1、金融工程 Financial Engineering,管理学院中国科学技术大学,参考资料,期货、期权及其他衍生产品 美John C.Hull 参考书目：金融工程美约翰.马歇尔等金融工程学英洛伦兹.格利茨金融工程学案例美斯科特.梅森；罗伯特.默顿等 刊物:Journal of Fixed Income Journal of Derivatives Financial Management Financial Analysts Journal,第一章 绪论,金融工程的概念金融工程的产生与发展,什么是金融？,金融就是资金融通，简称金融?MANETARY ECONOMICS VS FINANCIAL
2、ECONOMICS金融经济学是研究在不确定条件下，将资产沿着时间和空间两个维度进行最优配置的决策科学.时间维度：研究货币在时间上的价值:利率和风险空间纬度：是资产在空间上的配置,金融产品供给和需求的特殊性,普通产品 金融产品主要成本 原材料,资本,智力,生产过程 劳动力 几乎无成本制造时间 必要的劳动时间 几乎可以瞬间产生供应量 有限 如果允许卖空且保 证金允许,供应量 几乎可达到无限大需求的影响 与人的生活生产 脱离人的基本需求,因素 密切相关 容易受个人影响需求量 短时间变化 短时间内变化幅度 幅度小 大,或大或小功能 使用 投资或投机,金融产品定价的特殊性,普通产品 一般金融产品 金融衍
3、生产品 定价 供需均衡 收益/风险均衡 无套利定价 方法 原则 定价 较简单 风险难以准确 受根本资产 难易 度量 价格影响大 价格 较小 大 大 波动性 获得稳 相对容易 困难 困难 定收益,金融如何创造价值？,第一，将不流动的东西流动起来；第二，把不安全的东西变的安全；第三，将不完美的东西变的完美；第四，将不完全的世界变得更加完全。,提供流动性,如何衡量流动性的价值？国有股、法人股与流通股价格的区别可否上市国债的价值差异定期存单银行资产的打包出售全流通方案反例：新疆德隆,有效管理风险,一次赌博高风险，1万次赌博无风险财产互换收益互换,使世界更加完美,减少交易费用：基金、期货、7天通知存款提
4、高信息透明度，减小信息不对称度避税绕开管制,使世界更加完全,在不完全的市场中，人们无法自由地沿时空配置资金和管理风险。允许卖空，建立套利机制金融创新,金融产品创新的三个维度,1)时间维度 2)条款维度 3)技术维度（电子+网络+金融业务）,金融学的发展,50年代，H.Markowitz,投资组合理论50年代后期，F.Modigliani MM定理70年代，B-S公式大致分类：公司金融（CorporateFinance）资产定价（Assetpricing）：Investments，即投资学。微观市场结构,金融工程的界定,简明大不列颠百科全书1中给工程下了这样的定义：工程是“应用科学知识使自然资源
5、为人类服务的一种专门技术”。1 中国大百科全书出版社，1985年，第3卷，第413页。,工程：,工程的概念与特点,1）工程的含义 工程是采用一定的工具、设备或部件，按照一定的方法（工艺、程序），将这些部件组合成具有规定用途或目的的组合（产品），这些组合是有机的结合，而不是杂乱无章的摆放。如建筑工程、机械工程等。2）工程的特点有一定的目的（用途）目的性；有组成产品的部件（组成部分）要素；有一定的（工艺）方法 有机结合；是一个系统,金融工程的概念,1）金融工程的含义 使用金融工具，按一定的方法和技术，对现有的金融结构进行新的有机组合，以达到或实现所要求的金融目标。2）金融工程的特点工具（部件）要素
6、：衍生工具，如远期、期货、期权与互换；方法：技术，如套期保值技术、套利技术、积木分析等；目标：投资者：最大化投资收益，最小化投资风险；筹资者：最小化筹资成本。,金融工程的定义：芬纳蒂的定义,美国金融学家约翰芬纳蒂在1988年为金融工程作出了如下解释：金融工程包括创新性金融工具和金融过程的设计、开发和运用以及对企业整体金融问题的创造性解决方略11 John D Finnery,Financial Engineering in Corporation Finance：An overview,Financial Management,vol.7(4),1988.,马歇尔和班赛尔在其金融工程一书中十分
