（国民经济学专业论文）基于神经网络的人民币美元汇率预测与风险规避.pdf

内容摘要 近年来，由于我国经济高速增长、出口不断增加等原因，人民币遭受了空前 的升值压力。2 0 0 5 年，国家对人民币汇率形成机制做出重大改革。7 月2 1 日， 美元对人民币交易价格当即调整为l 美元兑8 1 l 元人民币，升值2 ，并将每日 汇率波动幅度扩大到3 。至今，人民币汇率一直呈现上升趋势，从8 1 1 一路升 至7 7 3 。人民币汇率的预期走势已经成为全世界关注的热点问题，对各国的政 治、金融、贸易、生活等各方面都产生巨大的影响。同时，人民币汇率的不断波 动对我国从事国际业务往来的企业所带来的风险也随之增加。因此，如何科学预 测人民币汇率走势，并以此为参考采取相应的风险规避措施已经成为了全球的焦 点。 本文以经典的购买力平价理论为基础，根据汇率与宏观经济变量的非线性关 系，以人工神经网络模型为主要工具，对人民币短期汇率进行预测，并通过与常 用的随机游走模型的比较展示神经网络模型预测的优势；并根据我国汇率制度的 具体情况讨论几种主要的汇率风险规避措施。 本文的结构如下：第一章简要介绍几种主要的汇率决定理论；第二章概括汇 率预测的主要内容和方法；第三章简要阐述人工神经网络模型的理论依据、可行 性及存在的问题；第四章以购买力平价理论为基础，对我国近5 年来的人民币汇 率月度数据建模；第五章讨论了人民币汇率波动风险的主要规避方法。 关键字：汇率预测；神经网络：风险规避 a b s t r a c t r e c e n t l y , w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fo u re c o n o m y , y e a r - o n - y e a re x p a n s i o n o f f a v o r a b l eb a l a n c ea n dt h ei n c r e a s eo fe x p o r t ，r m bi su n d e r g o i n gt h eu n p r e c e d e n t e d p r e s s u r eo fa p p r e c i a t i o n i n2 0 0 5 ，j u l yt h e2 1s t ，t h ep e o p l e sb a n ko fc h i n ac a r r i e d o u tt h er e f o r mo ft h er m b e x c h a n g er a t ew h i c ha p p r e c i a t e d2 i m m e d i a t e l y a n dt h e d a l l yc h a n g er a n g eh a se n l a r g e dt o3 f r o mt h e nt on o w , r m b h a ss h o w nt h e a p p r e c i a t i o nt r e n da l lt h et i m e ，f r o m8 11t o7 7 3 t h ei s s u eo fr m be x c h a n g er a t eh a s b e c o m et h ef o c u so ft h ew o r l d sa t t e n t i o n , i th a sa f f e c t e dt h ew h o l ew o r l do na l l a s p e c t s ，s u c ha sp o l i t i c s ，f i n a n c e ，t r a d e ，l i f ea n d s oo n a tt h es a m et i m e ，t h ef l o a to f t h er m b e x c h a n g er a t eh a si n c r e a s e dt h er i s kt ot h ed o m e s t i ce n t e r p r i s e sw h i c h d e a l w i t ht h ei n t e m a t i o n a lb u s i n e s s s oh o wt of o r e c a s tt h er m be x c h a n g er a t ei nt h e s c i e n t i f i cw a ya n dh o wt oa d o p tt h ep r o p e ra e p st oa v o i dt h ef l o a t i n gr i s k ，h a v e b e c o m eo n eo ft h em o s ti m p o r t a n tp r o b l e m si nt h ew o r l d i nt h i sp a p e r , w eu s et h en e u r a ln e t w o r km e t h o da st h em a i n l yi n s t r u m e n tt o e s t a b l i s ht h e f o r e c a s tm o d e lo nt h