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Understanding systemic risk in financial networks by methods from statistical mechanics
Sebastian Poledna
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Physik)
Betreuer*innen
Christoph Dellago ,
Stefan Thurner
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24232.15246.224266-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Systemisches Risiko ist ein allgemeines Merkmal vieler komplexer Systeme. Die Wissenschaft Komplexer Systeme ist ein Forschungsgebiet, das generalisierten Wechselwirkungen zwischen Objekten, die von ihren Zuständen gekennzeichnet sind, untersucht. Typischerweise werden diese generalisierten Wechselwirkungen auf Netzwerkstrukturen vermittelt und führen zu einer extrem reichen Phasenstruktur, die oft komplizierter ist als die von physikalischen Systemen. Systemisches Risiko tritt in einer Vielzahl von natürlichen und vom Menschen geschaffenen komplexen Systemen als Konsequenz dieser Phasenstruktur auf. Es ist das Risiko, dass ein System global ausfällt, seine Funktion nicht mehr ausführen kann und mit möglicherweise dramatischen Folgen für das Gesamtsystem und seine Einzelteile kollabiert. Eines der wichtigsten Beispiele von systemischen Risiko ist heute das der Finanznetzwerke. Das Unvermögen systemisches Risiko zu quantifizieren birgt eine immense Gefahr für die Gesellschaft, und das Versäumnis systemische Risiken zu managen hat sich als äußerst kostspielig erwiesen. Systemisches Risiko hat sich zu einem Schwerpunkt der jüngsten wissenschaftlichen Forschung entwickelt, nicht nur wegen der gesellschaftlichen Bedeutung, sondern auch wegen der hochpräzisen Datenverfügbarkeit und der Tatsache, dass das Finanzsystem vom Menschen geschaffen wurde und im Prinzip verändert und verbessert werden kann. In dieser Arbeit entwickeln wir eine Reihe von praktischen neuen Methoden zur Quantifizierung und schließlich zum Management von systemischem Risiko. Um das Verständnis von systemischem Risiko voranzubringen, untersuchen wir Fortpflanzung, Diffusion und Synchronisationsmechanismen von systemischem Risiko nicht nur in einem einzelnen Finanznetzwerk, sondern auch in einer Überlagerung von Netzwerken, in so genannten Multiplex-Netzwerken. Wir präsentieren eine empirische Studie eines Finanz-Multiplex-Netzwerks, das nach unserer Kenntnis auf dem detailliertesten und umfassendsten Datensatz von einem Finanzmarkt basiert, der aktuell verfügbar ist. Die hier vorgestellten Verfahren sind die ersten objektiven datenbasierenden Quantifizierungsverfahren von systemischem Risiko auf nationaler Ebene. Durch die Untersuchung der zugrunde liegenden Mechanismen der dynamischen Netzwerkbildung in komplexen Finanznetzwerken schlagen wir neue Methoden vor, die Finanzsysteme auf eine selbstorganisierte kritische Weise sicherer machen. Diese Arbeit liefert den ersten praktischen Ansatz für das Management von systemischen Risiken durch Umstrukturierung der Topologie eines Finanznetzwerkes. Wir stützen unsere Untersuchungen sowohl auf hochwertige Daten von Zentralbanken, als auch auf agentenbasierte Modelle, die im Rahmen dieser Arbeit entwickelt wurden.
Abstract
(Englisch)
Systemic risk is a general feature of many complex systems. The science of complex systems is a field of research that studies generalized interactions between objects that are characterized by states. Typically, the generalized interactions are mediated on networks and lead to an extremely rich phase structure, which is often more complex than that of physical systems. Systemic risk occurs in a wide variety of natural and human-made complex systems as a consequence of this phase structure. It is the risk that a large part of the system ceases to function, and collapses with potentially dramatic consequences for the system and its parts. One of the most important examples of systemic risk today is that of financial networks. The inability to see and quantify financial systemic risk poses an immense risk to society and failure to manage it has been proven to be extremely costly. It has become a focus of recent academic research, not only because of societal importance, but also for its high-precision data availability, and the situation that the financial system is human-made, and can in principle be changed and engineered to improve it. We develop a number of practical novel methods to quantify and eventually manage systemic risk. To advance the understanding of system risk, we study propagation, diffusion and synchronization mechanisms of systemic risk in not only a single layer of financial networks but on a superposition of networks, a so-called multiplex network. We present an empirical study of a financial multiplex network, which to our knowledge is based on the most detailed and comprehensive financial data currently available. The methods presented here are the first objective data-driven quantifications of systemic risk on national scales that reveal its true levels. By studying the underlying dynamical mechanisms driving the link-formation process in complex financial networks, we propose novel methods that help make financial systems safer in a self-organized critical manner. This work provides the first practical approach for management of systemic risk by re-structuring the topology of financial networks. We base our studies on both high quality data from central banks and agent-based models that were developed during this thesis.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
complex systems systemic risk
Schlagwörter
(Deutsch)
Komplexe Systeme Systemisches Risiko
Autor*innen
Sebastian Poledna
Haupttitel (Englisch)
Understanding systemic risk in financial networks by methods from statistical mechanics
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
198 Seiten : Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Giulia Iori ,
Fabrizio Lillo
Klassifikation
33 Physik > 33.99 Physik: Sonstiges
AC Nummer
AC13358811
Utheses ID
39093
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 411 |