7、推崇这一定义，他们指出，该定义中的“创新”和“创造”这两个词值得重视，它们具有三种涵义：,一是金融领域中思想的跃进，其创造性最高，如创造出第一个零息债券、第一个互换合约等；,二是指对已有的观念做出新的理解和应用，如将 期货交易推广到以前没能涉及到的领域，发展出众 多 的期权及互换的变种等；,三 是指对已有的金融产品和手段进行重新组合，以适应某种特定的情况，如远期互换、期货期权、互换期权的出现等1。1（美）马歇尔、班赛尔，宋逢明等译，金融工程，北京：清华大学出版社，1988。,金融创新,按照芬纳蒂关于金融工程定义的思路，金融工程可以划分为以下三个方面的内容：,新型金融工具的设计和创造。,创新性金
8、融过程的设计和开发。,针对企业整体金融问题的创造性解决方略。,金融工程的内涵,金融工程的定义：史密斯和史密森的定义,他们指出:金融工程创造的是导致“非标准现金流”的金融合 约，它主要是指用基础的资本市场工具组合而成的新工具的过程。,美国罗彻斯特大学西蒙管理学院教授克里史密斯和大通曼哈顿银行的经理查尔斯史密森的观点颇具有代表性。,金融工程的定义：洛伦兹格利茨的定义,1994年英国金融学家洛伦兹格利茨（Lawrence Galitz）在其著作金融工程学管理金融风险的 工具和技巧(Financial Engineering Tools and Techniques to Manage Financi
9、al Risk）一书中，提出了一个“统一的定 义”：金融工程是应用金融工具，将现有的金融(财务)结构(financial profile)进行重组以获得人们所希望的 结果1。1 Lawrence Galitz,Financial Engineering Tools and Techniques to Manage Financial Risk,Pitman Publishing 1994,page5。定义的中译 取自唐旭等译 金融工程学（修订版），经济科学出版社1998年版第 3页。,金融工程的定义：马歇尔和班赛尔的评述,马歇尔和班赛尔在其金融工程一书中，认为芬纳蒂对金融工程的定义是最好的。,
10、金融工程是以一系列的现代金融理论作为基础，运用一定的金融技术，研究和解决特殊问题，从而满足金融市场上特定的风险规避和效率提高需求，其结果是产生创新性的金融产品和创造性的解决方案。,对于这一定义，可以从以下三个方面加以理解：,第一、金融工程以一系列的现代金融理论作为基础。,第二、金融工程基于特定的环境而运用一定的金融技术，是为了解决特殊问题，满足特殊需要而出现的。,第三、金融工程是一个过程，它的结果是产生创新性的金融产品和创造性的解决方案。,金融工程的定义,金融学,信息技术,工程方法,金融工程,金融工程在实际生活中的运用,(一)创新性金融产品；,例1-1 1993年，法国政府在对R-P化工公司实
11、施私有化（Privatization）时遇到了困难。按照政府的设想，在出售股权的同时，R-P化工公司应将一部分股权售予公司的员工，以保护公司员工的利益，同时也使他们保持工作积极性。但是，R-P公司的员工却对这一职工持股计划反映非常冷淡。在政府与公司决定对员工提供10%的价格折扣之后，仍仅有20%左右的员工购买本公司的股票。这样少的员工持股无疑使R-P化工公司的管理层对员工们未来的工作积极性和人力资源流动状况深表忧虑，而政府和公司又不愿意提供更多的折扣，承担更大的成本来吸引员工购股。在这两难境地中，他们向著名的信孚银行（Bankers Trust）求助，该公司在进行详尽分析之后提出了各方均感到满