er m be x c h a n g er a t e ，w h i c hi sb a s i n go nt h e p u r c h a s i n gp o w e rp a rv a l u et h e o r ya n da c c o r d i n gt ot h en o n l i n e a rr e l a t i o n si nt h e e x c h a n g er a t ea n dm i c r oe c o n o m i c a lv a r i a b l e s f r o mt h ec o m p a r i s o no ft h en e u r a l n e t w o r ka n dt h er a d o m w a l k i n gm o d e l t os h o wt h ea d v a n t a g eo ft h ef h s to n e i nt h e e n d ，a c c o r d i n gt ot h er m be x c h a n g er a t ep r i n c i p l e ，d i s c u s ss o m ei m p o r t a n tm e t h o d s o nk e e p i n ga w a yf r o mt h ef l o a t i n gr i s k t h es t r u c t u r eo ft h i st e x t ：i nt h ef i r s tc h a p t e rw em a i n l yi n t r o d u c es o m ei m p o r t a n t d e t e r m i n a t et h e o r i e so nt h ee x c h a n g er a t e ；i nt h es e c o n dc h a p t e rw eg e n e r a l i z et h e i m p o r t a n tc o n t a c t sa n dm e t h o d so nt h ee x c h a n g er a t ef o r e c a s t ；i nt h et b i r dc h a p t e rw e e x p a t i a t et h em a i n l yt h e o r i e so ft h en e u r a ln e t w o r km o d e l ，f e a s i b i l i t ya n dt h e s h o r t a g e ；i nt h ef o r d lc h a p t e rw ee s t a b l i s ht h en e u r a ln e t w o r km o d e l o nt h er m b e x c h a n g er a t e ( m o n t h l yd a t af r o m2 0 0 2t o2 0 0 6 ) ，w h i c hb a s e so nt h ep u r c h a s i n g p o w e rp a rv a l u et h e o r y , t of o r e c a s tt h es h o r t - t e r me x c h a n g er a t ea n dc o m p a r e 、航t l lt h e r a n d o mw a l k i n gm o d e l ；i nt h ef i f t hc h a p t e r , w em a i n l yd i s c u s ss o m ei m p o r t a n ts t e p s o nt h ee l u s i o no ft h er m b e x c h a n g er a t e k e yw o r d s ：f o r e c a s to ft h ee x c h a n g er a t e ；n e u r a ln e t w o r k ；硒s ke l u s i o n 厦门大学学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成 果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在 文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利 和责任。 声明人( 签名) ：泵友彬 知叼年多月 日 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦 门大学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸 质版和电子版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允 许论文进入学校图书馆被查阅，有权将学位论文的内容编入有关 数据库进行检索，有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密 的学位论文在解密后适用本规定。 