Machine learning Vasicek model calibration with Gaussian processes

In this article, we calibrate the Vasicek interest rate model under the risk neutral measure by learning the model parameters using Gaussian processes for machine learning regression. The calibration is done by maximizing the likelihood of zero coupon bond log prices, using mean and covariance functions computed analytically, as well as likelihood derivatives with respect to the parameters. The maximization method used is the conjugate gradients. The only prices needed for calibration are zero coupon bond prices and the parameters are directly obtained in the arbitrage free risk neutral measure.

How do current term structure model behave beyond the last liquid point?: A comparison of the DNS and Smith-Wilson methods

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Master’s Double Degree in Finance from Maastricht University and NOVA – School of Business and Economics

Previsão da estrutura temporal da taxa de juro na zona Euro : aproximação paramétrica e por métodos de aprendizagem automática

A estrutura temporal das taxas de juro, também conhecida por yield curve ou curva de rendimentos define a relação entre as taxas de juros e o prazo de vencimento (ou maturidades) dos investimentos feitos. Assim, o desenvolvimento de modelos que possibilitem a obtenção de previsões precisas sobre a estrutura temporal das taxas de juro e que permitam estudar a dinâmica da evolução das taxas de juro é de crucial importância em diversas áreas de financiamento. Neste estudo investigou-se a performance de diferentes métodos de previsão para obter a estrutura temporal das taxas de juro da Zona Euro, considerando o período entre 2009 e 2015. Em termos mais específicos, foi analisada a capacidade preditiva do modelo de Nelson-Siegel & Svensson assumindo que os parâmetros resultantes da estimação da especificação paramétrica podem ser modelizados através de métodos de séries temporais univariados (modelos ARIMA, Random walk) e multivariados (modelos VAR) e Redes Neuronais Artificiais (RNA) individuais e conjuntas. Os resultados deste estudo mostram que (i) as RNA com a previsão dos parâmetros em simultâneo exibem os valores de erro mais baixos para as maturidades de curto e médio prazo (3 meses a 5 anos); (ii) As RNAs individuais são melhores para prever as taxas de juro nas maturidades compreendidas entre os 7 e os 10 anos, e que (iii) para as maturidades de longo e muito longo prazo (15 e 30 anos respetivamente) deverá ser escolhido o modelo VAR(1). Estes resultados são robustos e consistentes para todos os horizontes de previsão analisados (1,2 e 3 meses). Contudo, no período analisado nenhum dos modelos testados apresenta valores de erro inferiores aos obtidos com o modelo Random Walk.

La hipótesis de expectativas en la curva cero cupón: un análisis por cointegración

El cumplimiento de la hipótesis de expectativas (HE) ha sido contrastado en varios países por medio de diferentes métodos. En Colombia no se ha estudiado de manera conjunta las relaciones de largo plazo entre las tasas cero cupón. El presente trabajo busca contrastar el cumplimiento de la hipótesis de expectativas estimando un modelo multivariado con corrección de errores, de acuerdo a la metodología propuesta por Hall, Anderson y Granger (1992). La significancia de la prima por liquidez en las relaciones de largo plazo y las pruebas estadísticas del modelo favorecen el contraste de la HE. Sin embargo, la existencia de dos relaciones de cointegración y el rechazo de las relaciones teóricas esperadas indican el incumplimiento de la HE en Colombia.

Descomposición de la estructura a términos de las tasas de interés de los bonos soberanos de Estados Unidos y Colombia

En el presente documento se descompone la estructura a términos de las tasas de interés de los bonos soberanos de EE.UU. y Colombia. Se utiliza un modelo afín de cuatro factores, donde el primero de ellos corresponde a un factor de pronóstico de los retornos y, los demás, a los tres primeros componentes principales de la matriz de varianza-covarianza de las tasas de interés. Para la descomposición de las tasas de interés de Colombia se utiliza el factor de pronóstico de EE.UU. para capturar efectos de spillovers. Se logra concluir que las tasas en EE.UU. no tienen un efecto sobre el nivel de tasas en Colombia pero sí influyen en los excesos de retorno esperado de los bonos y también existen efectos sobre los factores locales, aunque el factor determinante de la dinámica de las tasas locales es el “nivel”. De la descomposición se obtienen las expectativas de la tasa corta y la prima por vencimiento. En ese sentido, se observa que el valor de la prima por vencimiento y su volatilidad incrementa con el vencimiento y que este valor ha venido disminuyendo en el tiempo.

