DataWhale—量化金融(task9 多标的组合与相关性)

DataWhale—量化金融(task9 多标的组合与相关性)

如果只买一只股票,哪怕仓位再低,你也把鸡蛋放进了同一个篮子

一、相关性矩阵:量化「同涨同跌」

1.1 什么是相关性

两只股票,今天都涨、明天都跌——这种步调一致性,用Pearson 相关系数 ρ来度量:

  • ρ = 1:完全正相关,你涨我也涨,幅度一样

  • ρ = -1:完全负相关,你涨我跌,像跷跷板

  • ρ = 0:完全不相关,各走各的

  • ρ > 0.7:高度相关,基本上同涨同跌

  • 0.3 < ρ < 0.7:中度相关,大趋势一致但幅度不同

  • ρ < 0.3:低相关,分散效果好

1.2 五只标的

我选了美股科技圈的「四大天王」加上标普500指数:

代码名称角色
SPY标普500 ETF基准,代表整个市场
AAPL苹果消费电子龙头
MSFT微软云计算+AI基建
NVDA英伟达AI芯片之王
TSLA特斯拉电动车+机器人

1.3 相关性矩阵结果

对近一年的日收益率计算 Pearson 相关系数,得到如下矩阵:

ρSPYAAPLMSFTNVDATSLA
SPY1.0000.4370.3490.6570.616
AAPL0.4371.0000.2030.1630.239
MSFT0.3490.2031.0000.2810.191
NVDA0.6570.1630.2811.0000.405
TSLA0.6160.2390.1910.4051.000

1.4 读图:热力图告诉我们什么

看图说话,颜色越红(深)代表相关性越高:

  1. NVDA 和 SPY 的 ρ = 0.657:英伟达跟大盘高度相关。这很合理——英伟达现在是标普500的权重股,它涨大盘往往也涨。

  2. TSLA 和 SPY 的 ρ = 0.616:特斯拉也跟大盘高度相关。马斯克的一举一动都能影响市场情绪。

  3. AAPL 和 MSFT 的 ρ = 0.203:苹果和微软的相关性很低!虽然都是科技巨头,但一个靠硬件+生态,一个靠云计算+企业软件,业务驱动因素不同。

  4. NVDA 和 AAPL 的 ρ = 0.163:英伟达和苹果几乎「各走各的」。一个卖GPU给数据中心,一个卖iPhone给消费者,八竿子打不着。

ρ 高 = 强耦合,一个挂了另一个也危险;ρ 低 = 松耦合,可以独立扩容和容错。做组合就是要找「松耦合」的标的。


二、等权组合 vs 单票波动

2.1 等权组合怎么算

最简单的组合方式——等权(Equal Weight),每只股票的权重一样:

注意:SPY 是基准,不参与组合。组合是「四只科技股打包」,然后跟「整个市场(SPY)」比。

2.2 关键指标对比

指标SPYAAPLMSFTNVDATSLA等权组合
总收益率+17.23%+58.63%-22.00%+11.10%-7.09%+10.02%
年化波动率12.71%24.83%27.79%36.16%46.29%22.87%
夏普比率1.321.99-0.760.470.070.53
最大回撤-8.88%-13.80%-34.50%-20.21%-38.25%-20.87%

2.3 读图:风险-收益散点图

这张图把每只标的的「年化波动率」放在 X 轴,「总收益率」放在 Y 轴:

  • AAPL在左上角:收益最高(59%),波动中等(25%)——这一年的明星

  • TSLA在右下角:收益为负(-7%),波动最大(46%)——这一年的坑货

  • MSFT在左下角:收益最差(-22%),波动还不小(28%)——双杀

  • 等权组合(绿色五角星)落在中间地带:波动率(23%)低于所有单票,收益率(10%)介于最高和最低之间

等权组合的波动率低于四只单票中的任何一只。这不是魔法,是数学——当 AAPL 涨、MSFT 跌的时候,它们的波动在一定程度上「抵消」了。

2.4 代码视角:这就像是「负载均衡」

作为一个写过后端的人,我把等权组合类比成Round-Robin 负载均衡

  • 单票满仓= 所有请求打到一个实例上,实例挂了全完

  • 等权组合= 请求均匀分到四个实例,一个实例挂了还有三个扛着

  • 低相关性= 实例之间的故障不传染,不会一起挂

当然,真实的负载均衡会按性能加权(类比市值加权),但等权是最简单的起点。


三、组合净值曲线:和 SPY 同台竞技

3.1 净值曲线长什么样

这张图把近一年的净值走势全画出来了:

