Econofísica

La econofísica es un campo de investigación transdisciplinario dentro de la economía heterodoxa . Aplica teorías y métodos desarrollados originalmente por físicos a problemas económicos , generalmente aquellos que involucran incertidumbre, procesos estocásticos y dinámica no lineal . Algunas de sus aplicaciones al estudio de los mercados financieros también se conocen como finanzas estadísticas, en referencia a sus raíces en la física estadística . La econofísica está estrechamente relacionada con la física social .

El modelo econofísico más conocido es el modelo de venta de garaje . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

El interés de los físicos por la economía no es nuevo. Daniel Bernoulli , por ejemplo, fue el creador de las preferencias basadas en la utilidad . Asimismo, Jan Tinbergen , quien ganó el primer Premio Nobel de Economía en 1969 por haber desarrollado y aplicado modelos dinámicos para el análisis de procesos económicos, estudió física con Paul Ehrenfest en la Universidad de Leiden . Tinbergen clasificó algunas estadísticas económicas como instrumentos utilizados para alcanzar otras estadísticas establecidas como objetivos, un concepto utilizado por los bancos centrales modernos cuando emplean las tasas de interés para controlar la inflación. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Tinbergen desarrolló el modelo de gravedad del comercio internacional, que se ha convertido en la herramienta fundamental de la economía internacional . Uno de los fundadores de la teoría económica neoclásica , el ex profesor de economía de la Universidad de Yale, Irving Fisher , se formó originalmente con el renombrado físico de Yale , Josiah Willard Gibbs . ^{[ 6 ]}

La econofísica fue iniciada a mediados de la década de 1990 por varios físicos que trabajaban en el subcampo de la mecánica estadística . Insatisfechos con las explicaciones y los enfoques tradicionales de los economistas, que generalmente priorizaban los enfoques simplificados en aras de modelos teóricos solubles sobre la concordancia con los datos empíricos, aplicaron herramientas y métodos de la física, primero para intentar correlacionar conjuntos de datos financieros y luego para explicar fenómenos económicos más generales.

Uno de los principales impulsores del surgimiento de la econofísica en aquella época fue la repentina disponibilidad de grandes cantidades de datos financieros, a partir de la década de 1980. Se hizo evidente que los métodos de análisis tradicionales eran insuficientes: los métodos económicos estándar se ocupaban de agentes homogéneos y del equilibrio, mientras que muchos de los fenómenos más interesantes de los mercados financieros dependían fundamentalmente de agentes heterogéneos y situaciones alejadas del equilibrio.

El término «econofísica» fue acuñado por H. Eugene Stanley para describir la gran cantidad de artículos escritos por físicos sobre los problemas de los mercados (de valores y otros), en una conferencia sobre física estadística celebrada en Calcuta (actualmente Kolkata ) en 1995, organizada por Bikas Chakrabarti , y apareció por primera vez en sus actas publicadas en Physica A en 1996. ^{[ 7 ] [ 8 ]} La reunión inaugural sobre econofísica fue organizada en 1998 en Budapest por János Kertész e Imre Kondor. El primer libro sobre econofísica fue publicado por RN Mantegna y HE Stanley en 2000. ^{[ 9 ]}

En ese mismo año, 1998, se celebró en la Universidad de Palermo el Taller Internacional de Econofísica y Finanzas Estadísticas. ^{[ 10 ]} El relacionado "Coloquio de Econofísica", ahora un evento anual, se celebró por primera vez en Canberra en 2005. ^{[ 11 ]} El Coloquio de Econofísica de 2018 se celebró en Palermo en el 30.º aniversario del Taller de Palermo original; fue organizado por Rosario N. Mantegna y Salvatore Miccichè. ^{[ 10 ]}

Las series de reuniones casi regulares sobre el tema incluyen: Econophys-Kolkata (celebrada en Calcuta y Delhi), ^{[ 12 ]} Coloquio de Econofísica, ESHIA/ WEHIA.

Las herramientas básicas de la econofísica son los métodos probabilísticos y estadísticos , a menudo tomados de la física estadística.

Los modelos físicos que se han aplicado en economía incluyen la teoría cinética de los gases (llamada modelos de intercambio cinético de mercados ^{[ 13 ]} ), modelos de percolación , modelos caóticos desarrollados para estudiar el paro cardíaco y modelos con criticidad autoorganizada, así como otros modelos desarrollados para la predicción de terremotos . ^{[ 14 ]} Además, se han realizado intentos de utilizar la teoría matemática de la complejidad y la teoría de la información , desarrolladas por muchos científicos, entre los que se encuentran Murray Gell-Mann y Claude E. Shannon , respectivamente.

