MCMC Analysis Of Classical Time Series Algorithms

Identification of order of an Autoregressive Moving Average Model (ARMA) by the usual graphical method is subjective. Hence, there is a need of developing a technique to identify the order without employing the graphical investigation of series autocorrelations. To avoid subjectivity, this thesis focuses on determining the order of the Autoregressive Moving Average Model using Reversible Jump Markov Chain Monte Carlo (RJMCMC). The RJMCMC selects the model from a set of the models suggested by better fitting, standard deviation errors and the frequency of accepted data. Together with deep analysis of the classical Box-Jenkins modeling methodology the integration with MCMC algorithms has been focused through parameter estimation and model fitting of ARMA models. This helps to verify how well the MCMC algorithms can treat the ARMA models, by comparing the results with graphical method. It has been seen that the MCMC produced better results than the classical time series approach.

Studies on the Multifaceted Interaction of Atoms and an Electromagnetic Field

In this Thesis the interaction of an electromagnetic field and matter is studied from various aspects in the general framework of cold atoms. Our subjects cover a wide spectrum of phenomena ranging from semiclassical few-level models to fully quantum mechanical interaction with structured reservoirs leading to non-Markovian open quantum system dynamics. Within closed quantum systems, we propose a selective method to manipulate the motional state of atoms in a time-dependent double-well potential and interpret the method in terms of adiabatic processes. Also, we derive a simple wave-packet model, based on distributions of generalized eigenstates, explaining the finite visibility of interference in overlapping continuous-wave atom lasers. In the context of open quantum systems, we develop an unraveling of non-Markovian dynamics in terms of piecewise deterministic quantum jump processes confined in the Hilbert space of the reduced system - the non-Markovian quantum jump method. As examples, we apply it for simple 2- and 3-level systems interacting with a structured reservoir. Also, in the context of ion-cavity QED we study the entanglement generation based on collective Dicke modes in experimentally realistic conditions including photonic losses and an atomic spontaneous decay.

From Fluid Dynamics to Human Psychology.What Drives Financial Markets Towards Extreme Events

For decades researchers have been trying to build models that would help understand price performance in financial markets and, therefore, to be able to forecast future prices. However, any econometric approaches have notoriously failed in predicting extreme events in markets. At the end of 20th century, market specialists started to admit that the reasons for economy meltdowns may originate as much in rational actions of traders as in human psychology. The latter forces have been described as trading biases, also known as animal spirits. This study aims at expressing in mathematical form some of the basic trading biases as well as the idea of market momentum and, therefore, reconstructing the dynamics of prices in financial markets. It is proposed through a novel family of models originating in population and fluid dynamics, applied to an electricity spot price time series. The main goal of this work is to investigate via numerical solutions how well theequations succeed in reproducing the real market time series properties, especially those that seemingly contradict standard assumptions of neoclassical economic theory, in particular the Efficient Market Hypothesis. The results show that the proposed model is able to generate price realizations that closely reproduce the behaviour and statistics of the original electricity spot price. That is achieved in all price levels, from small and medium-range variations to price spikes. The latter were generated from price dynamics and market momentum, without superimposing jump processes in the model. In the light of the presented results, it seems that the latest assumptions about human psychology and market momentum ruling market dynamics may be true. Therefore, other commodity markets should be analyzed with this model as well.

Idiosyncratic volatility around information release date

Several papers document idiosyncratic volatility is time-varying and many attempts have been made to reveal whether idiosyncratic risk is priced. This research studies behavior of idiosyncratic volatility around information release dates and also its relation with return after public announcement. The results indicate that when a company discloses specific information to the market, firm’s specific volatility level shifts and short-horizon event-induced volatility vary significantly however, the category to which the announcement belongs is not important in magnitude of change. This event-induced volatility is not small in size and should not be downplayed in event studies. Moreover, this study shows stocks with higher contemporaneous realized idiosyncratic volatility earn lower return after public announcement consistent with “divergence of opinion hypothesis”. While no significant relation is found between EGARCH estimated idiosyncratic volatility and return and also between one-month lagged idiosyncratic volatility and return presumably due to significant jump around public announcement both may provide some signals regarding future idiosyncratic volatility through their correlations with contemporaneous realized idiosyncratic volatility. Finally, the study show that positive relation between return and idiosyncratic volatility based on under-diversification is inadequate to explain all different scenarios and this negative relation after public announcement may provide a useful trading rule.