  • 灰色粗线= SPY(标普500),稳稳当当从 1 涨到 1.17

  • 绿色粗线= 等权组合,波动比单票小,但也没跑赢 SPY

  • 四条虚线= 单票净值,上蹿下跳像心电图

3.2 看图说话

谁最稳?SPY。作为整个市场,它平滑了所有个股的极端波动。

谁最疯?TSLA(黄色虚线)。从 1 冲到 1.5,又跌回 0.9,坐了一趟过山车。

组合的表现?绿色线比所有虚线都平滑,但最终收益(10%)不如 SPY(17%)。

⚠️这一年,「科技股四大天王」的等权组合没有跑赢大盘。说明什么?说明这一年大盘里的其他板块(比如金融、能源、医药)涨得更好,或者这四只科技股的内部撕裂太严重(MSFT 和 TSLA 拖了后腿)。

3.3 组合没跑赢大盘,还要组合吗?

要。因为:

  1. 过去不代表未来。上一年跑输,不代表下一年跑输。

  2. 组合的目的不是「跑赢」,而是「在可接受的风险下获取合理收益」。如果你2025年7月全仓了 MSFT,现在亏 22%;全仓 TSLA,亏 7%。组合至少让你赚了 10%。

  3. 夏普比率的角度:虽然组合收益不如 SPY,但组合是在「科技股」这个赛道内部做的分散。如果你坚信科技股的长期逻辑,组合比单票安全得多。


四、波动率的另一种视角

4.1 直方图:谁更「离散」

把每天的收益率画成直方图:

  • TSLA(橙色):分布最宽,从 -15% 到 +8% 都有,像一盘散沙

  • NVDA(紫色):分布次之,尾巴也比较长

  • 等权组合(绿色):分布最集中,像一根针——大部分日子的涨跌都在 ±3% 以内

4.2 箱线图:离群值与波动范围

(对应图4b:箱线图)

箱线图的箱体宽度代表「中间50%的数据范围」:

  • TSLA 箱体最宽:日常波动就很大

  • 等权组合箱体最窄:日常波动被四只股票的涨跌「对冲」掉了

  • TSLA 的离群值最多:有很多天涨跌超过 ±5%,组合几乎没有这种极端日子

把箱线图类比成P50-P99 延迟分布。单票就像一个没有限流的微服务,延迟抖动巨大;组合就像加了熔断和降级,P99 延迟被压下来了。虽然平均延迟(平均收益)没提升,但系统的稳定性(可持有性)大幅改善。


五、本章小结

5.1 相关性的本质

相关性不是因果关系,它是「一起波动的统计规律」。两只股票 ρ 高,可能是因为:

  • 它们都在同一个指数里(被动资金一起买卖)

  • 它们受同样的宏观因素影响(利率、汇率、地缘政治)

  • 它们有产业链上下游关系(NVDA 的 GPU 卖给谁?很多是 AAPL 和 MSFT 的数据中心)

5.2 分散化的数学直觉

为什么组合能降低波动?核心公式:

当 ρ < 1 时,组合方差小于各股票方差的加权平均。ρ 越低,「分散红利」越大。

用代码的话说:组合的标准差不是单票标准差的平均值,而是它们的「协方差矩阵的平方根」。只要股票之间不是完全同步,组合就能「削峰填谷」。

5.3 等权组合的局限

等权虽然简单,但不是最优的:

  1. 没有考虑相关性差异——AAPL 和 MSFT 的 ρ 只有 0.2,应该给它们更高权重;NVDA 和 TSLA 的 ρ 有 0.4,权重应该更低

  2. 没有考虑波动率差异——TSLA 波动那么大,应该少配一点

  3. 没有动态调整——涨得多的股票权重会自然变大,需要定期再平衡

下一章可以探索:均值-方差优化(Markowitz),用数学找到「给定收益下风险最小」的权重配置。

5.4 一点建议

  1. 相关性是组合的基石——不懂相关性就谈分散化,等于不懂网络拓扑就谈微服务架构

  2. 低相关 ≠ 负收益——MSFT 这一年跌了 22%,但它和 AAPL 的低相关性确实帮助了组合降低波动

  3. 不要只看组合收益——组合的收益往往是「平庸的」,但它的价值在于「可持有性」

  4. SPY 是免费的午餐——如果你不知道怎么配权重,买 SPY 就是买整个市场,天然分散

  5. 再平衡很重要——等权组合如果不定期调仓,涨得多的股票会自然占据更高权重,分散效果会退化


    作业后续再补一下,近期考试。。。