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(jìn)行超過10萬次交易。一條花費(fèi)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(shí)間將縮短 2.6毫秒 （約10%）。隨著技術(shù)進(jìn)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?，就必須通過空氣傳輸。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(jī)在飛行期間互相傳送信號(hào)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(gè)改進(jìn)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(jìn)。也有交易公司設(shè)想，在海洋上空布置一系列攜帶有信號(hào)中繼器的氣球或太陽能無人機(jī)，建立跨大洋網(wǎng)絡(luò)。在10年左右的時(shí)間內(nèi)，交易公司甚至可能使用中微子進(jìn)行通信。中微子運(yùn)動(dòng)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(duì)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(huì)損害交易的公平性。而且，當(dāng)算法之間以意外的方式進(jìn)行交互時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)全系統(tǒng)范圍的錯(cuò)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(shí)候會(huì)再次發(fā)生，波及全球市場。

市場可以看成是一個(gè)由相互影響的算法所組成的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。想要規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，就需要深入研究市場的運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律，找到阻止災(zāi)難發(fā)生的應(yīng)對(duì)手段。

越快越好？

高性能計(jì)算機(jī)、決定買賣對(duì)象和時(shí)機(jī)的算法以及來自交易所的實(shí)時(shí)金融數(shù)據(jù)，是高額交易的基礎(chǔ)。每快一毫秒都是有價(jià)值的。數(shù)據(jù)在交易所之間傳輸速度越快，進(jìn)行一筆交易所需要的時(shí)間也就越少；為了把自家的計(jì)算機(jī)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(huì)采取各種手段，以求坐得離連線更近一點(diǎn)。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(gè)限制因素。大部分?jǐn)?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(diǎn)間最短的距離）傳送信息。因此，沿直線傳播的微波是一個(gè)更好的選擇方案；而毫米波和激光就更好了，因?yàn)樗鼈兊臄?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?？偛课挥谥ゼ痈?、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(qiáng)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(duì)齊機(jī)制，即使通信塔在風(fēng)力作用下扭轉(zhuǎn)角度達(dá)到3°，仍能保持連接順暢。但是，由于微波和激光在大氣中會(huì)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(jì)學(xué)家對(duì)這種投資的價(jià)值提出了質(zhì)疑。2001年諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)得主約瑟夫·斯蒂格利茨（Joseph Stiglitz）就是其中之一。他認(rèn)為，快速交易對(duì)社會(huì)毫無價(jià)值。在高頻交易企業(yè)下達(dá)的指令中，有95%會(huì)被取消。更糟糕的是，高速交易可能會(huì)妨礙市場的正常運(yùn)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(dǎo)資金合理流動(dòng)。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(diǎn)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(dòng)性”——使得投資者更容易地在合理的價(jià)格下找到交易伙伴。流動(dòng)市場對(duì)貿(mào)易的好處如同順暢的街道對(duì)交通的好處。在這樣的市場中往往“差價(jià)”較低。所謂差價(jià)是指買賣股票的價(jià)格差，反映了交易商索要的費(fèi)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(jià)都降低了，使得交易成本變得更低。

即便如此，計(jì)算機(jī)交易創(chuàng)造出的流動(dòng)性卻短暫易逝，在市場變得難以控制時(shí)便會(huì)失效。劇烈波動(dòng)的價(jià)格對(duì)做市商來說意味著更大的風(fēng)險(xiǎn)，它們依靠“做市”來謀生，也就是時(shí)刻準(zhǔn)備著買賣股票，從差價(jià)中謀取利潤。在市場變得過于不穩(wěn)定時(shí)，它們用來通過交易牟利的算法會(huì)出現(xiàn)更多錯(cuò)誤，根據(jù)程序設(shè)計(jì)，交易系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)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(yán)重——它們會(huì)在同一時(shí)間退出股市。這就是2010年閃電崩盤時(shí)發(fā)生的事情。（當(dāng)然，人類操盤手也有這個(gè)問題，當(dāng)他們太害怕時(shí)也會(huì)逃離市場。）