12、意的解决方案。,具体方案产生的效果,R-P公司的员工在不影响其股票的表决权的同时还能获得最低收益保障，这使公司员工们的购股兴趣大增；,R-P化工公司只需要支付较低的成本就可以利用职工持股，在一定程度上解决了困扰企业发展的激励问题和信息问题；,如果二级市场价格上升，该公司还能获得职工持股部分的1/3溢价部分，如果二级市场境况不佳，R-P化工公司则不需承担股价下跌的风险。总之信孚银行的方案使R-P化工公司成功地向员工出售了股票，并且仅需承担比原先折扣优惠更低的成本。,优先股存在两个缺点：,第一，普通优先股持有人的投票权有所局限，这使它难以成为企业治理（Corporate Governance）结构
13、中积极有力的部分；,第二，普通优先股持有者不能享受企业高速扩张带来的高额回报，难以吸引对企业发展很有信心的投资者。,信孚银行并没有简单地否定优先股融资形式，而是巧妙地吸收了优先股的思想，对原先的普通股进行了根本的改进。,（二）创造性解决方案,例1-2 设一个国内投资者（假设的情形）非常关心海外证券市场、外汇市场和衍生金融工具市场的起伏波动，很希望能够亲自到国际金融市场上去一显身手。然而，在中国外汇管理制度和严格的金融管制条件下，这一希望成为现实的可能性几乎为零。与此同时，在中国迅猛发展的经济中，尚处不成熟阶段的证券市场显然包含着足以令海外投资者羡慕不已的投资回报。限于金融监管，海外投资者无法直
14、接进入A股市场，以分享中国股市成长过程中的收益。投资者需要应用现代金融工具，寻找解决问题的办法。,金融工程产生和发展的背景,全球经济环境的变化 金融创新的影响 信息技术进步的影响 市场追求效率的结果,早期的金融工程实践,1.早在古希腊时期，人们就有了期权思想的萌芽。,2.17世纪荷兰郁金香热中期权,3.18世纪以公司股票为标的资产的期权合同交易,如预定橄榄榨油机的租金(泰勒斯),4.公元1600年左右的日本“大米库存票据”,5.19世纪90年代 利用期权规避风险的思想,华尔街的金融投资机构提出有关期权的投资建议第一，如果你认为股票价格会下跌，则可以买入 卖权；买入卖权，同时卖出相应的股票。第二
15、，如果你认为股票价格会上涨，则可以买入 买权；或者买入买权，同时买入相应的股票。,早期的金融工程实践,(2)19世纪后期，萨奇的做法是：,当投资者要从萨奇那里借钱时，萨奇要他们以 股票作为交换，因此，萨奇在借出钱的同时，做 多了股票。然后萨奇立即买入以该股票为标的的 卖权合同，同时向其他投资者出售该股票的买权 合同。,金融理论的发展与金融工程,1896年，美国经济学家欧文费雪提出了关于资产的当前价值等于其未来现金流贴现值之和的思想。1934年，美国投资理论家本杰明格兰罕姆（Benjiamin Graham）的证券分析一书，开创了证券分析史的新纪元。1938年，弗里德里克麦考莱（Frederic
16、k Macaulay）提出“久期”的概念和“利率免疫”的思想。Neumann和Morgenstern 1944年提出 效用理论,金融理论的发展与金融工程,1952年，哈里马柯维茨发表了著名的论文“证券组合分析”，为衡量证券的收益和风险提供了基本思路。1958年，莫迪利安尼（F.Modigliani）默顿米勒(M.H.Miller)提出了现代企业金融资本结构理论的基石MM定理.20世纪60年代，资本资产定价模型（简称CAPM），这一理论与同时期的套利定价模型（APT）标志着现代金融理论走向成熟。,金融理论的发展与金融工程,20世纪70年代，美国经济学家罗伯特默顿（Robert Merton）在金
17、融学的研究中总结和发展了一系列理论，为金融的工程化发展奠定了坚实的数学基础，取得了一系列突破性的成果。1973年，费雪布莱克（Fisher Black）和麦隆舒尔斯（Myron Scholes）成功推导出期权定价的一般模型，为期权在金融工程领域内的广泛应用铺平道路，成为在金融工程化研究领域最具有革命性的里程碑式的成果。,金融理论的发展与金融工程,20世纪80年代，达莱尔达菲（Darrell Duffie）等人在不完全资本市场一般均衡理论方面的经济学研究为金融工程的发展提供了重要的理论支持，将现代金融工程的意义从微观的角度推到宏观的高度。,金融工程与金融理论的关系,金融理论侧重于金融活动中的规律