Para juegos potenciales , se ha demostrado que un equilibrio productor de emergencia basado en información a través de la entropía de información de Shannon produce la misma medida de equilibrio ( medida de Gibbs de la mecánica estadística) que una ecuación dinámica estocástica que representa decisiones ruidosas, ambas basadas en modelos de racionalidad limitada utilizados por los economistas. ^{[ 15 ]} El teorema de fluctuación-disipación conecta ambos para establecer una correspondencia concreta de "temperatura", "entropía", "potencial/energía libre" y otras nociones físicas a un sistema económico. El modelo de mecánica estadística no se construye a priori, sino que es el resultado de una suposición de racionalidad limitada y de la modelización de modelos neoclásicos existentes. Se ha utilizado para demostrar el resultado de "inevitabilidad de la colusión" de Huw Dixon ^{[ 16 ]} en un caso para el cual la versión neoclásica del modelo no predice la colusión. ^{[ 17 ]} Aquí la demanda está aumentando, como con los bienes de Veblen , los compradores de acciones con la falacia de la "mano caliente" prefieren comprar acciones más exitosas y vender las menos exitosas, ^{[ 18 ]} o entre los operadores de corto plazo durante una compresión de corto plazo como ocurrió con la colusión del grupo WallStreetBets para impulsar el precio de las acciones de GameStop en 2021. [ ^{19 ] El} premio Nobel y fundador de la economía experimental Vernon L. Smith ha utilizado la econofísica para modelar la sociabilidad implementando ideas de Humanomics. Allí, la toma de decisiones ruidosa y los parámetros de interacción que facilitan las respuestas de acción social de recompensa y castigo dan como resultado modelos de vidrio de espín idénticos a los de la física. ^{[ 20 ]} El marco permite que los mismos agentes racionalmente limitados exhiban un comportamiento egoísta o recíproco como una consecuencia emergente del entorno de interacción, en lugar de requerir distintos tipos de agentes o modelos separados para diferentes configuraciones. ^{[ 20 ]}

En varios artículos del econofísico Aurelio F. Bariviera y sus coautores se utilizaron cuantificadores derivados de la teoría de la información para evaluar el grado de eficiencia informacional de los mercados bursátiles. ^{[ 21 ]} Zunino et al. emplean una herramienta estadística innovadora en la literatura financiera: el plano de causalidad complejidad-entropía. Esta representación cartesiana establece una clasificación de eficiencia de diferentes mercados y distingue diferentes dinámicas del mercado de bonos. Se encontró que los países más desarrollados tienen mercados bursátiles con mayor entropía y menor complejidad, mientras que los mercados de los países emergentes tienen menor entropía y mayor complejidad. Además, los autores concluyen que la clasificación derivada del plano de causalidad complejidad-entropía es consistente con las calificaciones asignadas por las principales agencias de calificación a los instrumentos soberanos. Un estudio similar desarrollado por Bariviera et al. ^{[ 22 ]} explora la relación entre las calificaciones crediticias y la eficiencia informacional de una muestra de bonos corporativos de compañías petroleras y energéticas estadounidenses utilizando también el plano de causalidad complejidad-entropía. Encuentran que esta clasificación coincide con las calificaciones crediticias asignadas por Moody's.

Otro buen ejemplo es la teoría de matrices aleatorias , que puede utilizarse para identificar el ruido en matrices de correlación financiera. Un artículo ha argumentado que esta técnica puede mejorar el rendimiento de las carteras, por ejemplo, aplicada en la optimización de carteras . ^{[ 23 ]}

La ideología de la econofísica se materializa en la teoría económica probabilística y, sobre su base, en la teoría unificada del mercado. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

También existen analogías entre la teoría financiera y la teoría de la difusión . Por ejemplo, la ecuación de Black-Scholes para la valoración de opciones es una ecuación de difusión - advección (véase, sin embargo, ^{[ 26 ] [ 27 ]} para una crítica de la metodología de Black-Scholes). La teoría de Black-Scholes puede extenderse para proporcionar una teoría analítica de los principales factores en las actividades económicas. ^{[ 28 ]}

Los recientes avances en econofísica también nos ayudan a comprender la naturaleza de nuestra estructura de dos clases en la distribución de la renta y la riqueza. Esto no es una teoría sociológica, sino una realidad estadística:

• La  mayoría "térmica", que comprende aproximadamente el 97-98% de la población con menores ingresos, presenta una distribución de ingresos que se ajusta estrechamente al modelo de Boltzmann-Gibbs. Esta distribución se asemeja a los intercambios aleatorios y aditivos de partículas en un gas y es característica de los sistemas en equilibrio estadístico. Cabe destacar que la distribución de la riqueza es mucho menos aleatoria de lo que cabría esperar dada la naturaleza multiplicativa de un sistema con un capitalismo agresivo.

• La  élite "supertérmica", compuesta por el 2-3% más rico, ve cómo su riqueza e ingresos siguen una ley de Pareto. Para este grupo, los ingresos dependen en gran medida del capital (inversiones). Esta distribución es característica de los ciclos de retroalimentación multiplicativos descontrolados, definidos por una concentración extrema.