Estructura a Plazo Colombia: Modelo Afín de tres factores

La estimación e interpretación de la estructura a plazo de la tasas de interés es de gran relevancia porque permite realizar pronósticos, es fundamental para la toma de decisiones de política monetaria y fiscal, es esencial en la administración de riesgos y es insumo para la valoración de diferentes activos financieros. Por estas razones, es necesario entender que puede provocar un movimiento en la estructura a plazo. En este trabajo se estiman un modelo afín exponencial de tres factores aplicado a los rendimientos de los títulos en pesos de deuda pública colombianos. Los factores estimados son la tasa corta, la media de largo plazo de la tasa corta y la volatilidad de la tasa corta. La estimación se realiza para el periodo enero 2010 a mayo de 2015 y se realiza un análisis de correlaciones entre los tres factores. Posterior a esto, con los factores estimados se realiza una regresión para identificar la importancia que tiene cada uno de estos en el comportamiento de las tasas de los títulos de deuda pública colombiana para diferentes plazos al vencimiento. Finalmente, se estima la estructura a plazo de las tasas de interés para Colombia y se identifica la relación de los factores estimados con los encontrados por Litterman y Scheinkman [1991] correspondientes al nivel, pendiente y curvatura.

Data uncertainty in real estate forecasting

The rapid expansion of the TMT sector in the late 1990s and more recent growing regulatory and corporate focus on business continuity and security have raised the profile of data centres. Data centres offer a unique blend of occupational, physical and technological characteristics compared to conventional real estate assets. Limited trading and heterogeneity of data centres also causes higher levels of appraisal uncertainty. In practice, the application of conventional discounted cash flow approaches requires information about a wide range of inputs that is difficult to derive from limited market signals or estimate analytically. This paper outlines an approach that uses pricing signals from similar traded cash flows is proposed. Based upon ‘the law of one price’, the method draws upon the premise that two identical future cash flows must have the same value now. Given the difficulties of estimating exit values, an alternative is that the expected cash flows of data centre are analysed over the life cycle of the building, with corporate bond yields used to provide a proxy for the appropriate discount rates for lease income. Since liabilities are quite diverse, a number of proxies are suggested as discount and capitalisation rates including indexed-linked, fixed interest and zero-coupon bonds. Although there are rarely assets that have identical cash flows and some approximation is necessary, the level of appraiser subjectivity is dramatically reduced.

The appraisal of data centres: deconstructing the cash flow

This paper analyses the appraisal of a specialized form of real estate - data centres - that has a unique blend of locational, physical and technological characteristics that differentiate it from conventional real estate assets. Market immaturity, limited trading and a lack of pricing signals enhance levels of appraisal uncertainty and disagreement relative to conventional real estate assets. Given the problems of applying standard discounted cash flow, an approach to appraisal is proposed that uses pricing signals from traded cash flows that are similar to the cash flows generated from data centres. Based upon ‘the law of one price’, it is assumed that two assets that are expected to generate identical cash flows in the future must have the same value now. It is suggested that the expected cash flow of assets should be analysed over the life cycle of the building. Corporate bond yields are used to provide a proxy for the appropriate discount rates for lease income. Since liabilities are quite diverse, a number of proxies are suggested as discount and capitalisation rates including indexed-linked, fixed interest and zero-coupon bonds.