18、，探讨金融现象背后的规律，回答“是什么、为什么”等问题-what,why金融工程侧重于应用金融理论解决金融活动中出现的问题，回答“应该怎样做”的问题-how,金融经济学的主要内容,投资组合理论资产定价理论 CAPM(capital asset pricing model)ICAPM CCAPM APT SFD(stochastic discount factor)衍生证券的定价市场有效性理论公司金融 公司的资本结构、公司治理结构金融计量,金融工程的主要内容,固定收入证券衍生证券风险管理金融产品的开发与创新,金融学的工程化阶段,恩格尔(Engle)提出的 P阶条件异方差自回归 ARCH(p)模型
19、。在此之后，新一代金融经济学家 开始突破传统的方法论和思维方式。如摒弃风险 与收益呈线性关系的假定,采用非线性的动态定价 模型,甚至尝试放弃风险与收益存在正相关关系的 基本假设条件，提出了具有黑盒子性质的定价核(price kernel)概念。,实现现代金融理论从分析性科学向工程化科学过 渡的主要贡献者则是达莱尔.达菲(Darrell Duffie)等人,他们在不完全市场一般均衡理论方面的经济 学研究为 金融创新和金融工程的发展提供了重要 的理论支持。,金融学的工程化阶段,3.八十年代末期，金融学由分析性科学向工程化,科学转变,海恩.利兰德(Hayne Leland)和马克鲁 宾斯坦(Mark
20、 Rubinstein)开始谈论：,“金融工程新 科学”,4.1988年约翰芬纳蒂给出金融工程的正式定义，但金融工程作为一门独立的学科直到九十年代才得 以确立并获得迅猛发展，其确立的重要标志是1991 年“国际金融工程师学会(IAFE)”的成立。该学会的 宗旨是“界定和培育金融工程这一新兴专业”。,金融工程研究的5个步骤,1、诊断：识别金融问题的实质和根源2、分析：根据当前的体制、技术和金融理论找出解决问题的最佳方案3、生产：生产一种新工具4、定价：确定生产成本和边际收益5、修正：为满足每个客户的特殊需求，对工具进行修正,金融工程师所从事的业务,金融产品的创新：面向公司和金融机构层面如第一份互
21、换、按揭贷款证券、零息票债券等面向零售层面可调利率的按揭贷款、现金管理帐户、可转让提款单帐户（NOW帐户）、退休保险帐户等介入公司财务：开发新的金融工具以确保大规模经营活动所需的资金将一些原有的工具进行组合运用促成兼并与收购：保障兼并收购与杠杆赎买所需资金而引入的垃圾债券和桥式融资,证券及衍生产品的交易：开发具有套利性质或准套利性质的交易策略（如对冲基金）投资与货币管理：开发一些新的投资工具，如“高收益”共同基金、货币市场共同基金、Sweep系统，以及回购协议市场等。风险管理：,金融工程师所从事的业务(续),金融工程师的三种角色,交易方案的制定者（市场参与者）为满足客户需要而构造出方案并将其出
22、售给客户新观念的创造者（创新者）创造新的金融产品与手段钻法律空子者（在法律边缘活动的人）精熟会计和税法。,国际金融工程师协会提供的资料：,金融工程的主要内容为：（1）利率的期限结构；（2）现金流的估值理论；（3）或有索偿权的估值理论；（4）组合理论；（5）资产定价理论；（6）信用风险的估值理论；（7）衍生工具和衍生证券（远期、期货、互换和期权）；（8）混合证券；（9）结构化；（10）全球市场的知识；（11）债券的发行过程；（12）套利等。,5、金融工程师的基础知识,理论知识：包括基础的经济学和金融学理论以及在应用方面的高级金融知识。数学和统计学的技巧建模技巧产品知识会计、税收和法律知识使用计算
