銀行破產(chǎn)，后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)如何規(guī)避？Nature：量子模擬！

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自硅谷銀行事件發(fā)酵之后，一些分析家預(yù)測(cè)，隨著對(duì)銀行業(yè)隱性風(fēng)險(xiǎn)及其對(duì)貨幣成本上升的脆弱性的擔(dān)憂擴(kuò)散，該行業(yè)將面臨更多痛苦。“下周可能會(huì)有一場(chǎng)大屠殺，因?yàn)?.....做空者在那里，他們會(huì)攻擊每一家銀行，尤其是小銀行。”

一家金融機(jī)構(gòu)的倒閉會(huì)引起更多銀行倒閉的多米諾骨牌效應(yīng)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。正如我們現(xiàn)在看到的硅谷銀行的傳奇故事和2008年金融危機(jī)所證明的那樣，這種風(fēng)險(xiǎn)可以威脅到整個(gè)全球經(jīng)濟(jì)——而全球經(jīng)濟(jì)是一個(gè)由金融機(jī)構(gòu)組成的親密而復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。

【資料圖】

剛剛，據(jù)《自然》雜志報(bào)道，來自紐約大學(xué)和多倫多大學(xué)的一個(gè)研究小組，近期剛剛證明：量子計(jì)算機(jī)在制定有效戰(zhàn)略、減輕系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)方面發(fā)揮作用。

研究小組報(bào)告說，減輕風(fēng)險(xiǎn)的一種方法是優(yōu)化金融網(wǎng)絡(luò)中各機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系，如調(diào)整貸款、持有股份和其他連接銀行的負(fù)債。然而，由于金融系統(tǒng)的復(fù)雜性以及可能發(fā)生的非線性和不連續(xù)的損失，這項(xiàng)任務(wù)具有挑戰(zhàn)性。

此次，研究人員對(duì)這種復(fù)雜性提供了一些想法。決策變量的總數(shù)隨著金融網(wǎng)絡(luò)的大小呈四級(jí)增長(zhǎng)。一般來說，優(yōu)化問題的復(fù)雜性隨著決策變量的數(shù)量急劇增長(zhǎng)，而決策變量的數(shù)量又隨著網(wǎng)絡(luò)的大小呈四級(jí)增長(zhǎng)。因此，當(dāng)銀行間網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模很大時(shí)，這個(gè)問題可能會(huì)變得難以解決，而現(xiàn)實(shí)生活中的銀行網(wǎng)絡(luò)往往就是這種情況。例如，根據(jù)聯(lián)邦存款保險(xiǎn)公司的FDIC季度報(bào)告，目前在北美有大約5000家商業(yè)銀行。

銀行間網(wǎng)絡(luò)可視化的例子

一個(gè)有100家銀行的銀行間網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)模擬可視化，銀行顯示為橙色節(jié)點(diǎn)，破產(chǎn)的銀行顯示為黑色節(jié)點(diǎn)，失敗的銀行將通過交叉持股的方式給其他銀行帶來進(jìn)一步的損失，顯示為紅色邊。紅色邊緣可以解釋為危機(jī)傳染或損失傳播的途徑。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究人員開發(fā)了一種兩階段的優(yōu)化算法。

使用兩階段優(yōu)化的銀行間網(wǎng)絡(luò)實(shí)例。左圖是100家銀行的隨機(jī)生成的銀行間網(wǎng)絡(luò)的圓形布局可視化；右圖是使用算法2進(jìn)行兩階段優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)。請(qǐng)注意，交叉持股(cross-holdings)的變化并不像先前那樣劇烈。

在第一階段，金融網(wǎng)絡(luò)被分割成高度互聯(lián)的銀行模塊：這種方法提高了可擴(kuò)展性，因?yàn)閮?yōu)化較小的銀行模塊要比優(yōu)化整個(gè)網(wǎng)絡(luò)容易得多。為了分割網(wǎng)絡(luò)，研究人員為有向圖(Directed Graph)和加權(quán)圖(Weighted Graph)的經(jīng)典和量子分區(qū)(partitioning)開發(fā)了新算法。

在第二階段，研究人員開發(fā)了一種新的方法來解決系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)背景下帶有約束條件的混合整數(shù)線性編程問題。這種方法被用來優(yōu)化銀行每個(gè)模塊內(nèi)的連接，同時(shí)確保整個(gè)系統(tǒng)保持穩(wěn)定。

平均級(jí)聯(lián)模擬(Average cascade simulation)結(jié)果顯示，隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)、一階段優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)和兩階段優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的銀行倒閉次數(shù)相對(duì)于增加的擾的資產(chǎn)(β)，隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)、一階段優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)和兩階段優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的平均級(jí)聯(lián)模擬結(jié)果。

據(jù)研究人員稱，他們使用了各種D-Wave量子設(shè)備并依靠量子退火方法，量子計(jì)算機(jī)對(duì)于解決這些類型的問題特別有希望。該團(tuán)隊(duì)補(bǔ)充說，這些設(shè)備在解決復(fù)雜優(yōu)化問題的計(jì)算能力和效率方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

對(duì)銀行間網(wǎng)絡(luò)比較量子和經(jīng)典分區(qū)

50家銀行組成的銀行間網(wǎng)絡(luò)的單階段優(yōu)化、經(jīng)典和量子兩階段優(yōu)化的時(shí)間比較。帶有量子分區(qū)的兩階段優(yōu)化所需時(shí)間要少得多。

該團(tuán)隊(duì)研究了這些問題的單階段和雙階段解決方案，以及經(jīng)典和量子方法的混合。最后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示，兩階段的量子分區(qū)表現(xiàn)最好。

最后，原文總結(jié)道：“兩階段的量子分區(qū)算法優(yōu)于經(jīng)典方法。它戰(zhàn)勝了兩階段的經(jīng)典分區(qū)，因?yàn)樗軌蚋行У鼐徑饧?jí)聯(lián)問題。實(shí)施起來也更現(xiàn)實(shí)：現(xiàn)實(shí)世界的結(jié)果與合成結(jié)果一致，我們證明了兩階段量子算法對(duì)金融沖擊有更大的彈性，并且在系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)下延遲了級(jí)聯(lián)故障相變(cascade failure phase transition)，降低了時(shí)間復(fù)雜度?！?/p>

參考鏈接：

[1]https://thequantuminsider.com/2023/03/11/timely-research-quantum-computers-could-help-reduce-cascading-financial-crashes/

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