本学位论文属于 1 、保密() ，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密( ) ( 请在以上相应括号内打“4 ) 作者签名： 导师签名： 叶年妒日 年，月弓7 日 期 期 日 日 v 子 声玎 嘭中 旅防 第一章汇率决定的主要理论 第一章汇率决定的主要理论 传统的汇率决定理论主要从宏观基本因素，如相对货币供应量、利率、物价 水平、经济增长、内外资产的替代性和均衡价格的调整速度等，来解释汇率的决 定和波动。在对这些因素进行分析的过程中，形成了以商品贸易为主的流量模型 和以资产交换为主的存量模型，前者如早期的购买力平价说、汇率决定的国际收 支说，后者如2 0 世纪7 0 年代中期兴起的资产市场分析法，包括弹性价格的货币模 型、粘性价格货币模型、货币替代模型和资产组合平衡模型等。然而现实经济中， 却很难运用这些传统理论来预测国际金融市场汇率的走势，大量的实证检验结果 也表明，传统汇率理论的解释能力十分低下，尤其对短期内的汇率变化，预测能力 甚至连简单的随机游走模型都不如。 第一节现代汇率决定理论综述 现代汇率决定理论的研究，普遍被认为是从瑞典经济学家c a s s e l 提出的购 买力平价理论开始的。 1 32 0 世纪7 0 年代布雷顿森林货币体系解体前，汇率理 论的核心一直是购买力平价理论。该理论是以一价定律为基础，认为两种货币的 汇率取决于各自对商品的购买力。这种汇率决定理论是从商品市场的角度去考虑 汇率决定问题的，并且建立在一些严格的前提假设之上，如完全竞争的市场、完 全信息( 完全预期) 、各国在市场上都遵从小国模型的运行规律等等。但是这些 严格的古典假设并不完全符合实际。其后，研究人员从其他的角度对汇率问题进 行了深入的研究。 2 1 研究的方向从流量分析转向存量分析，从商品市场分析变 为侧重于资产市场分析，带有鲜明的时代需求特征。 随着国际资本流动的不断增强，外汇的需求不仅来自于商品市场，而且也来 自于资产市场，汇率在这里被看作是资产的价格。这方面的模型主要包括货币模 型、资产组合平衡模型等等。这些模型认为汇率是由宏观经济基本因素如货币供 给、利率、实际收入等决定的，都属于宏观经济模型。有些宏观经济模型将商品 市场、资产市场的因素融入到模型中，对汇率的决定因素和机理进行了深入分析 并取得了一定的成果，但是这些模型都无法解释目前的外汇市场大幅度的波动问 基于神经网络的人民币美元汇率预测与风险规避 题，对短期和中期的汇率无法得到满意的解释，汇率的新闻模型虽然在有效市场 和理性预期的框架下试图去应用宏观基本因素预期之外的因素解释汇率大幅度 的波动问题，但是也没有取得令人满意的结果。 人们逐渐发现宏观经济的基本因素在汇率的解释问题上所包含的信息有限， 转而向微观领域中寻找新的思路。汇率决定的微观模型放宽了宏观模型的一些假 设条件，在模型中引入了微观结构变量，如指令流和价差等，这些理论和分析方 法开拓了人们的视野，但是要做到真正揭示汇率的变动规律还有相当遥远的路 程。 第二节汇率决定主要理论 汇率决定理论是国际金融理论的核心之一，随着经济背景和经济学基础理论 的演变经历了不同的发展，主要经历了国际借贷说、购买力平价说、汇兑心理说、 国际收支说和资产市场说几个阶段。在这几个阶段中，购买力评价理论、利率决 定理论、国际收支理论与资产组合理论等占主要地位。 一、购买力平价理论 ( 一) 购买力平价理论的主要内容 3 4 购买力平价理论( p u r c h a s i n gp o w e rp a r i t y ) ，是瑞典经济学家c a s s e l 于1 9 2 2 年提出，并在1 9 1 4 年以后的货币与外汇一书中完整地阐明购买力平 价学说的理论体系。该学说认为一国货币对外币汇率主要是由两国货币在其本国 所具有的购买力决定的，两种货币购买力之比决定了两国货币的兑换比率。换句 话说，就是任何国家的货币都是按照它们各自所代表的价值进行交换的，而货币 的价值是由这种货币的购买力决定的。用公式表示为 s = ；( 1 - 2 _ 1 ) 上式称为绝对购买力平价。 5 它表明汇率是一个取决于两国相对价格的名 义变量，当本国的价格水平相对上升时，本币购买力相对下降，即本币贬值，汇 率就下跌，相反当本国的价格水平相对下降时，本币购买力相对上升，即本币升 值，则汇率就上升。这就是购买力平价所揭示的汇率与货币相对购买力或相对价 格水平之间的经济关系。 2 第一章汇率决定的主要理论 值得注意的是购买力平价隐含下列假设条件：( 1 ) 市场完全竞争，商品价格 呈完全弹性，市场一切要素之变化均能及时反映到商品价格的变化之中；( 2 ) 本 国和外国的价格体系完全相同；( 3 ) 不考虑运输成本、保险及关税等交易费用。 由此可见，购买力平价理论的假设条件相当苛刻。 除了绝对购买力平价外，c a s s e l 还提出了相对购买力平价的概念。首先， 确定一个基期，设基期的汇率水平为s 。，则相对购买力平价可以表示为 s = ；& ( 1 - 2 _ 2 ) 另外，应该说明的是，虽然c a s s e l 认为汇率水平和变动趋势的基础是购买 力平价，但他并未排除其他因素对汇率的影响。他承认其他变量和随机因素的作 用也会影响现实的汇率水平，但认为购买力平价是汇率最重要的决定因素。 ( 二) 6 近期购买力平价理论的表现形式 上世纪9 0 年代以来，随着计量经济学的发展和数据样本的增加，西方经济 学界对于购买力平价的应用研究又逐渐升温，研究的内容也极大突破了传统的购 买力平价理论，人们对于购买力平价的看法似乎从完全否定的极端走向了完全肯 定的极端。 考虑相对购买力平价形式，对1 - 2 - 2 式取对数后，变换得： 一只+ 只= s o ( 1 2 3 ) 考虑到运输成本等交易费用和物价指数存在误差等因素，可允许等式右边任 意一个固定常数，可以不等于基期名义汇率。在2 0 世纪7 0 年代和8 0 年代早期， 人们在检验购买力平价的时候没有考虑汇率水平和价格水平的平稳性质。近来， 越来越多的人倾向于进一步放松上述条件，变为检验单变量吼的平稳性： 吼= 墨一只+ 易 ( 1 2 4 ) 虽然方程( 1 - 2 - 4 ) 与传统理论有所不同，但是由于它一方面要求国内、国外的 价格指数对称，另一方面要求国内外相对价格与汇率成比例，仍然是一种较为严 格的购买力平价形式，没有完全脱离传统购买力平价理论。在上面的形式中，g | 实际上就是实际汇率，如果实际汇率服从随机游动，那么长期购买力平价不能成 国购买力平价作为汇率决定理论具有相当重要的地位，表现在它往往是其他汇率理论中的一个重要假 设。例如，以价格自由浮动为特征的货模型( f l e x i b l e p r i c e - - m o n e t a r ym o d e l ) ，假设购买力平价在短期内 是成立的，而以价格粘性为特征的货币模型( s t i c k ym o n e t a r ym o d e l ) 则假设购买力平价为一长期均衡条件 基于神经网络的人民币，美元汇率预测与风险规避 立。 随着计量经济学技术的发展，协整技术目前也被应用于购买力平价理论的研 究和检验中。 7 协整分析是为了检验经济变量之间是否存在长期的均衡关系， 用协整技术检验购买力平价时，仅要求检验墨、p t 、p t 的线性组合是否平稳。 下面介绍的是基于这种思想的购买力平价的两变量形式和三变量形式。 购买力平价的两变量形式可以表示为： = 口+ ( 只- p t ) ( 1 2 5 ) 这种形式实质上是要检验名义汇率变量与两国通货膨胀率之差变量之间是 否存在着某种稳定的线性关系，因此可以称之为购买力平价的两变量表示形式。 这种形式不再要求国内外相对价格与汇率变动成比例，而只限定国内、国外物价 指数相对称，在条件上与单变量形式相比又进一步放松。 购买力平价的三变量形式可以表示为： = 口+ 屈b 一属西 ( 1 2 6 ) 它实质上是要检验名义汇率、国内物价指数、国外物价指数三个变量之间是 否存在稳定的线性关系，因此称之为购买力平价的三变量表示形式。这种形式既 不要求国内外相对价格与汇率变动成比例，也不限定国内外物价指数对称，因此 最为宽松。 ( 三) 购买力平价理论的缺陷 l 、忽略了国际资本流动的存在及其对汇率的影响。 2 、它忽视了非贸易品的存在及其影响。 3 、忽略了贸易成本和贸易壁垒对国际商品套购所产生的制约。 4 、在计算购买力平价时，编制各国物价指数在方法、范围、基期选择等方 面存在着诸多技术性困难。 ( 四) 小结 在总体来看，购买力平价理论揭示了汇率长期变动的根本原因，在分析汇率 的长期变动上，至今仍然具有很强的生命力。关于购买力平价理论的研究还远远 没有结束，购买力平价理论作为2 0 世纪最有影响的汇率理论，有待于人们通过 不懈的努力去加以分析和验证。 4 第一章汇率决定的主要理论 二、利率平价理论 利率平价说说明了汇率与利率之间的关系，而汇率与利率之间的关系则通过 国际资金套利来实现，反映了国际资本流动对于汇率决定的作用。 8 凯恩斯最初提出利率平价说时，主要用以说明远期差价的决定。后来， 艾因齐格又补充提出了利率平价说的“互交原理，揭示了即期汇率、远期汇率、 利率、国际资本流动之间的相互影响。利率平价理论主要包括：抛补利率平价理 论、非抛补利率平价理论。 ( 一) 抛补利率平价理论 1 、抛补利率平价理论的主要内容 所谓抛补利率平价理论，即远期差价是由各国利率差异决定的，并且高利率 货币在外汇市场上表现为贴水，低利率货币在外汇市场上表现为升水。 公式：p ( 1 + i f ) = p + p 宰i f = i d i f 或者p i d i f ( 卜2 7 ) 该式表明，远期升水率等于国内外利差。 5 0 年代，艾因齐格提出了所谓的“互交原理 ，指出套利性资金活动不仅会 影响汇率也会改变各国利率。抛补利率平价理论说明的不仅仅是远期差价的决 定，也揭示了通过套利性资金活动，各国利率、远期汇率、即期汇率之间的相互 影响。 2 、抛补利率平价理论的缺陷： 第一，抛补利率平价理论没有考虑交易成本。 第二，抛补利率平价理论假定资金在国际间具有高度的流动性( p e r f e c t m o b i l i t y ) 但事实上，只有少数发达国家才存在完善的远期外汇市场。 第三，理论还假定套利资金规模是无限的，套利者能不断进行抛补套利，直 到利率平价成立。但能够用于抛补套利的资金往往是有限的。 ( 二) 非抛补利率平价理论 所谓非抛补利率平价理论，即对非抛补套利者而言，持有本币资产的预期收 益率同样是本币的利息率( r 。) ，但持有外币资产所获取的预期收益率不再是外币 利息率( r ，) 加远期外币升水率( p ) ，而是外币利息率加汇率上升率( 瓢e ) ； 或者，i d i f + ne 。 与抛补利率平价理论相比，非抛补利率平价理论还存在一个严格的假设：非 5 基于神经网络的人民币，美元汇率预测与风险规避 抛补套利者为风险中立者。 ( - - ) 利率平价理论的应用 将抛补利率平价理论与非抛补利率平价理论结合起来，还可以揭示出一个重 要的命题： 9 远期汇率是未来即期汇率的无偏预测e f = e ( e s ) 。 如果投资者是厌恶风险的，那么，远期汇率是未来即期汇率的有偏预测 ( b i a s e dp r e d i c t o r ) 。在这种情况下，e ( e s ) 一e f 可以看成是对风险补贴的衡量。 1 、即期汇率的决定 根据：i i + 。 可以得到，当前的汇率水平与汇率预期、外国利率成正比，与本国利率成反 比。 该公式还可以用来引证“预期能自我实现 的作用。就是说，一种资产的价 格，反映了市场对该种资产价值的评价。 2 、远期汇率的决定 远期外汇汇率决定于远期外汇的供给和需求。远期外汇交易的参与者主要有 三类：投机者、抛补套利者和进出口商。 现代远期汇率决定理论认为，正是他们的投机和保值行为共同决定着远期汇 率的水平。 三、国际收支理论 ( 一) 1 0 1 1 国际收支理论的主要内容 国际收支说的倡导者认为，在分析汇率决定时，可以从两方面对国际借贷说 加以修正和改进。 一是将国际资本流动纳入汇率决定的分析。 二是进一步应用贸易收支和国际资本流动的有关理论分析来探讨深层的汇 率决定因素。 ( 二) 国际收支理论的基本模型及假设 l 、假定只存在两个国家：本国和外国； 2 、外汇需求： 均衡的汇率是使外汇市场上外汇供给和需求流量保持平衡的汇率。对外汇的 6 第一章汇率决定的主要理论 需求产生于本国对外国商品劳务和外币资产的需求，进口支出和资金外流构成了 外汇需求。外汇需求是汇率、本国国民收入、国内外物价水平、国内外利率和汇 率预期的函数。 3 、外汇供给： 对外汇的供给产生于外国对本国商品劳务和本币资产的需求，本国的出口收 入和资金内流形成了外汇供给。外汇供给是汇率值、外国国民收入、国内外物价 水平、国内外利率和汇率预期的函数。 4 、外汇供给与外汇需求的不同点： ( 1 ) 出口是外国而不是本国国民收入的函数； ( 2 ) 除汇率外的其它各种变量对外汇供给的作用方向正好与对外汇需求的作 用方向相反； ( 3 ) 外汇汇率上升可能带来外汇供给的增加，也可能会造成外汇供给的减少。 四、资产组合平衡理论 ( 一) 资产组合理论的中心论点 理性的投资者会将其拥有的财富，按照收益与风险的权衡，配置于各种可供 选择的资产上。 ( - - ) 资产组合理论的基本模型 资产组合理论的基本模型为：w = m + 以+ p 0 式中，w 、m 、m 、口、 e 分别表示私人部门持有的财富净额、本国货币、本国证券、汇率( 以本币表 示的外币价格) 和国外资产。 需要进一步说明的是，私人部门持有的各种资产形式是以其净资产额( 资产 与负债的差额) 来表示的。进一步来看，肘是中央银行通过向私人部门买卖 和，来控制的。 其中，各种资产的比例应与本身的预期收益率成正比，与其他替代性资产的 预期收益率成反比。 m = a ( i ，i i ，耽) n 口= f l ( i ，i f ，就) 形 晖= y ( i ，f 厂，肥) 口+ + 厂= 1 ( 1 2 8 ) 7 苎三塑丝堕竺箜垦重! 萎垄笙奎堡型皇垦堕塑望 - _ _ - _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ - - - _ _ _ _ _ _ _ - - _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ l _ _ _ 一一一 汇率的变动通过影响私人部门对财富的重新估价( 因为汇率的变动影响以本 国货币表示的国外资产额) ，起着平衡资产供求存量的作用。均衡汇率正是使私 人部门意愿持有现有国内外各种资产存量的汇率水平。 8 第二章汇率预测的主要理论 第二章汇率预测的主要理论 所谓汇率预测，即在基于规范的数据分析程序的基础上，通过科学的方法， 对未来汇率的走势进行估计。 1 2 2 0 0 5 年7 月2 1 日，中国政府宣布改变人民币汇 率形成的已有机制，同时对人民币与美元的汇率做了一次性2 的重新估值。至此 人民币开始如世界许多货币一样波动。但在过去一年多里，人民币总趋势是升值， 这又与其他货币不同。而此时，人们关注的焦点自然是，未来人民币汇率将如何 波动。 第一节汇率预测理论的主要内容 随着现代经济活动国际化和国际经济一体化、国际贸易持续增长及资金调拨 技术的迅速发展，汇率在国际经济中已具有越来越重要的地位。在浮动汇率制度 下，汇率的波动以幅度大、变化突然、波动频繁为特征。 1 3 汇率变动对经济领 域会产生广泛的影响，它不仅影响一国经济的对内均衡，也决定了一国经济的对 外均衡。因此，了解汇率的动态行为特征并对汇率变化进行准确预测，对于一国 宏观经济研究具有非常重要意义。 随着我国世界地位的提高，人民币汇率也成为世界经济界日益关注的焦点之 一。 