Building a computational artificial market

Abstract

Computational economics is a branch of experimental economics that aims to recreate and explain the dynamics of real markets using computational simulations. Researchers of empirical economics have often very limited ability to control the market environment to study specific phenomena but such restrictions do not apply in pure computational environments. The purpose of this thesis is to build a generic computational market. As the previous literature is lacking in thorough examples of how to build such a model, the mechanics of this model are discussed in detail.

The microstructure of the model is organized as limit order book market with continuous clearing. The trading agents of the model are budget constrained and zero-intelligent. The model supports multi-asset simulations and the meaning of currency is abstracted and any asset in the model can act as the currency or the traded asset for a market. The representativeness of the model is validated using stylized facts and the price behaviour is studied with different initiation price and by destabilizing the sides of the market.

The model produced similar results as the similar models from previous literature: zero intelligent traders do converge efficiently to equilibrium and some of the stylized facts can be produced with such a simplistic model. As a contribution to the existing literature, the testing of the model revealed several additional interesting observations such as that the global balance between assets in zero-intelligent markets is not the only factor driving the equilibrium price: also the probability of issuing bid and ask orders affect the equilibrium. The structure of the order book has itself an effect on the equilibrium price.

Tietokonepohjaiset markkinat ovat kokeellisen taloustieteen alalaji, jonka tavoitteena on jäljitellä ja selittää todellisten markkinoiden dynamiikaa hyödyntäen tietokonesimulaatioita. Empiirisen taloustieteen tutkijoilla on rajallinen kyky kontrolloida markkinoiden sisäisiä ja ulkoisia muuttujia ilmiöiden tutkimiseen, mutta vastaavia rajoitteita ei ole täysin keinotekoisesti luoduilla markkinoilla. Tämän Pro gradu -tutkielman tarkoituksena on kehittää geneerinen tietokonepohjainen keinomarkkina. Koska aiemmasta kirjallisuudesta puuttuu kattavia esimerkkejä, miten vastaavia simulaatiomalleja voi luoda, tämän tutkielman malli esitetään yksityiskohtaisesti.

Mallin markkinat ovat mikrostruktuuriltaan limiittitarjouskirjamarkkinat jatkuvalla tarjousten täsmäytyksellä. Kaupankävijät ovat budjettirajoittuneita ja luonteiltaan minimiälyisiä. Malli tukee useita markkinoita, valuutan merkitys on abstraktoitu ja mikä tahansa omaisuuslaji voi toimia kaupankäyntivälineenä. Malli validoidaan hyödyntäen tyyliteltyjä faktoja ja mallin hintadynamiikkaa tutkitaan eri aloitusmarkkinahinnoilla ja epävakauttamalla markkinan laitoja.

Malli tuottaa samankaltaisia tuloksia kuin vastaavat mallit aiemmasta kirjallisuudesta: markkinat minimiälyisillä kaupankävijöillä konvertoituu tehokkaasti lähelle tasapainohintaa ja malli pystyy tuottamaan useita tyyliteltyjen faktojen ilmiöitä. Mallin kokeilu tuotti useita lisähavaintoja, kuten että omaisuuslajien tasapaino ei ole ainoa tekijä, joka ajaa tasapainohintaa minimiälyisten kaupankävijöiden markkinoilla, vaan myös painot, joilla kaupankävijät asettavat osto- ja myyntitarjouksia, vaikuttaa tasapainohintaan. Pelkästään tarjouskirjojen laitojen tasapaino vaikuttaa tasapainohintaan.