Forecasting volatility using a continuous time model

This paper evaluates the forecasting performance of a continuous stochastic volatility model with two factors of volatility (SV2F) and compares it to those of GARCH and ARFIMA models. The empirical results show that the volatility forecasting ability of the SV2F model is better than that of the GARCH and ARFIMA models, especially when volatility seems to change pattern. We use ex-post volatility as a proxy of the realized volatility obtained from intraday data and the forecasts from the SV2F are calculated using the reprojection technique proposed by Gallant and Tauchen (1998).

A New Model Of Trend Inflation

This paper introduces a new model of trend (or underlying) inflation. In contrast to many earlier approaches, which allow for trend inflation to evolve according to a random walk, ours is a bounded model which ensures that trend inflation is constrained to lie in an interval. The bounds of this interval can either be fixed or estimated from the data. Our model also allows for a time-varying degree of persistence in the transitory component of inflation. The bounds placed on trend inflation mean that standard econometric methods for estimating linear Gaussian state space models cannot be used and we develop a posterior simulation algorithm for estimating the bounded trend inflation model. In an empirical exercise with CPI inflation we find the model to work well, yielding more sensible measures of trend inflation and forecasting better than popular alternatives such as the unobserved components stochastic volatility model.

Spot inversion in the Heston model

We analyse the Heston stochastic volatility model under an inversion of spot. The result is that under the appropriate measure changes the resulting process is again a Heston type process whose parameters can be explicitly determined from those of the original process. This behaviour can be interpreted as some measure of sanity of the Heston model but does not seem to be a general feature of stochastic volatility processes.

On the short-time behavior of the implied volatility for jump-diffusion models with stochastic volatility

In this paper we use Malliavin calculus techniques to obtain an expression for the short-time behavior of the at-the-money implied volatility skew for a generalization of the Bates model, where the volatility does not need to be neither a difussion, nor a Markov process as the examples in section 7 show. This expression depends on the derivative of the volatility in the sense of Malliavin calculus.

Early detection of metabolic and energy disorders by thermal time series stochastic complexity analysis

Maintenance of thermal homeostasis in rats fed a high-fat diet (HFD) is associated with changes in their thermal balance. The thermodynamic relationship between heat dissipation and energy storage is altered by the ingestion of high-energy diet content. Observation of thermal registers of core temperature behavior, in humans and rodents, permits identification of some characteristics of time series, such as autoreference and stationarity that fit adequately to a stochastic analysis. To identify this change, we used, for the first time, a stochastic autoregressive model, the concepts of which match those associated with physiological systems involved and applied in male HFD rats compared with their appropriate standard food intake age-matched male controls (n=7 per group). By analyzing a recorded temperature time series, we were able to identify when thermal homeostasis would be affected by a new diet. The autoregressive time series model (AR model) was used to predict the occurrence of thermal homeostasis, and this model proved to be very effective in distinguishing such a physiological disorder. Thus, we infer from the results of our study that maximum entropy distribution as a means for stochastic characterization of temperature time series registers may be established as an important and early tool to aid in the diagnosis and prevention of metabolic diseases due to their ability to detect small variations in thermal profile.