Minkä nuorena hallitsee sen aikuisena taitaa? Liikehallinnan pysyvyys kouluiästä aikuisikään – 24 vuoden seurantatutkimus

Tässä 24 vuoden pitkittäistutkimuksessa tutkitaan liikehallinnan kehitystä ja pysyvyyttä kouluiästä aikuisikään. Lisäksi ennustetaan ja selitetään aikuisiän liikehallintaa kouluiän liikehallinnan perusteella. Tutkimukseen osallistui 44 miestä ja 44 naista eri puolilta Suomea, joiden liikehallintaa mitattiin kouluiässä 1985 ja 1988 (9–16-vuotiaina) sekä aikuisiässä 2009 (33−39-vuotiaina). Liikehallintaa mitattiin kuudella liiketehtävämittarilla (flamingoseisonta, tarkkuusheittokiinniotto, kahdeksikkokuljetus, edestakaisinhyppely, vauhditon 5-loikka ja kärrynpyörä) sekä niistä lasketulla summamuuttujalla. Miesten ja naisten liikehallintaa vertailtiin varianssianalyysilla. Kouluiässä pojat menestyivät välineenkäsittelytehtävissä ja tytöt tasapaino- ja voimistelutehtävissä, mutta kokonaisuutena sukupuolten välillä ei ollut eroa. Aikuisena miehet olivat naisia parempia lähes kaikissa tehtävissä. Kovarianssianalyysissä havaittiin, että kehonrakenteeltaan (BMI) erilaisten ryhmien liikehallinnassa oli vain yksittäisiä eroja koulu- ja aikuisiässä. Toistettujen mittausten varianssianalyysissa ilmeni, että kouluiässä molempien sukupuolten liikehallinnan kehitys oli samanlaista. Kouluiän jälkeen kevyiden ja keskipainoisten poikien liikehallinta parani, mutta painavien tulokset eivät muuttuneet. Kevyiden tyttöjen tuloksissa ei tapahtunut muutosta, mutta keskipainoisten ja painavien tulokset heikkenivät. Koululiikunnan tehostus- ja vertailuryhmien välille kouluiässä muodostuneet erot kaventuivat tai katosivat aikuisena. Kouluiän liikehallinnaltaan eritasoisten ryhmien väliset erot kaventuivat, mutta eivät poistuneet kouluiän jälkeen. Klusterianalyysissa tutkittavat jakaantuivat kouluiässä neljään liikehallintatyyppiin (yleishyvät, tasapainoiset, pallotaitajat ja yleisheikot), jotka säilyivät myös aikuisiässä, mutta niiden väliset erot kaventuivat. Ristiintaulukointi ja khiin neliö -testi osoittivat, että tasoryhmän ja liikehallinnan monipuolisuuden pysyvyys oli vahvaa kouluiästä aikuisikään. Koulu- ja aikuisiän liikehallintatulosten välinen korrelaatio oli naisilla (0.69) vahvempaa kuin miehillä (0.48). Yksittäiset mittaustulokset kouluiässä selittivät keskimäärin 33 % aikuisiän tuloksista (korrelaation neliö). Regressioanalyysissa miesten aikuisiän liikehallintaa selittivät kouluiän muuttujista parhaiten liikehallinnan monipuolisuus sekä liikkuvuus (61 %), mutta naisilla vain liikehallinnan monipuolisuus (37 %). Miesten ja naisten erot liikehallinnassa syntyivät kouluiän jälkeen, mikä johtunee erilaisista liikuntatavoista ja -harrastuksista. Kouluiän liikehallinta määritti vahvasti varsinkin tytöillä aikuisiän liikehallintaa sekä yksilö- että ryhmätasolla, mikä korostaa monipuolisen koululiikunnan merkitystä. Yksilölliset muutokset olivat mahdollisia. Kouluiän jälkeen erityisesti naiset ja kehonrakenteeltaan painavat tarvitsisivat hermolihasjärjestelmää monipuolisesti kuormittavaa ja liikesuunniltaan moniulotteista liikuntaa liikehallinnan kehittämiseksi ja ylläpitämiseksi. Naisten liikehallinnan taantuminen varsinkin tasapainotehtävissä voi altistaa kaatumistapaturmille ja rajoittaa fyysistä toimintakykyä.