Rheology of discrete failure regimes of anisotropic sea ice

A rheological model of sea ice is presented that incorporates the orientational distribution of ice thickness in leads embedded in isotropic floe ice. Sea ice internal stress is determined by coulombic, ridging and tensile failure at orientations where corresponding failure criteria are satisfied at minimum stresses. Because sea ice traction increases in thinner leads and cohesion is finite, such failure line angles are determined by the orientational distribution of sea ice thickness relative to the imposed stresses. In contrast to the isotropic case, sea ice thickness anisotropy results in these failure lines becoming dependent on the stress magnitude. Although generally a given failure criteria type can be satisfied at many directions, only two at most are considered. The strain rate is determined by shearing along slip lines accompanied by dilatancy and closing or opening across orientations affected by ridging or tensile failure. The rheology is illustrated by a yield curve determined by combining coulombic and ridging failure for the case of two pairs of isotropically formed leads of different thicknesses rotated with regard to each other, which models two events of coulombic failure followed by dilatancy and refreezing. The yield curve consists of linear segments describing coulombic and ridging yield as failure switches from one lead to another as the stress grows. Because sliding along slip lines is accompanied by dilatancy, at typical Arctic sea ice deformation rates a one-day-long deformation event produces enough open water that these freshly formed slip lines are preferential places of ridging failure.

Continuum sea ice rheology determined from subcontinuum mechanics

[1] A method is presented to calculate the continuum-scale sea ice stress as an imposed, continuum-scale strain-rate is varied. The continuum-scale stress is calculated as the area-average of the stresses within the floes and leads in a region (the continuum element). The continuum-scale stress depends upon: the imposed strain rate; the subcontinuum scale, material rheology of sea ice; the chosen configuration of sea ice floes and leads; and a prescribed rule for determining the motion of the floes in response to the continuum-scale strain-rate. We calculated plastic yield curves and flow rules associated with subcontinuum scale, material sea ice rheologies with elliptic, linear and modified Coulombic elliptic plastic yield curves, and with square, diamond and irregular, convex polygon-shaped floes. For the case of a tiling of square floes, only for particular orientations of the leads have the principal axes of strain rate and calculated continuum-scale sea ice stress aligned, and these have been investigated analytically. The ensemble average of calculated sea ice stress for square floes with uniform orientation with respect to the principal axes of strain rate yielded alignment of average stress and strain-rate principal axes and an isotropic, continuum-scale sea ice rheology. We present a lemon-shaped yield curve with normal flow rule, derived from ensemble averages of sea ice stress, suitable for direct inclusion into the current generation of sea ice models. This continuum-scale sea ice rheology directly relates the size (strength) of the continuum-scale yield curve to the material compressive strength.

Public real estate and the term structure of interest rates: a cross-country study

Using a variation of the Nelson-Siegel term structure model we examine the sensitivity of real estate securities in six key global markets to unexpected changes in the level, slop and curvature of the yield curve. Our results confirm the time-sensitive nature of the exposure and sensitivity to interest rates and highlight the importance of considering the entire term structure of interest rates. One issue that is of particular of interest is that despite the 2007-9 financial crisis the importance of unanticipated interest rate risk weakens post 2003. Although the analysis does examine a range of markets the empirical analysis is unable to provide definitive evidence as to whether REIT and property-company markets display heightened or reduced exposure.

Introdução ao forjamento isotérmico

Pretende este trabalho dar início ao estudo do processo de forjamento isotérmico de uma peça de uma liga de alumínio (Al Mg Sil) através de alguns parâmetros como curva de escoamento, influência de lubrificantes e modelos de cálculo de força. Para a análise da curva de escoamento da liga Al Mg Sil foram realizados testes alterando-se tanto a temperatura de ensaio como a velocidade de prensagem. Os resultados obtidos foram comparados com os resultados de duas referências bibliográficas. Em relação ao forjamento apresenta-se a ferramenta utilizada nos testes e descreve-se sobre as influências de alguns lubrificantes testados. Finalizando, mostra-se os resultados obtidos experimentalmente e os resultados obtidos através da aplicação de três modelos teóricos extraídos da literatura. Conclusões e sugestões para futuros trabalhos são também apresentados.