1 4 建国后，我国一直采用的是固定汇率制度，汇率体制僵化而缺乏弹性一 直到1 9 7 8 年8 月，国家才开始进行汇率制度改革，逐渐发展到现在的以市场供 求为基础，参考一篮子货币定价，实行有管理的浮动汇率制度。在实行汇率体制 改革的头几年里，人民币汇率仍然积累了一定的升幅，而且，汇率决定机制走向 市场化是必然的，因此探讨人民币汇率的预测是十分必要的。 一、汇率预测的形式 15 汇率预测通常采取下列三种形式： ( 一) 事件时间进度的预测，这种形式是要预测出事件的时间进度。这种预 测主要与固定汇率有关，它能对固定汇率条件下货币的升值、贬值做出更精确的 预测，欧洲货币组织的汇率安排就采取这一形式。而对这些安排时间进度的预测 就是事件时间预测的事例。 9 基于神经网络的人民币，美元汇率预测与风险规避 ( 二) 预测事件的结果。例如e m s 汇率安排，这种汇率预测形式关注的是调 整过程中实际发生的时间：哪种货币要贬值，哪种货币要升值，究竟变动多少等 等问题。 ( 三) 时间序列预测。时间序列是有固定时间间隔的值的次序排列。假设s 是即期汇率，t 是当前时间，则即时汇率的时间序列是s 。，s z ，s 。，s 。+ t ， s 。h 。假如在t 时，想预测t + n 时的汇率，那么1 3 就是预测的时间界限范围。有 时一个处理汇率单变量时间序列的模型被称为一个时间序列模型，而处理多变量 时间序列的模型则称为经济计量模型。 二、汇率预测的分类 ( 一) 微观经济与宏观经济预测 微观经济预测主要指对一个公司或部门的具体变量的预测( 例如，汽车销售 额或者马铃薯的价格) ；而宏观经济预测是关于宏观经济变量的预测，例如汇率。 因而，汇率预测是宏观经济预测。当结构性扰动出现时，宏观经济预测的一个问 题就暴露出来，例如原油价格的显著变化、物价飞涨及政策的变动。这个问题使 得把由预测模型产生的预测和预测者的判断综合起来极其必要，也就是说要通过 预测者的判断来修正原始预测。 ( 二) 点预测与区间预测 点预测指的是其单个预测值都通过每个时间点来获得，而区间预测则提供了 一个区间范围预测值就可能落在这个范围内。区间预测可通过计算点预测附近一 至两个标准差的置信区间来获得。另外，当预测者在信息集基础上得出点预测时， 区间预测就可以自动生成。 ( 三) 数量预测与判断性预测 数量( 或科学) 预测是在某些正规模型基础上做出的。这种预测不涉及人为 的判断，而是在一系列不同精确程度数据处理的机械步骤上做出的。判断性( 或 定性) 预测不要求有相关的信息和数据处理。尽管这种判断必然会涉及到对历史 数据的处理，但这种预测完全是根据预测者的判断或直觉做出的。 对于汇率预测而言，时间序列预测主要是数量预测，而事件时间进程预测和 事件结果预测通常都是判断性预测。在预测中，通常综合运用这两种方法，例如， 一个经济计量模型可能做出一个预测，显示在未来3 个月人民币对美元升值2 。 1 0 第二章汇率预测的主要理论 根据以前类似事件的判断，预测者可能有充分的理由相信这个预测有些夸大，于 是决定把对人民币升值率的预测降低一半，到1 左右。 ( 四) 事后预测与事前预测 样本内预测通常被用来预言样本期间内基本变量( 汇率) 的值，而在此期间 内模型被估计出来；样本外预测则恰恰相反，因而样本外预测可能是事后预测也 可能是事前预测。在事后预测中，预测期间内因变量和解释变量的观测值是已知 的，因此事后预测是非条件预测；事前预测通常是条件预测，也就是说它要视未 来解释变量的值而定。例如，一个简单的汇率预测模型规定预测完全取决于由政 策确定的关键利率的值。如果一国货币当局把利率固定在预先通告的水平上，那 么他的值就是确定可知的，那么这个值就可以在事前预测基础上预测汇率。 ( 五) 短期预测与长期预测 汇率预测可能是短期预测也可能是长期预测。短期经营需要有短期汇率预 测，例如货币的投资和融资决策。而外国直接投资就需要长期汇率预测，例如在 国外建立分公司等。汇率预测大体上分为以下四类： l 、即时预测，即预测不到一个月时间的汇率变动； 2 、短期预测，即预测一到三个月内的汇率变动； 3 、中期预测，即预测三个月至两年的汇率变动： 4 、长期预测，即预测两年内及以后的汇率变动。 第二节汇率预测的分析及评价方法 在国际金融界，传统的汇率模型预测方法一般分为两大类，基本分析法 ( f u n d a m e n ta p p r o a c h ) 和技术分析法( t e c h n i c a la p p r o a c h ) ；传统的汇率预测的 评价方法也可分为两大类，即经济评价和技术评价。 一、汇率预测的分析方法 1 6 基本分析法是指通过对影响汇率的基本因素( 即消费、投资、储蓄、贸 易、货币供应、通货膨胀率、生产率、民意调查以及股票价格等) 进行分析，确 定货币之间的合理比率。技术分析法是指在总结过去价格( 可能只包括即期汇率 和远期汇率) 变动资料的基础上运用技术模型预测汇率的未来走势。 ( 一) 基本分析方法 基于神经网络的人民币美元汇率预测与风险规避 基本分析方法是根据汇率的决定模型对汇率进行预测的。由于这些汇率的决 定模型基本上都是宏观模型，涉及的变量都是与宏观经济基本面相关的。如货币 供给、收入、利率、经常账户余额等。因此，这种方法被称为基本分析法。 从长期来看，对汇率预测目的在于得到一种货币的长期均衡价值趋势。