金融科學的工程化

宋逢明

從科學史的研究發現，每一門真正可以稱之為科學的學科（原先主要指自然科學，現在則延伸入社會科學學科），其成長過程都要經歷三個階段：第一個階段是描述性的，第二個階段是分析型的，最後一個階段是工程化的。以軟科學為例，以牛頓、伽里略等人的工作為基礎的古典力學是描述性的（只有簡單的數量化表示）；哈密爾頓、拉格朗日等人採用微分方程和變分法建立起現代分析力學；而當這些力學方面的理論成果與其他科學成果（如材料科學等）相結合，應用到機械製造和橋梁建築時，就形成了機械工程的橋梁工程。電學的發展也是如此。現代生物工程和遺傳工程的興起，標誌着生物學及遺傳學的工程化。實際上，一門科學學科只有在工程化後，才能大規模地創造出經濟的和社會的效益。

現在，金融科學正如這些科學一樣，已經經歷了所有這些過程，在八十年代後期發展到了工程化的階段①。現代金融學所要求的艱巨的分析過程（需要用到微積分、線性代數、隨機過程以及更為艱深的數學工具）和嚴峻的技術競爭（尤其指基於計算機信息處理技術而開發的各種金融決策和交易技術），對由傳統文科教學訓練出來的金融學者和銀行金融業從業人員來說，形成了巨大的挑戰。對於實務層面的②操作技術（尤其是估值、定價和交易技術）來說，工程化的要求是不可避免的③。而這種變革對國家的金融監管部門也提出了新的挑戰，對公共政策的制定提出了更高的要求。基於金融工程的支持，新型金融產品（包括新型金融工具和金融服務）和金融技術的大量湧現，使金融監管部門應接不暇，為規範金融市場所作的努力不斷地面臨新的問題。那些對於現代金融科學缺乏深入理解的人們（包括學者和實際工作人員），為此陷入迷茫和困頓。其中有些人，會用各種理由來責難金融學的這種工程化發展。因為他們不懂得科學的金融創新活動，通過在金融系統轉移收益／風險和增強流動性，將使金融市場變得更為完全、更加有效率和降低交易成本，從而創造出新的社會經濟價值和提高配置資本資源的效率。當然會帶來新的風險，但是各種風險管理技術的研究開發，又正是金融工程研究的重要內容。

作為工程學科的涵義，在於創造性地運用各種技術，設計、開發和實施有益於社會的產品和服務。所以，金融工程注重技術――主要是金融技術的發展和創造性運用，來解決金融中的問題（主要是金融和財務的決策問題）並發掘金融領域中的機會。領會金融工程的關鍵在於理解這些技術由什麼組成以及怎樣應用。

這裡，我們給“技術”以廣義的理解。從而，技術由三個基本部分組成，這就是理論、工具和工藝方法。理論可以認是一種知識體系，包括有關的論點及其邏輯推理的集合。支持金融工程的知識體系包括相應的金融理論，但也包括經濟學理論、數學和統計學、會計規劃和慣例，法律以及稅法。工具包括傳統的金融工具，例如股票和債券，還包括越來越多的非傳統工具，尤其是衍生工具（包括隱含的和複雜的衍生工具）。對於金融工程師來說，衍生工具極其有用，因為它們具有很強的變化流動性和轉移收益／風險的功能。工藝方法則指結合相關的理論和工具來構造和實施一項操作過程中的步驟和過程本身，對於任何產品和服務的實施來說是必不可少的。在這裡，法律和會計方面的知識所扮演的角色在傳統的工程技術科學中沒有相對應的部分，在那些科學中，通常只應用自然法則。

金融工程集合了各種不同的技術來創造性地構造解決許多金融與財務方面的棘手問題的方案。雖然在西方，它主要是為盈利性的金融機構和工商企業服務，但是反過來，它也照樣可以為監管機關規範金融市場提供技術支持。由於各種新型金融產品和服務的投放市場，新的交易手段的使用，會使許多原來被用來管理和監督市場、提取稅收和制定公共政策的法規和監管工具不再適應，監管機關必須制訂新的監管法規和開發新的監管工具。在這方面，金融工程照樣可以發揮重要的技術支持作用。

大多數人認為金融學從一門描述性的科學向分析性的科學轉變始於哈里馬柯維茨(Harry Markowitz)的創造性的工作，它在1952年奠定了現代有價證券組合理論的基礎。到六十年代，馬柯維茨播下的種子開始生根發芽。其他學者進一步發展了這一理論，而銀行金融界的實務人員開始實際地應用這些發展出來的理論和工具進行資產組合選擇和套期保值決策。

到了六、七十年代，分析思想和方法毋庸置疑地替代了早期學者偏重於描述而實務人員偏重於檢驗的工作方式。資本資產定價模型（CAPM）和套利定價模型（APT）的發表，標誌着分析型的現代金融和財務理論開始走向成熟。尤其是羅伯特·默頓（Robert Merton）的著作中，新的方法得到了最清晰的體現。他為分析金融學和財務學奠定了大量的數學基礎，取得了一系列突破性的成果。而最具革命性的里程碑式的成果，則是費舍·布萊克（Fischer Black）和馬龍·肖（Myron Scholes）在1973年提出的第一個完整的期權定價模型。