Can a habit formation model really explain the Forward Premium Anomaly?

Verdelhan (2009) mostra que desejando-se explicar o comporta- mento do prêmio de risco nos mercados de títulos estrangeiros usando- se o modelo de formação externa de hábitos proposto por Campbell e Cochrane (1999) será necessário especi car o retorno livre de risco de equilíbrio de maneira pró-cíclica. Mostramos que esta especi cação só é possível sobre parâmetros de calibração implausíveis. Ainda no processo de calibração, para a maioria dos parâmetros razoáveis, a razão preço-consumo diverge. Entretanto, adotando a sugestão pro- posta por Verdelhan (2009) - de xar a função sensibilidade (st) no seu valor de steady-state durante a calibração e liberá-la apenas du- rante a simulação dos dados para se garantir taxas livre de risco pró- cíclicas - conseguimos encontrar um valor nito e bem comportado para a razão preço-consumo de equilíbrio e replicar o foward premium anom- aly. Desconsiderando possíveis inconsistências deste procedimento, so- bre retornos livres de risco pró-cíclicos, conforme sugerido por Wachter (2006), o modelo utilizado gera curvas de yields reais decrescentes na maturidade, independentemente do estado da economia - resultado que se opõe à literatura subjacente e aos dados reais sobre yields.

Expectativas de inflação sob o regime de metas no Brasil

Esta dissertação faz uma avaliação das expectativas de inflação dos analistas profissionais utilizadas pelo Banco Central na sua formulação de política monetária. Usando o procedimento proposto por Thomas Jr (1999) constatamos que as previsões, extraídas por meio de entrevistas juntos aos analistas financeiros, publicadas no Boletim Focus, são viesadas e inconsistentes, portanto incapazes de antecipar corretamente movimentos futuros da inflação. Alguns trabalhos, como Estrella e Mishkin (1997), Kozicki (1997) e Kotlan (1999) utilizaram com bons resultados a inclinação da estrutura a termo da taxa de juros (ETTJ) para prever variações da inflação. Adaptamos estes modelos para o Brasil e obtivemos resultados significantes nos horizontes de curto e médio prazos, mostrando que a inclinação da ETTJ pode contribuir para a política de metas de inflação do Banco Central. No entanto, como o Brasil ainda possui uma estrutura a termo muito curta a capacidade de previsão do modelo não vai além de 9 meses. Com a estabilização da economia, se espera que esta curva se alongue, tornando este instrumento de previsão cada vez mais poderoso.

Mercado brasileiro: aplicação de análise de componentes principais no cálculo de VAR para carteiras de renda fixa

A abordagem do Value at Risk (VAR) neste trabalho será feita a partir da análise da curva de juros por componentes principais (Principal Component Analysis – PCA). Com essa técnica, os movimentos da curva de juros são decompostos em um pequeno número de fatores básicos independentes um do outro. Entre eles, um fator de deslocamento (shift), que faz com que as taxas da curva se movam na mesma direção, todas para cima ou para baixo; de inclinação (twist) que rotaciona a curva fazendo com que as taxas curtas se movam em uma direção e as longas em outra; e finalmente movimento de torção, que afeta vencimentos curtos e longos no mesmo sentido e vencimentos intermediários em sentido oposto. A combinação destes fatores produz cenários hipotéticos de curva de juros que podem ser utilizados para estimar lucros e perdas de portfolios. A maior perda entre os cenários gerados é uma maneira intuitiva e rápida de estimar o VAR. Este, tende a ser, conforme verificaremos, uma estimativa conservadora do respectivo percentual de perda utilizado. Existem artigos sobre aplicações de PCA para a curva de juros brasileira, mas desconhecemos algum que utilize PCA para construção de cenários e cálculo de VAR, como é feito no presente trabalho.Nesse trabalho, verificaremos que a primeira componente principal produz na curva um movimento de inclinação conjugado com uma ligeira inclinação, ao contrário dos resultados obtidos em curvas de juros de outros países, que apresentam deslocamentos praticamente paralelos.