高頻交易的另一個(gè)好處就是可使市場內(nèi)的股價(jià)保持同步。消化信息、理解其中的含義并讓價(jià)格隨之變動(dòng)是要花時(shí)間的。如果糖或高果玉米糖漿的價(jià)格上漲，那么可口可樂公司的股價(jià)就會(huì)迅速下跌；而那些不那么出名的軟飲料公司的股價(jià)需花費(fèi)更長時(shí)間才會(huì)有所反應(yīng)。但高頻交易加速了這一過程。2000年時(shí)，一支證券的價(jià)格發(fā)生變化后，平均要過幾分鐘才會(huì)影響到其他證券的價(jià)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(duì)于那些通過分析股價(jià)暫時(shí)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(jī)會(huì)。

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(shí)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(jià)以及最佳買入價(jià)報(bào)給一個(gè)中央機(jī)構(gòu)，后者使用這些信息得到一個(gè)公開的全國最佳買賣報(bào)價(jià) （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(yù)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(huì)領(lǐng)先于動(dòng)作慢的企業(yè)。這也會(huì)進(jìn)一步同步股價(jià)。共同基金和養(yǎng)老基金這類大投資者一般是基于對(duì)真實(shí)世界信息的了解，從長遠(yuǎn)角度考慮而進(jìn)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(jià)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(shí)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(gè)交易“減速路拱”——即350ms的自動(dòng)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(huì)效法。

當(dāng)計(jì)算機(jī)代碼完成交易的速度快得讓人們無法干預(yù)，且這些交易會(huì)給真實(shí)世界帶來影響時(shí)，代碼錯(cuò)誤和數(shù)字差錯(cuò)的影響就會(huì)迅速擴(kuò)大。2012年，由于算法缺陷，系統(tǒng)以高于售價(jià)的價(jià)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(jià)格的劇烈震蕩變得越來越常見。在過去幾年中，股票價(jià)格在0.04秒內(nèi)變動(dòng)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(shí)間大約下午2點(diǎn)45分，市場在約15分鐘內(nèi)就恢復(fù)了。如果其發(fā)生在紐約時(shí)間即將閉市的時(shí)候，那么那次震動(dòng)就會(huì)波及全球市場，恢復(fù)所需的時(shí)間就會(huì)更長。一些投資者懷疑會(huì)出現(xiàn)“連鎖閃電崩盤”，即一個(gè)市場的大幅下跌會(huì)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(huì)引發(fā)一場全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)。

一些研究人員認(rèn)為，劇烈震蕩反映了市場動(dòng)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(fēng)險(xiǎn)

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(fù)雜網(wǎng)絡(luò)以及人們與這種網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)。隨著高頻交易進(jìn)入全球期貨及其他資產(chǎn)市場，其造成全球問題的潛在風(fēng)險(xiǎn)也在增大。任何行業(yè)——無論是能源、食品、保險(xiǎn)還是銀行業(yè)——都無法從中幸免。

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

解釋一下：狹義相對(duì)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(shí)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(gè)交易所之間的中點(diǎn)位置，那么從雙方接受信息所需的時(shí)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(gè)交易所的距離會(huì)更長，接受信息所需的時(shí)間也會(huì)更長。

換句話說，不出幾年，如下做法可能就會(huì)變得有利可圖：在兩個(gè)交易所的地理中點(diǎn)附近停一艘船或者其他交易平臺(tái)（參見“快速交易熱點(diǎn)”）。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(jī)會(huì)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(yùn)轉(zhuǎn)的重要成員，那么研究和制定政策的重點(diǎn)應(yīng)該放在兩個(gè)問題上。首先，如何避免最重要的方面出現(xiàn)差錯(cuò)；其次，如何讓市場盡可能好地運(yùn)轉(zhuǎn)，服務(wù)社會(huì)。要解決第一個(gè)問題，就需要對(duì)這個(gè)由算法而非投資者運(yùn)營的市場的動(dòng)態(tài)機(jī)制進(jìn)行更多更深入的研究。計(jì)算機(jī)科學(xué)家、數(shù)學(xué)家以及經(jīng)濟(jì)學(xué)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(duì)市場結(jié)構(gòu)做怎樣的改變可以避免這種情況。打個(gè)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(jìn)企業(yè)對(duì)實(shí)體經(jīng)濟(jì)的投資。過去20年，在公司牟利一定有益于市場的這個(gè)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(gè)最佳交易速度，而在如今的市場中，交易速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了這個(gè)最佳值。

（摘自《環(huán)球科學(xué)》2015年4月號(hào)總第112期）