由于 汇率的短期波动中充满了随机因素，只有把握了汇率变动的长期趋势，才能够有 效地过滤掉这些噪声。同时，了解汇率的长期均衡价值，有助于评估任何时点汇 率波动偏离长期均衡的程度。目前对长期均衡汇率预测的基本方法不外乎购买力 平价方法和内外平衡法。购买力平价理论认为，汇率是由两国货币各自的购买力 水平决定，长期名义汇率随国内外物价差距的变化而调整。但是购买力平价无法 正确预测中、短期的汇率，对其长期的结果也存在严重分歧。因而，经济学者将 内外部均衡法作为一种替代方案。汇率的内外部均衡理论认为均衡汇率同时取决 于一国的内部均衡和外部均衡。所谓的内部均衡是指国内经济已达到充分就业的 状态，而外部均衡是指没有经常账户的顺差和逆差。 而汇率中期预测上，基本分析方法一般采用本文在第一章讨论的一些其他宏 观汇率决定模型。这些模型都是建立在不同的假设基础之上，从不同的角度分析 汇率的决定因素和决定的途径。这些模型的一个共同特点是认为汇率是由基本宏 观经济变量决定的，汇率的波动是由于宏观经济变量的波动所导致的。 目前最为普遍的看法是，汇率的决定模型或许能够解释汇率的长期走势，但 是对短、中期的汇率波动却不适用。实证研究甚至发现，传统的基本分析模型对 汇率中期和短期的预测能力往往不如简单的随机游动模型。 ( 二) 技术分析方法 技术分析法主要是根据汇率的历史数据对汇率进行预测。主要有图表分析 法，过滤器法则和时间序列模型等方法。技术分析方法是以预测市场价格的未来 变化趋势为目的，以市场行为的图形、图表、形态、指标为手段，使用数学、统 计学等理论对市场行为所进行的分析研究。技术分析的研究对象就是外汇市场的 价格和交易量。采用自回归等方法建立时间序列模型进行预测也是技术分析法中 的重要内容。 近年来，由于新的计量工具不断的应用，使得时间序列分析在汇率的预测中 占据了相当重要的位置。技术分析方法是建立在对市场的三个假设基础上的( 涂 1 2 第二章汇率预测的主要理论 永红，2 0 0 4 ) 。这三个假设是市场行为涵盖了一切信息：汇率的变化具有一定的趋 势：历史是可以重复的。 1 7 技术分析法常用的图形有线型图、柱状图、烛行图 等。常用的指标有移动平均线、市场导向指数、布历加通道( b o l l i n g e rb a n d ) 、 相对强弱指数( r s i ) 、随机指数( k d ) 、汇聚分散移动平均数( m a c d ) 等。 与基本分析方法不同的是，技术分析方法更看重短期市场价格的趋势，重视 买卖双方对目前价格的心理反应及冲动，并以此为依据进行汇率预测，不必耐心 等候各种经济、政治因素的变动。这是技术分析法的优势所在。该方法的局限性 表现在：技术分析方法只能帮助分析人员判断汇率的趋势和方向，不能捕捉到汇 率的变化量；它的分析是基于当时市场客观形势保持不变的假设，如果形势发生 突然变化，预测将会出现大的偏差：技术分析具有较强烈的主观性，其预测效果 和准确性往往因人而异。 近年来汇率预测技术分析方法得到了蓬勃发展，很大一部分原因就是由于传 统的基本分析模型的不足。但是由于汇率本身具有的特性，使得技术分析方法在 预测汇率问题上的精度不高，也没有取得令人满意的结果。 二、汇率预测的评价方法 汇率预测的评价方法也可分为两大类，即经济评价和技术评价。所谓经济评 价是指对不同预测方法的投资结果进行成本收益分析；而技术评价是指将不同预 测方法的预测均方误差( m s e ) 与简单的随机游动模型的m s e 进行比较。从技术评价 的观点来看显然m s e 越小的预测方法越好。从目前来看，广义的条件异方差 ( g a r c h ) 模型、非线性误差修正模型、混沌、人工神经网络、小波以及遗传算法 等非线性方法是汇率预测的发展方向，特别是神经网络模型，由于其结合了线形 与非线形两种预测模式近年来被广泛使用。 本文主要分析购买力平价线形模型以及基于购买力平价理论的神经网络非 线性模型，并以2 0 0 2 2 0 0 6 年人民币汇率、中国与美国的消费价格指数的月度数 据为依据。 第三节汇率预测中存在的问题 由于技术分析方法并不是建立在一定的经济理论基础之上的，其预测的手段 往往是基于对历史经验的总结，因此不能够对汇率的中期和长期行为进行判断。 1 3 基于神经网络的人民币，美元汇率预测与风险规避 在汇率的短期预测中，对于经验的理解，个人只能根据各自的背景、素质和角度 去分析，其存在的不足是显而易见的。 基本分析方法在中、短期汇率预测方面预测能力的低下。主要原因还是在于 宏观经济变量如货币供给、收入、利率、经常账户余额等因素，不能描述月度或 季度的汇率变动，以至于研究人员至今仍然无法发掘出任何宏观经济变量与中、 短期汇率变化之间的重要关系。 1 8 m e e s e 和r o g o f 于1 9 8 3 年对美元对英镑、德国马克和日元的汇率建立 了三个线性结构式模型进行估计。他们利用了大量的统计检验，对1 9 7 3 年之后 浮动汇率时代的双边汇率进行的预测，发现没有一个宏观经济模型在1 个月、6 个月和1 2 个月水平上的预测能力上超过一个简单的无漂移( d r i f t ) 随机游动模 型。而随机游动模型只不过认为汇率的条件均值等于今天的汇率。他们还报告了 他们的两个时间序列模型和远期汇率对预测能力的提高均没有帮助。