[論文レビュー] Network Topologies of Financial Market During the Global Financial Crisis

Ashadun Nobi, Seong Eun Maeng+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 26, 2013

Complex Systems and Time Series Analysis参考文献 19被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、2008年の世界的な金融危機期における韓国KOSPI市場のネットワークトポロジーを、相関に基づく複雑ネットワークを用いて分析する。株式リターンの相関から閾値ネットワーク（TN）、最小スパニングツリー（MST）、階層的ネットワーク（HN）を構築した結果、危機期には連結性が向上し、相関が強化されていることが判明した。これは、度数分布の裾が太くなり、クラスタリング係数が上昇し、階層的構造が顕著になることで裏付けられ、株式間のシステミックな同期が生じていることを示している。

ABSTRACT

We consider the effects of the global financial crisis through a local Korean financial market around the 2008 crisis. We analyze 185 individual stock prices belonging to the KOSPI (Korea Composite Stock Price Index), cosidering three time periods: the time before, during, and after the crisis. The complex networks generate from the fully connected correlation network by using the cross-correlation coefficients among the stock price time series of the companies. We generate the threshold networks (TN), the minimal spanning tees (MST), and the hierarchical network (HN) from the fully connected cross-correlation networks. By assigning a threshold value of the cross-correlation coefficient, we obtain the threshold networks. We observe the power law of the degree distribution in the limited range of the threshold. The degree distribution of the largest cluster in the threshold networks during the crisis is fatter than other periods. The clustering coefficient of the threshold networks follows the power law in the scaling range. We also generate the minimal spanning trees from the fully connected correlation networks. The MST during the crisis period shrinks in comparison to the periods before and after the crisis. The cophenetic correlation coefficient increases during the crisis, indicating that the hierarchical structure increases during this period. When the crisis hit the market, the companies behave synchronously and their correlations become stronger than the normal period.

研究の動機と目的

• グローバル金融危機が韓国金融市場のネットワーク構造に与えた影響を調査すること。
• 危機前、危機時、危機後という3期間にわたる株式相関パターンの変化を分析すること。
• 複雑ネットワーク手法を用いて、次数分布、クラスタリング係数、階層性といったネットワーク特性の変化を評価すること。
• 金融的ストレスが市場の同期化とシステミックな連結性を高めるかどうかを特定すること。

提案手法

• 185種のKOSPI株価時系列間の相互相関係数を用いて、完全に接続された相関ネットワークを構築する。
• 相関の閾値を変化させることで、有意なリンクを抽出するための閾値ネットワーク（TN）を生成する。
• 相関行列から最小スパニングツリー（MST）を構築し、市場の階層的構造を明らかにする。
• 共感度相関係数に基づいて階層的ネットワーク（HN）を構築し、構造の安定性を評価する。
• 次数分布、クラスタリング係数、共感度相関係数を分析して、ネットワークトポロジーの変化を定量的に評価する。
• 危機前、危機時、危機後の3期間にわたるネットワーク特性を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2008年の世界的な金融危機期における韓国株式市場のネットワークトポロジーは、通常時と比べてどのように変化したか？
• RQ2 危機期には株式相関がどの程度上昇したのか。その変化はネットワーク構造にどのように反映されたか？
• RQ3 MSTおよびHNを用いて測定した場合、危機期に市場構造がより階層的または集中的になったと見なせるか？
• RQ4 危機期における次数分布およびクラスタリング係数は、統計的に有意に異なるか？
• RQ5 共感度相関係数は危機期に上昇したか。これは、より強い階層的構造を示唆するか？

主な発見

• 閾値ネットワークにおける最大クラスタの次数分布は、危機期に裾が太くなった。これは、高い連結性とシステミックリスクを示している。
• クラスタリング係数はスケーリング範囲でパワーロウ分布を示し、危機期に高い値を示した。これは、地域的市場の結束性が高まったことを示唆している。
• 危機期の最小スパニングツリー（MST）は、危機前および危機後と比べて顕著に小さく、市場の多様性が低下し、同期化が進んだことを示している。
• 共感度相関係数は危機期に上昇し、ネットワークにおけるより強い階層的構造が確認された。
• 危機期には株式間の相互相関が高まり、市場全体でより同期的な行動が見られた。
• ネットワークトポロジーは危機期に、より集中的かつ相互依存的な構造へとシフトした。これは、システミックなストレスを反映している。