在布萊克――肖的期權定價模型發表後，金融學領域中分析技術發展的速度顯著加快，理論的突破前所未有地迅速。與此同時，金融創新在市場中大量湧現。市場創新受到機會和必要性的雙重激勵。機會來源於金融理論的長足進步、信息技術的飛速發展、日益接受高層次教育並善於分析的從業人員，和監督環境中發生的一系列有利於創新的變化。而必要性則體現在匯率、利率和商品價格的波動變化變得更為激烈和頻繁、市場的全球化以及在工業領域和金融領域裡競爭的加劇。

特別需要指出的是，八十年代達萊爾·達菲（Darrell Duffie）等人在不完全資產市場一般均衡理論方面的經濟學研究為金融創新和金融工程的發展提供了重要的理論支持。他們的工作從理論上證明了金融創新和金融工程的合理性和對提高社會資本資源配置效率的重大意義。由金融工程作為技術支持的金融創新活動不僅轉移價值，而且通過增加金融市場的完全性和提高市場效率而實際地創造價值。從而，金融科學的工程化不是只給一部分人帶來好處，而是為整個社會創造效益。

八十年代末期，一些從事金融和財務理論和應用研究的領先學者開始意識到，金融作為一門科學正在經歷第二次根本性的變革。這次，它正在從分析的科學向工程的科學轉變。例如，在八十年代後幾年，一項極有價值的動態套期保值策略――組合保險的創始人，海恩·利半德（Hayne Leland）和馬克·魯賓斯坦（Mark Rubinstein）開始談論“金融工程新科學”。1988年，約翰·芬納迪（John Finnerty）在公司財務的背景下給出了金融工程的正式定義。利蘭德、魯賓斯坦和芬納迪是最早意識到金融科學步入工程階段的學者，但同樣意識到這一點的還不止他們。在九十年代初，許多具有創新思想的銀行家和金融業從業人員開始從新的角度認識自己的行為，“金融工程”的說法開始流傳，或者至少是偶然出現在討論交易的文章中。並且，一小部分有遠見的人以“金融工程師”作為其職業名稱，為數不多的金融機構創立了金融工程部門，它們包括大通曼哈頓銀行和美洲銀行。

對於被歸入社會科學的金融學正在前所未有地成為一門工程科學，這一認識的加深最終促使一部分高級學者和銀行金融業實務人員組建了金融工程師的第一個專業性學會，即現在所稱的國際金融工程師學會（IAFE-International Association of Financial Engineers）。成立於1991年的這一組織發展迅速，截止到1997年初，在全球範圍已擁有約1600名會員（筆者有幸成為該學會在中國大陸的第一名成員）。

金融工程師們設計和開發的產品、財務架構和策略看上去經常顯得複雜可怕。然而，即使是最複雜的結構，也通常只是簡單工具的結合（組合），而不是其它的什麼東西。因此，理解複雜結構的最簡單方法，便是將它們分解為一個個組成部分或一個個構築元件。金融工程已經發展出一整套模塊式組合和分解的技術，就象組合機床是由許多標準化的機械零部件組成一樣，複雜的金融工具和金融架構是由一系列基本的金融工具組合而成。當然，組合後將具備原來所沒有的流動性和收益／風險特性。而分解技術則可以把原來捆邦在一起的金融和財務風險分解開來，在此基礎上開發出各種新的風險管理技術。

對金融工程的發展起到關鍵推動作用的是信息技術的飛速發展。計算機硬件和軟件、遠距離數據傳送技術和存儲設備的顯著改進使實施大型的金融技術成為可能，否則它們就只能停留在高深而不實用的理論上。反過來，大規模數據演算能力的加強（例如，在實時基礎上對複雜的金融工具估價）又激勵人們努力擴展理論和分析技術，有一些研究方向在以前因為計算方面的困難而被迫放棄。

金融工程的誕生和成長與信息技術的發展並行並非偶然。信息的獲取和利用通常是在金融市場獲勝的關鍵。起初，信息技術只限於在交易過程和交易跟蹤中使用，只不過起到對交易給予後台支持的作用。這種數據處理的自動化使運作部門用相同的人力及更少的成本，即可處理大量的交易。這種技術在六十年代得到了空前廣泛的應用並在七十年代得到了完善的發展。但對信息技術的真正認識還是在這之後實現的。

在之後的二十年間，有遠見的信息技術工作者通過和金融市場交易員的密切工作配合，開始意識到信息技術應用於新金融科學的真正範疇。適當編程操作的計算機，可以分析數據並快速進行複雜運算，因此使應用這些工具的交易員能夠用比對信息技術不熟悉的競爭者快得多的速度發現定價失衡並利用其進行套利（新型套利技術的發展也是金融工程研究的重要內容）。信息產業和金融產業結為聯盟，以新的方式提供信息，迅速地進入提供實時數據的領域。

