美式双重Heston期权不再逐点解自由边界:一次训练同时给出边界、价值函数与希腊值
核心概要
美式双重Heston模型的定价难点在于提前行权边界本身未知,边界与期权价值必须一起求解。一种把多个子网络输出相乘组合的深度学习方案,在固定提前行权边界后,用一次训练同时预测提前行权边界、价值函数和一阶、二阶希腊值的曲面。在常数利率与随机利率两种设定下,其价值函数与渐近展开法、最小二乘蒙特卡洛等已有结果做了数值对照。
深度剖析
美式双重Heston模型被当作自由边界问题处理,训练完成后网络直接给出提前行权边界、价值函数以及希腊值的曲面,而不只是单一价格。 此前求解该模型多依赖渐近展开、格点法、傅里叶展开或模拟方法,各自给出价格或边界的近似。 在常数利率设定下,价值函数与Zhang和Feng的渐近展开法以及最小二乘蒙特卡洛结果并列比较,覆盖三个行权价与两组到期和方差取值。
做法是先把未知的提前行权边界固定下来,用对数变换把自由边界问题变成固定边界问题,再让网络在训练中拟合归一化后的价值函数。 网络由三个子网络组成,分别接收时间、时空与方差变量、以及方差交互项,输出经softmax归一化的非负权重后相乘组合,即乘性集成。 训练使用sinh函数拉伸的网格采样,常数利率下为14×14×14×14,随机利率四因子情形为10×10×10×10×10,并报告了不拉伸时结果明显变差。
随机利率版本把模型扩展到四因子,包含两个方差和一个CIR利率过程,网络结构相应增加一个输入维度。 该版本与渐近展开法、Shannon小波法以及两种最小二乘蒙特卡洛实现比较。 在稀疏相关矩阵下,三个行权价与三个到期长度的价值函数与上述方法接近;换成稠密相关矩阵后,结果与模拟的偏离变大。
启示与展望
讨论范围限于美式双重Heston模型在常数利率与随机利率两种设定下的数值定价,参数与网格规模均在文中表格列出。方法在训练后同时给出提前行权边界、价值函数和希腊值曲面,作者指出归一化行权价与价值函数后可用单位行权价预测,从而避免针对每个行权价重新训练。作者提出后续将考虑对变量和参数做完整参数化,包括相关系数。
作者报告,稠密相关矩阵情形下的预测虽然合理,但与最小二乘蒙特卡洛模拟相比不如稀疏相关矩阵情形一致,并认为稠密相关结构可能对解的精度有较大影响。作者还指出,当远端边界取较大值时区间变宽,可能需要增加训练数据;预测点应落在边界点之内以避免外推。