Estimation of State Space Models and Stochastic Volatility

Ma thèse est composée de trois chapitres reliés à l'estimation des modèles espace-état et volatilité stochastique. Dans le première article, nous développons une procédure de lissage de l'état, avec efficacité computationnelle, dans un modèle espace-état linéaire et gaussien. Nous montrons comment exploiter la structure particulière des modèles espace-état pour tirer les états latents efficacement. Nous analysons l'efficacité computationnelle des méthodes basées sur le filtre de Kalman, l'algorithme facteur de Cholesky et notre nouvelle méthode utilisant le compte d'opérations et d'expériences de calcul. Nous montrons que pour de nombreux cas importants, notre méthode est plus efficace. Les gains sont particulièrement grands pour les cas où la dimension des variables observées est grande ou dans les cas où il faut faire des tirages répétés des états pour les mêmes valeurs de paramètres. Comme application, on considère un modèle multivarié de Poisson avec le temps des intensités variables, lequel est utilisé pour analyser le compte de données des transactions sur les marchés financières. Dans le deuxième chapitre, nous proposons une nouvelle technique pour analyser des modèles multivariés à volatilité stochastique. La méthode proposée est basée sur le tirage efficace de la volatilité de son densité conditionnelle sachant les paramètres et les données. Notre méthodologie s'applique aux modèles avec plusieurs types de dépendance dans la coupe transversale. Nous pouvons modeler des matrices de corrélation conditionnelles variant dans le temps en incorporant des facteurs dans l'équation de rendements, où les facteurs sont des processus de volatilité stochastique indépendants. Nous pouvons incorporer des copules pour permettre la dépendance conditionnelle des rendements sachant la volatilité, permettant avoir différent lois marginaux de Student avec des degrés de liberté spécifiques pour capturer l'hétérogénéité des rendements. On tire la volatilité comme un bloc dans la dimension du temps et un à la fois dans la dimension de la coupe transversale. Nous appliquons la méthode introduite par McCausland (2012) pour obtenir une bonne approximation de la distribution conditionnelle à posteriori de la volatilité d'un rendement sachant les volatilités d'autres rendements, les paramètres et les corrélations dynamiques. Le modèle est évalué en utilisant des données réelles pour dix taux de change. Nous rapportons des résultats pour des modèles univariés de volatilité stochastique et deux modèles multivariés. Dans le troisième chapitre, nous évaluons l'information contribuée par des variations de volatilite réalisée à l'évaluation et prévision de la volatilité quand des prix sont mesurés avec et sans erreur. Nous utilisons de modèles de volatilité stochastique. Nous considérons le point de vue d'un investisseur pour qui la volatilité est une variable latent inconnu et la volatilité réalisée est une quantité d'échantillon qui contient des informations sur lui. Nous employons des méthodes bayésiennes de Monte Carlo par chaîne de Markov pour estimer les modèles, qui permettent la formulation, non seulement des densités a posteriori de la volatilité, mais aussi les densités prédictives de la volatilité future. Nous comparons les prévisions de volatilité et les taux de succès des prévisions qui emploient et n'emploient pas l'information contenue dans la volatilité réalisée. Cette approche se distingue de celles existantes dans la littérature empirique en ce sens que ces dernières se limitent le plus souvent à documenter la capacité de la volatilité réalisée à se prévoir à elle-même. Nous présentons des applications empiriques en utilisant les rendements journaliers des indices et de taux de change. Les différents modèles concurrents sont appliqués à la seconde moitié de 2008, une période marquante dans la récente crise financière.

New simulation schemes for the Heston model

Les titres financiers sont souvent modélisés par des équations différentielles stochastiques (ÉDS). Ces équations peuvent décrire le comportement de l'actif, et aussi parfois certains paramètres du modèle. Par exemple, le modèle de Heston (1993), qui s'inscrit dans la catégorie des modèles à volatilité stochastique, décrit le comportement de l'actif et de la variance de ce dernier. Le modèle de Heston est très intéressant puisqu'il admet des formules semi-analytiques pour certains produits dérivés, ainsi qu'un certain réalisme. Cependant, la plupart des algorithmes de simulation pour ce modèle font face à quelques problèmes lorsque la condition de Feller (1951) n'est pas respectée. Dans ce mémoire, nous introduisons trois nouveaux algorithmes de simulation pour le modèle de Heston. Ces nouveaux algorithmes visent à accélérer le célèbre algorithme de Broadie et Kaya (2006); pour ce faire, nous utiliserons, entre autres, des méthodes de Monte Carlo par chaînes de Markov (MCMC) et des approximations. Dans le premier algorithme, nous modifions la seconde étape de la méthode de Broadie et Kaya afin de l'accélérer. Alors, au lieu d'utiliser la méthode de Newton du second ordre et l'approche d'inversion, nous utilisons l'algorithme de Metropolis-Hastings (voir Hastings (1970)). Le second algorithme est une amélioration du premier. Au lieu d'utiliser la vraie densité de la variance intégrée, nous utilisons l'approximation de Smith (2007). Cette amélioration diminue la dimension de l'équation caractéristique et accélère l'algorithme. Notre dernier algorithme n'est pas basé sur une méthode MCMC. Cependant, nous essayons toujours d'accélérer la seconde étape de la méthode de Broadie et Kaya (2006). Afin de réussir ceci, nous utilisons une variable aléatoire gamma dont les moments sont appariés à la vraie variable aléatoire de la variance intégrée par rapport au temps. Selon Stewart et al. (2007), il est possible d'approximer une convolution de variables aléatoires gamma (qui ressemble beaucoup à la représentation donnée par Glasserman et Kim (2008) si le pas de temps est petit) par une simple variable aléatoire gamma.

An asymmetric sandpile model with height restriction

We analyze by numerical simulations and mean-field approximations an asymmetric version of the stochastic sandpile model with height restriction in one dimension. Each site can have at most two particles. Single particles are inactive and do not move. Two particles occupying the same site are active and may hop to neighboring sites following an asymmetric rule. Jumps to the right or to the left occur with distinct probabilities. In the active state, there will be a net current of particles to the right or to the left. We have found that the critical behavior related to the transition from the active to the absorbing state is distinct from the symmetrical case, making the asymmetry a relevant field.

