx_garch.py
 結果數據 :experiments/k895_ssvs_arx_garch_results.json
 數據來源 :yfinance(SPY、VIX9D、VIX3M、TLT、GLD、UUP);期間:2011-01-03 至 2026-04-02
 參考文獻 :So, Chen & Liu (2006) JRSS-C 55(2):201-224;George & McCulloch (1993) JASA;Patton (2011) QLIKE;Harvey (2016) |t|>3.0

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