23、机相关软件的技巧,金融工程的核心：金融思想,相同的东西因人、因时、因地，其价值是不同的研究对象绝对不能局限在金融本身，可以涉及任何事务，比如气候。交易的对象不一定是好的东西:Goods not all good.金融积木综合分析法,金融工程与风险管理,1.风险的定义：是指结果的任何变化2.风险的衡量：标准偏差（Standard Deviation）3.处理风险的两种方法：1）用确定性来代替不确定性。2）取代和排除不利风险，同时保留有利风险。,金融工程与风险管理,金融工程之前,企业主要有两种风险管理手段：1.资产负债管理；2.保险。而这两种方法都是表内控制法,金融工程对风险管理则是采用的表外控制
24、法，即利用金融市场上各种套期保值工具来达到风险规避的目的,其次，金融工程使得金融决策更加科学化，从而在决策 的初始就可以起到减少和规避风险的作用,首先，金融工程为金融风险管理提供了衍生金融产品这一风险管理工具。,金融工程在金融风险管理中的作用主要体现在 两个方面:,一、金融工程在金融风险管理中的作用,二、金融工程在金融风险管理中的比较优势,(一)资产负债管理法的缺点；,比较优势,资产负债管理法耗用的资金量大,资产负债管理法交易成本高。,资产负债管理法会带来信用风险。,资产负债管理法调整有时滞。,（二）保险的缺点；,一方面,由于保险市场的有效运行中一直存在道德风险和不利选择问题，,另一方面，可投
25、保的风险又具有较为苛刻的选择条件:,风险不是投机性的；,风险必须是偶然性的；,风险必须是意外的；,必须是大量标的均有遭受损失的可能性,（三）金融工程的比较优势,更高的准确性和时效性。,成本优势。,更大的灵活性。,案例思考,假定你是某一外贸公司的经理。你正向美国出口一批货物。计价货币为美元。假定美元对人民币的现行汇率为：$1=￥8.00 收到这笔货款的期限为4个月,图1 人民币对美元汇率风险,8.00,损益,美元对人民币即期汇率,0,图2 人民币对美元远期交易,损益,0,8.00,美元对人民币即期汇率,图3 确定性代替不确定性,8.0,损益,美元对人民币即期汇率,图4 期权交易与风险管理,损益,
26、8,美元对人民币即期汇率,金融工程工具,理论工具:金融资产定价理论等金融工具 现货工具（我国）实体工具 衍生工具,4种主要的衍生金融工具,远期（Forward）期货（Future）期权（Option）互换（Swap）,60,全球场内金融衍生品市场,2008年全球交易所金融衍生品交易量统计（包括期货，期权和期货期权）资料来源：期货业协会(Futures Industry Association),金融工程的基本工具,1）远期合约 远期合约是指交易双方同意在将来某一确定日期，按事先规定的价格，买卖一定数量某种资产的一种协议。应用远期合约，可以锁定购买或出售商品的未来价格。每一种远期合约都是唯一的（
27、客户定做），而且不必要在交易所交易。,工具（2）,2）期货合约 含义：期货合约是指交易双方签定的同意在将来某一确定日期，按事先规定的价格，买卖某种资产的一种标准化合约。期货合约是一种标准化合约，关于交易量和交割时间等都已标准化，而且在交易所交易，没有交割风险。期货交易的主要功能是：价格发现功能；套期保值功能；可利用期货交易消除不确定性；期货的分类：商品期货、金融期货（外汇期货、利率期货、股指期货）,工具（3）,3）期权 含义：期权合约是一种赋予期权购买者在规定的有效期内以规定的价格买入或卖出一定数量某种资产权利的合约。期权的基本类型：看涨期权与看跌期权。看涨期权，又称为买权；看跌期权，又称为卖
28、权；当期权的买方要求执行期权时，期权的卖方必须执行期权。期权买卖的权利与义务 期权买方可以做以下三件事之一用于平仓（了结头寸）：卖出期权；让期权过期，即放弃期权的执行；执行期权；当执行期权可赢利时，才执行期权。,工具（3）,3）期权期权买卖的权利与义务 期权卖方可以做以下三件事之一用于平仓（了结头寸）：买回期权；其他两种方法取决于期权买方的行为：如果期权买方让期权过期，则期权卖方亦放弃期权的执行；如果期权买方执行期权，那么期权卖方必须按期权条款执行期权。期权买方只有权利而无义务，即期权买方可以根据实际情况决定是否执行期权；期权卖方只有义务而无权利，即期权卖方只有义务执行期权，而不能决定是否执行