The stochastic nature of predator-prey cycles

We study by numerical simulations the time correlation function of a stochastic lattice model describing the dynamics of coexistence of two interacting biological species that present time cycles in the number of species individuals. Its asymptotic behavior is shown to decrease in time as a sinusoidal exponential function from which we extract the dominant eigenvalue of the evolution operator related to the stochastic dynamics showing that it is complex with the imaginary part being the frequency of the population cycles. The transition from the oscillatory to the nonoscillatory behavior occurs when the asymptotic behavior of the time correlation function becomes a pure exponential, that is, when the real part of the complex eigenvalue equals a real eigenvalue. We also show that the amplitude of the undamped oscillations increases with the square root of the area of the habitat as ordinary random fluctuations. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

A evolução da produtividade total de fatores na economia brasileira: uma análise do período pós-real

A presente pesquisa aplica o modelo de fronteira estocástica de produção para as indústrias de transformação e da construção civil, assim como para o comércio e os serviços no Brasil, de forma a identificar as fontes de crescimento dos principais setores de atividade da economia brasileira, quais sejam: acumulação de capital físico, emprego da mão-de-obra, e produtividade total de fatores (PTF). Conforme Kumbhakar (2000), a evolução da PTF é decomposta em progresso técnico, mudanças da eficiência técnica, mudanças da eficiência alocativa e efeitos de escala. O estudo parte de dados de 1996 a 2000 das principais pesquisas anuais do IBGE realizadas com firmas: PAIC, PIA, PAC e PAS.

Stochastic growth and monetary policy: the impacts on the term structure of interest rates

This paper builds a simple, empirically-verifiable rational expectations model for term structure of nominal interest rates analysis. It solves an stochastic growth model with investment costs and sticky inflation, susceptible to the intervention of the monetary authority following a policy rule. The model predicts several patterns of the term structure which are in accordance to observed empirical facts: (i) pro-cyclical pattern of the level of nominal interest rates; (ii) countercyclical pattern of the term spread; (iii) pro-cyclical pattern of the curvature of the yield curve; (iv) lower predictability of the slope of the middle of the term structure; and (v) negative correlation of changes in real rates and expected inflation at short horizons.

Optimal reactive power dispatch using stochastic chance-constrained programming

Deterministic Optimal Reactive Power Dispatch problem has been extensively studied, such that the demand power and the availability of shunt reactive power compensators are known and fixed. Give this background, a two-stage stochastic optimization model is first formulated under the presumption that the load demand can be modeled as specified random parameters. A second stochastic chance-constrained model is presented considering uncertainty on the demand and the equivalent availability of shunt reactive power compensators. Simulations on six-bus and 30-bus test systems are used to illustrate the validity and essential features of the proposed models. This simulations shows that the proposed models can prevent to the power system operator about of the deficit of reactive power in the power system and suggest that shunt reactive sourses must be dispatched against the unavailability of any reactive source. © 2012 IEEE.

Eficiência de produção segundo diferentes mecanismos de acesso à terra na reforma agrária brasileira

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Cost Improvements, Returns to Scale, and Cost Inefficiencies for Real Estate Investment Trusts

This paper extends the existing research on real estate investment trust (REIT) operating efficiencies. We estimate stochastic-frontier, panel-data models specifying a translog cost function. The specified model updates the cost frontier with new information as it becomes available over time. The model can identify frontier cost improvements, returns to scale, and cost inefficiencies over time. The results disagree with most previous research in that we find no evidence of scale economies and some evidence of scale diseconomies. Moreover, we also generally find smaller inefficiencies than those shown by other REIT studies. Contrary to previous research, higher leverage associates with more efficiency.