在他们的论 文发表之后，对于汇率结构式模型预测能力的悲观态度被普遍接受了。 研究人员采取了许多措施试图去提高现有汇率模型的质量。汇率的货币模型 和资产模型的发展，派生出了一系列的线性和非线性汇率模型。h e i s h ( 1 9 8 9 ) 观 察到，汇率数据即使是在线性无关的情况下，也可能存在一定的非线性相依性。 人们希望通过在汇率的结构式模型中引入非线性来解决这一问题，但是进展不 大。如e n g e l 和h a m il t o n ( 1 9 9 0 ) 和e n g e l ( 1 9 9 4 ) 的研究表明m a r k o vs w i t c h i n g m o d e l 在总体上没有产生优于随机游动模型的预测结果。d i h o l d 和n a s o n ( 1 9 9 0 ) 应用局部加权回归方法( 1 0 c a l l yw e i g h t e dr e g r e s s i o n ) 一种非参数技术 ( n e a r e s tn e i g h b o rr e g r e s s i o n ) ，对1 9 7 3 年之后的1 0 种主要汇率的周汇率进 行了预测，预测的结果显示以均方根误差( r m s e ) 作为性能指标进行衡量，模型 没有得到优于随机游动的结果。他们的结果提供了非常显著的证据，认为汇率数 据中不存在可以被挖掘的非线性关系来提高预测能力。m i a r a c h ( 1 9 9 2 ) 的研究显 示多元的非参数模型在所研究的3 种汇率中，只在一种汇率上显示高于随机游动 模型的预测能力，但是这种提高在统计上是不显著的。上述研究的结果都说明非 线性模型并不能够提高汇率预测的性能。 综合上述对汇率问题的研究结果，可以得出的结论是：线性的汇率决定模型 在汇率的短期预测上是没有预测能力的；对汇率的中、长期预测的能力有待于进 1 4 第二章汇率预测的主要理论 一步研究。汇率数据的非线性特征到目前为止仍然没有被准确地挖掘出来。也同 时说明影响汇率变动的因素之间同时存在着线性与非线性两种关系，也进一步说 明了接下来将要介绍的神经网络模型预测的可行性。 1 5 基于神经网络的人民币美元汇率预测与风险规避 第三章汇率预测的神经网络模型 现代的各种汇率决定理论存在的问题，主要表现在现有的各种汇率模型无法 解释汇率的变动。大量的实证分析结果表明，现有的汇率理论的解释能力十分低 下，尤其对两年以内的汇率变化，按照理论建立的预测模型的预测能力几乎接近 于零，连最简单的随机游动模型都不如( f l o o da n dt a y l o r ，1 9 9 6 ) ( d o 各种汇率 预测的技术分析方法，就是在这种情况下发展起来的，但是这类方法同基于汇率 决定理论的预测方法一样，缺乏对汇率变动的解释和预测能力。汇率的各种预测 方法对汇率的预测能力都是十分有限的，这是在目前的研究中急需解决的问题。 这种理论与现实的矛盾，促使人们不得不向其他的领域寻求帮助。本章在分析了 传统预测方法所遇到的困难的前提下，试图去解释近期一些研究人员应用人工智 能技术中的神经网络方法进行汇率预测的理由，讨论了建立神经网络预测模型所 需要面对的一些问题，并提出了神经网络方法的不足和发展展望。 第一节神经网络模型的主要理论 1 9 神经网络( n e u r a ln e t w o r k ) ，又称为人工神经网络，是由大量简单的处 理单元广泛连接组成的复杂网络，是在现代生物学研究人脑组织所取得的成果基 础上提出的，用以模拟人类大脑神经网络结构和行为。它从生物学上取得的灵感， 用实现模拟生物神经元的某些功能的元件组织起来，而组织方式或是按人脑组织 方式，或是根本不按人脑组织方式组织起来，不管其是否高度相似，还是简单模 仿，神经网络仍能显示出其惊人的与人脑相似的特征。 一、人工神经网络( 州n ) 方法 由于经济系统是一个复杂的非线性系统，而且系统的环境每时每刻都在发生 着变化，因而希望能够建立一个参数随预测环境的变化而变化的非线性模型，传 统的汇率预测方法都不可能作到这一点，而人工神经网络方法则为这一问题的解 f l o o d r a n dm t a y l o r0 9 9 6 ) ：e x c h a n g e r a t ee c o n o m i c s ：w h a t sw r o n gw i t ht h e c o n v e n t i o n a lm a c r o a p p r o a c h ? ”i nf r a n k e l j gg a l l ia n da g i o v a n n i n i ( e d s ) t h em i c m s t m c t u mo ff o r e i g ne x c h a n g em a r k e tc h i c a g o ：t h eu n i v e r s i t yo fc h i c a g op r e s s p p 2 6 1 2 9 1 1 6 第三章汇率预测的神经网络模型 决提供了可能性，这种方法是将各种经济变量对汇率影响的机制作为“黑箱 来 处理，利用神经网络的自学习功能对将来汇率变动做出预测。 ( 一) 人工神经网络的基本原理 人工神经网络是不严格地建立在人类大脑拓扑结构上的数据处理系统，或者 说是模