隨着時間推移，金融工程方面的研究工作開始提供在線分析工具。這些分析工具能夠利用金融市場的實時數據進行複雜計算。同時，為了在競爭中占據優勢地位，許多大型金融機構大量投資購買硬件設備，在金融機構內部發展分析技術及軟件，並為之申請專利，也購買外單位開發的專利分析軟件。這些分析工具和使用它們的系統在八十年代飛速發展，大大縮短了開發金融產品和進行交易決策的時間。

需要提出的是，數值計算和仿真技術的發展對於金融理論和應用的研究意義重大。通常的理論模型有着嚴謹的推導和封閉形式的解。但這些模型的成立總是建立在一些必不可少的對市場環境和其他方面的假設的基礎之上。理論模型對深刻地理解金融的實質是極為重要的，但對金融市場的交易和操作來說，與實際不符的假設條件會使模型本應有的功能失效。或者說，理論模型缺乏靈活性，使用者被限制在模型所分配的假設和利率變化過程等條件中。而且，理論模型往往難於擴展（甚至有時不可能），因而在實際應用上難以推廣到其他的方面。

採用數值計算和仿真技術建立的模型則要靈活得多，容易推廣使用，而且也相對容易建立，不象理論模型那樣需要極為艱苦的邏輯思辨，因為許多邏輯推理是由計算機程序幫助實現的。廣泛得以應用的數值計算和仿真技術有代數格模型、有限差分和統計模擬等。然而，這些數值計算和仿真技術需要很強的運算能力，經常用到百萬甚至幾十億次的計算。如果沒有高速運算設備，這些技術將失去意義。

特別是，基於數值計算和仿真技術建立金融產品估價模型的方法大大提高了金融產品創新的速度。估價方法的重點從嚴格的封閉式的模型轉移到不那麼高深而計算量很大的方法，並由於計算機信息技術的支持使這種方法得以廣泛的應用。通過大量的實踐，人們發現採用這種方法幾乎可以對所有的基本金融工具（尤其是衍生工具）進行估價。而當人們認識到複雜的金融工具可以分解為一套相對簡單的工具，並且每一種簡單工具都可利用數字處理程序和計算技術進行估價時，很明顯，實際上任何一種金融工具都可以被估價，無論它看起來是多麼複雜和異乎尋常。這種新技術的大量使用促進了金融產品數量、種類和複雜程度的迅猛發展。這一現象和數值計算方法（有限元、有限差分等）對力學問題求解的情況非常相似。由於數值計算方法的引進，許多彈性力學、結構力學和流體力學中很難用解析方法求解的問題都迎刃而解了。

信息技術反過來又推動了金融理論的研究，實證分析方法需要採集金融市場的大量交易信息，對理論模型進行實證的檢驗和測試，進而修改理論模型使之更為符合實際。實證金融學的發展已經是目前國際上金融學術和應用研究的一個非常重要的方面。在這裡，信息技術的支持作用是顯而易見的。現在，美國麻省理工學院斯隆管理學院金融工程實驗室（這是在國際上領導金融工程發展的重要基地）的教授們已經在設想建立實驗的金融學，即人為地構造金融環境來試驗各種新型金融產品和金融技術，從而將使金融學的研究進一步工程化。

最近兩三年間，金融工程學科在西方發達國家的發展非常迅猛。以美國為例，麻省理工學院、康奈爾大學、斯坦福大學、卡內基·梅隆大學、密西根大學和紐約工業大學等著名學府都已經設立了金融工程的學位或專業證書教育。以案例教學著稱於世的哈佛商學院的金融與財務學教授們專門編著了金融工程案例集出版。金融工程的學術研究非常迅速地應用化，象紐約工業大學和華爾街的重要金融機構建立了密切的業務合作聯繫。

有的專家認為，金融工種發展的更為廣闊的天地在東方，在亞洲，尤其是在金融市場正在開發和具有巨大潛力的中國。金融工程作為一門新興學科在香港銀行界和各主要大學得到了高度的重視。香港中文大學、科技大學、城市理工大學等學校都已推出有關的訓練課程和培養計劃，並得到銀行金融業界的熱烈響應。金融科學的工程化發展也已經在國內產生很大反響，一批有識之士正在積極地創導和推動金融工程的研究，國務院和人民銀行總行的有關領導也多次指示要加快金融工程的學科設立。尤其是國家自然科學基金委員會已經把金融工程的研究列入一項“九五”期間重大項目的研究內容，並已開始實施這一研究課題。國際金融工程師學會執行主席約翰·馬歇爾（John Marshall）教授也對在中國發展金融工程學科表示熱情的鼓勵和支持，許多在金融學術領域已有成就的海外中國學者也紛紛表達報國心願，願為國內發展金融工程學科貢獻力量。中國的現代化的金融系統正在快速發展，中國金融市場有可能成長為國際金融市場最重要的組成部分之一。工程化的金融科學――金融工程在世紀之交被引入中國，相信它一定會在改革開放的中華沃土中生根發芽，成長為枝葉繁茂的參天大樹。