Economics of Wheat in Egypt

Este estudio pretende estimar la eficiencia y la productividad de las principales provincias de la producción de trigo en Egipto. Los datos utilizados en este estudio son datos de panel a nivel de provincias del período 1990-2012, obtenidos del Ministerio de Agricultura y Recuperación Tierras, y de la Agencia Central de Movilización Pública y Estadística, Egipto. Se aplica el enfoque de fronteras estocásticas para medir la eficiencia (función de producción de Cobb-Douglas) y se emplean las especificaciones de Battese y Coelli (1992) y (1995). También se utiliza el índice de Malmquist como una aproximación no paramétrica (Análisis de Envolvente de Datos) para descomponer la productividad total de los factores de las principales provincias productoras de trigo en Egipto en cambio técnico y cambio de eficiencia. El coeficiente de tierra es positivo y significativo en los dos especificaciones Battese y Coelli (1992) y (1995), lo que implica que aumentar la tierra para este cultivo aumentaría significativamente la producción de trigo. El coeficiente de trabajo es positivo y significativo en la especificación de Battese y Coelli (1992), mientras que es positivo y no significativo en la especificación de Battese y Coelli (1995). El coeficiente de la maquinaria es negativo y no significativo en las dos especificaciones de Battese y Coelli (1992) y (1995). El coeficiente de cambio técnico es positivo y no significativo en la especificación de Battese y Coelli (1992), mientras que es positiva y significativo en la especificación de Battese y Coelli (1995). Las variables de efectos del modelo de ineficiencia Battese y Coelli (1995) indican que no existe impacto de las diferentes provincias en la producción de trigo en Egipto; la ineficiencia técnica de la producción de trigo tendió a disminuir durante el período de estudio; y no hay ningún impacto de género en la producción de trigo en Egipto. Los niveles de eficiencia técnica varían entre las diferentes provincias para las especificaciones de Battese y Coelli (1992) y (1995); el nivel mínimo medio de eficiencia técnica es 91.61% en la provincia de Fayoum, mientras que el nivel máximo medio de la eficiencia técnica es 98.69% en la provincia de Dakahlia. La eficiencia técnica toma un valor medio de 95.37%, lo que implica poco potencial para mejorar la eficiencia de uso de recursos en la producción de trigo. La TFPCH de la producción de trigo en Egipto durante el período 1990-2012 tiene un valor menor que uno y muestra un declive. Esta disminución es debida más al componente de cambio técnico que al componente de cambio de eficiencia. La disminución de TFPCH mejora con el tiempo. La provincia de Menoufia tiene la menor disminución en TFPCH, 6.5%, mientras que dos provincias, Sharkia y Dakahlia, son las que más disminuyen en TFPCH, 13.1%, en cada uno de ellas. Menos disminución en TFPCH ocurre en el período 2009-2010, 0.3%, mientras que más disminución se produce en TFPCH en el período 1990-1991, 38.9%. La disminución de la PTF de la producción de trigo en Egipto se atribuye principalmente a la mala aplicación de la tecnología. ABSTRACT The objectives of this study are to estimate the efficiency and productivity of the main governorates of wheat production in Egypt. The data used in this study is a panel data at the governorates level, it represents the time period 1990-2012 and taken from the Ministry of Agriculture and Land Reclamation, and the Central Agency for Public Mobilization and Statistics, Egypt. We apply the stochastic frontier approach for efficiency measurement (Cobb-Douglas production function) and the specifications of Battese and Coelli (1992) and (1995) are employed. Also we use Malmquist TFP index as a non-parametric approach (DEA) to decompose total factor productivity of the main governorates of wheat production in Egypt into technical change and efficiency change. The coefficient of land is positive and significant at Battese and Coelli (1992) and (1995) specifications, implying that increasing the wheat area could significantly enhance the production of wheat. The coefficient of labor is positive and significant at Battese and Coelli (1992) specification, while it is positive and insignificant at Battese and Coelli (1995) specification. The coefficient of machinery is negative and insignificant at the specifications of Battese and Coelli (1992) and (1995). The technical change coefficient is positive and insignificant at Battese and Coelli (1992) specification, while it is positive and significant at Battese and Coelli (1995) specification. The variables of the inefficiency effect model indicate that there is no impact from the location of the different governorates on wheat production in Egypt, the technical inefficiency of wheat production tended to decrease through the period of study, and there is no impact from the gender on wheat production in Egypt. The levels of technical efficiency vary among the different governorates for the specifications of Battese and Coelli (1992) and (1995); the minimum mean level of technical efficiency is 91.61% at Fayoum governorate, while the maximum mean level of technical efficiency is 98.69% at Dakahlia governorate. The technical efficiency takes an average value of 95.37%, this implying that little potential exists to improve resource use efficiency in wheat production. The TFPCH of wheat production in Egypt during the time period 1990-2012 has a value less than one and shows a decline; this decline is due mainly to the technical change component than the efficiency change component. The decline in TFPCH is generally improves over time. Menoufia governorate has the least declining in TFPCH by 6.5%, while two governorates, Sharkia and Dakahlia have the most declining in TFPCH by 13.1% for each of them. The least declining in TFPCH occurred at the period 2009- 2010 by 0.3%, while the most declining in TFPCH occurred at the period 1990-1991 by 38.9%. The declining in TFP of wheat production in Egypt is attributed mainly to poor application of technology.