Esta división se debe a los mecanismos fundamentalmente diferentes mediante los cuales cada grupo acumula riqueza. La mayoría depende del  crecimiento aditivo  del trabajo. La riqueza de un trabajador crece linealmente (por ejemplo,  riqueza_próximo_año = riqueza_este_año + $X). Esto ha sido confirmado por datos reales: los datos del IRS de 1983 a 2018 muestran que los ingresos por debajo del 4% superior siguen la distribución exponencial con notable precisión. El análisis de los datos del IRS respalda la estructura de "dos clases" de la distribución de la riqueza. ^{[ 29 ]} La mayoría de la población (aproximadamente el 97%) sigue una distribución exponencial de Boltzmann-Gibbs, característica del equilibrio termodinámico donde la riqueza se conserva. En contraste, el nivel superior (aproximadamente el 3%) sigue una ley de potencia de Pareto, impulsada por rendimientos multiplicativos del capital. Esta distinción sugiere que diferentes mecanismos rigen la acumulación de riqueza de la clase trabajadora (aditiva) frente a la de los ricos (multiplicativa). ^{[ 30 ]}

Otras herramientas de la física que se han utilizado hasta ahora, como la dinámica de fluidos , la mecánica clásica y la mecánica cuántica (incluidas la llamada economía clásica , la economía cuántica y las finanzas cuánticas ), ^{[ 24 ]} y la fórmula de Feynman-Kac de la mecánica estadística. ^{[ 28 ] : 44 [ 31 ]}

La econofísica está teniendo cierto impacto en el campo más aplicado de las finanzas cuantitativas , cuyo alcance y objetivos difieren significativamente de los de la teoría económica. Varios econofísicos han introducido modelos para las fluctuaciones de precios en la física de los mercados financieros o puntos de vista originales sobre modelos establecidos. ^{[ 26 ] [ 38 ] [ 39 ]}

Actualmente, uno de los principales resultados de la econofísica comprende la explicación de las "colas pesadas" en la distribución de muchos tipos de datos financieros como una propiedad de escalamiento autosimilar universal (es decir, invariante de escala en muchos órdenes de magnitud en los datos), ^{[ 40 ]} que surge de la tendencia de los competidores individuales del mercado, o de agregados de ellos, a explotar sistemática y óptimamente las "microtendencias" predominantes (por ejemplo, precios al alza o a la baja). Estas "colas pesadas" no solo son importantes matemáticamente, porque comprenden los riesgos , que pueden ser, por un lado, muy pequeños, de modo que se puede tender a ignorarlos, pero que, por otro lado, no son en absoluto despreciables, es decir, nunca pueden hacerse exponencialmente pequeños, sino que siguen una ley de potencia medible que disminuye algebraicamente, por ejemplo, con una probabilidad de falla de solo${\displaystyle P\propto x^{-4}\,,}$donde x es una variable cada vez más grande en la región de la cola de la distribución considerada (es decir, una estadística de precios con muchos más de 10⁸ ^datos ). Es decir, los eventos considerados no son simplemente "valores atípicos", sino que realmente deben tenerse en cuenta y no pueden "asegurarse". ^{[ 41 ]} Parece que también influye que cerca de un cambio de tendencia (por ejemplo, de precios que bajan a precios que suben) haya típicas "reacciones de pánico" de los agentes vendedores o compradores con rapidez y volumen de negociación que aumentan algebraicamente. ^{[ 41 ]}

Al igual que en la teoría cuántica de campos, las "colas pesadas" pueden obtenerse mediante métodos " no perturbativos " complejos, principalmente numéricos, ya que contienen las desviaciones de las aproximaciones gaussianas habituales , como la teoría de Black-Scholes . Sin embargo, las colas pesadas también pueden deberse a otros fenómenos, como un número aleatorio de términos en el teorema del límite central o cualquier otro modelo ajeno a la econofísica. Debido a la dificultad de contrastar dichos modelos, han recibido menos atención en el análisis económico tradicional.

En 2006, los economistas Mauro Gallegati , Steve Keen , Thomas Lux y Paul Ormerod publicaron una crítica de la econofísica. ^{[ 42 ] [ 43 ]} Citan importantes contribuciones empíricas principalmente en las áreas de finanzas y economía industrial, pero enumeran cuatro preocupaciones con el trabajo en el campo: falta de conocimiento del trabajo económico, resistencia al rigor, una creencia errónea en la regularidad empírica universal y modelos inapropiados.

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• Cuando la física se volvió indisciplinada (y los padres de la econofísica): Tesis de la Universidad de Cambridge (2018)
• Conferencia para conmemorar el 25 aniversario del libro de Farjoun y Machover.
• Coloquio de Econofísica