29、期权。,工具（4）,4）互换 含义：互换合约有关双方或三方约定在将来某段时期内交换一系列现金流的一种协议。产生交换的原因是双方对利率或汇率变化方向或幅度的看法不一致。基本类型：利率互换与外汇互换。例如，利率互换中，交易的一方（固定利率支付者），同意定期支付固定利息给另一方（浮动利率支付者），支付的固定利息，交易双方在交易时都知道；作为交换，浮动利率支付者，支付浮动利息给第一方，浮动利息是根据短期利率指数而变化的。利息的支付是根据名义金额进行的，名义金额在互换时不交换。,金融工程的基本方法,1、现金流复制方法（包括正向和逆向复制）(1)基本含义：具有相同现金流的两种资产具有相同的价值。如果它们的
30、价值不同，则出现套利机会。套利是指不需要任何现金投入即可获得无风险收益的交易策略。如：一个价格为0，而绝对有正盈利的组合，或有负的价格而有非负盈利的组合等。（2）主要用途 金融资产定价和套期保值、套利等机会的发现。其基本原理是无套利定价原理。（3）无套利定价原理 无套利定价原理是指在金融市场上，不存在套利机会。此原理意味着：两个具有相同盈亏的证券组合，应具有相同的价格。即现金流复制方法；如果违反此原则，则必定出现套利机会。,现金流复制方法（2）,（4）定价方法 构建两个投资组合，一个为待定价的资产，一个为已知的组合，若它们的终值相等（现金流相等），则现值一定相等。例：无收益资产远期（期货）合约
31、的定价,现金流复制方法定价实例,构建如下两个组合：组合A：一份远期合约多头（f），一笔数额为Ke-r(T-t)的现金组合B：一单位标的资产 在T时刻，两种组合都等于1单位标的资产，这两种组合在t时刻的价值相等，即：f+Ke-r(T-t)=S f=S-Ke-r(T-t),“搭积木”方法,（1）含义：是应用各种金融工具（积木），构建一个证券组合，形成一个新的结构，以解决企业的金融问题。它主要用于复杂证券组合的设计和金融风险的管理。积木分析法主要是应用图形来分析收益、风险关系以及金融工具之间的组合、分解关系（2）主要积木（6种）资产（期货、远期）的多头与空头；资产看涨期权的多头与空头；资产看跌期权的
32、多头与空头；,“搭积木”方法实例（1）,相同标的物的看涨期权多头与看跌期权空头之和为标的物本身（标的资产可以分解成其看涨期权多头与看跌期权空头之和）+=,“搭积木”方法实例（2）,标的资产多头与其看跌期权多头之和为其看涨期权多（买入资产的同时，再买入看跌期权，相当与买入一个看涨期权）+=,金融工程面临的挑战,B.CAPM模型的奠基人之一 法玛(Fama)宣布不再支持该理论模型。,C.1998年，由几名精通金融理论的诺贝尔经济学奖获得者经营的美国长期资本公司竟然破产倒闭了,理论的正确性和有效性从而受到了前所未有的质疑。,A.理查德罗尔(Richard Roll)对CAPM提出了几点批评，这几点批
33、评就是著名的“罗尔批评”。,(一)假设条件理想化；,（二）技术工具数学化；,假设条件描述了一个理想的均衡市场,理性人假设,理性人追求效用最大化。,依赖严格假设的数学推理并不一定能够取得令人满意的、符合现实的结论。,（三）金融产品虚拟化；,（四）决策过程简单化。,金融工程面临的主要挑战,金融工程的发展趋势,准确性,创新性,新的研究领域,如何建立一个模型来描述市场的参与者根据各 自的不完全信息做出决策，以弥补传统理论对 决策过程的忽视；,在现有的均衡定价模型存在缺陷的情况下，如何建立一个非均衡的市场模型和定价理论；,（一）金融工程理论研究的发展趋势,（二）金融工程实务发展趋势,拓展化,产品化和市场化,如何对金融工程产品的风险进行估测，如何对 金融工程产品进行准确定价。,如何通过对金融数据的实时处理来发现大投资 者对市场的操纵和内幕交易，如何建立一个风险 监控体系来预警和防范全球性的金融市场失控
