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Jim Simons 的演算法如何讓你睡覺時也能賺錢(精確的量化框架解析)

@RitOnchain
英語2026年6月06日
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TL;DR

本文將 Medallion Fund 的成功拆解為五個技術層面:訊號偵測、因子建模、馬可夫狀態轉換、神經網路以及執行邏輯,並為每一層提供可執行的 Python 程式碼。

史上最成功的避險基金,從未有過虧損年份。在 34 次嘗試中。這是精確的系統——每一條公式、每一個訊號、可執行的程式碼。

1988 年春天。一位畢生致力於破解冷戰密碼的數學家走進一間交易辦公室,做了一件華爾街前所未有的事:他解僱了所有交易員,並用訊號偵測器取代了他們。

他的名字是吉姆·西蒙斯。他的基金叫做大獎章。結果:從市場中賺取了 600 億美元的績效費用。西蒙斯個人淨資產達 300 億美元。在收取 44% 績效費用後,年報酬率仍達 39%。34 次嘗試中,沒有虧損年份。

這個平台上的每一位量化分析師都看過這些數字。但幾乎沒有人知道 檯面下實際運作的是什麼。

直到現在。

第一層:訊號偵測引擎

文藝復興不依賴新聞進行交易。它不閱讀 10-K 報告。西蒙斯的團隊依賴數據驅動方法,利用統計分析和運算能力來識別市場效率不彰——收集大量數據並進行分析,以在多個市場中找到統計模式和非隨機事件。

第一層是模式提取器。把它想像成地震儀——不是讀取地震,而是讀取價格數據中那些在大幅波動前發生的無形震動。

以下是 Python 骨架:

python
1import numpy as np
2import pandas as pd
3from scipy import stats
4
5def detect_signal(prices: pd.Series, lookback: int = 20) -> dict:
6 returns = prices.pct_change().dropna()
7
8 # 自相關——今天的報酬率能預測明天嗎?
9 acf_1 = returns.autocorr(lag=1)
10
11 # 滾動平均的 Z 分數偏離
12 rolling_mean = returns.rolling(lookback).mean()
13 rolling_std = returns.rolling(lookback).std()
14 z_score = (returns - rolling_mean) / rolling_std
15
16 # Hurst 指數——這個序列是趨勢還是均值回歸?
17 hurst = compute_hurst(prices.values)
18
19 return {
20 "autocorrelation": acf_1,
21 "z_score_latest": z_score.iloc[-1],
22 "hurst_exponent": hurst, # <0.5 = 均值回歸,>0.5 = 趨勢
23 "regime": "trending" if hurst > 0.55 else "mean_reverting"
24 }
25
26def compute_hurst(ts):
27 lags = range(2, 20)
28 tau = [np.sqrt(np.std(np.subtract(ts[lag:], ts[:-lag]))) for lag in lags]
29 m = np.polyfit(np.log(lags), np.log(tau), 1)
30 return m[0] * 2.0

這告訴你的是: 如果 hurst < 0.45,資產是均值回歸的——反向操作可行。如果 hurst > 0.55,它是趨勢的——動能有效。大獎章正是根據這種精確的市場狀態檢測來切換策略。

第二層:因子模型(為什麼股票在眾人知曉之前就會波動)

嚴肅的量化操作會提取選擇權鏈、訂單簿深度、基本面數據(盈餘、營收、現金流)、公司行動、新聞情緒、社群媒體量,以及越來越多的另類數據集,例如衛星影像、匿名信用卡交易、網路流量、應用程式下載量和貨櫃航運動態。

文藝復興透過將報酬率分解為因子,來識別價格波動發生的原因。Fama-French 五因子模型是公開版本。文藝復興的私人版本則深入超過 200 個因子。

python
1from sklearn.linear_model import LinearRegression
2
3def factor_decompose(returns: pd.DataFrame, factors: pd.DataFrame) -> dict:
4 """
5 returns: 資產報酬率的 DataFrame
6 factors: 因子報酬率的 DataFrame(市場、規模、價值、動能等)
7 """
8 model = LinearRegression()
9 model.fit(factors, returns)
10
11 alpha = model.intercept_ # 因子無法解釋的報酬 = 純粹優勢
12 betas = model.coef_ # 因子暴露
13 r_squared = model.score(factors, returns)
14
15 return {
16 "alpha": alpha, # 這是你追尋的——alpha 是否大於 0?
17 "betas": dict(zip(factors.columns, betas)),
18 "r_squared": r_squared,
19 "edge_quality": "strong" if abs(alpha) > 0.001 and r_squared > 0.3 else "weak"
20 }

高 alpha 加上低 R-squared = 你的優勢無法用已知因子解釋。那就是大獎章的領域。

第三層:馬可夫鏈市場狀態機器

頂級量化基金最常被提及的秘密之一是市場狀態偵測——在交易前知道你所處的市場階段。自然語言處理掃描新聞文章和社群媒體,提取對公眾情緒的洞察,但更深入的市場狀態訊號來自價格結構本身。

馬可夫鏈對市場狀態之間的轉換機率進行建模:

python
1import numpy as np
2
3# 狀態:0=牛市,1=熊市,2=停滯
4# 從歷史數據估計的轉換矩陣
5transition_matrix = np.array([
6 [0.78, 0.14, 0.08], # 從牛市:78% 維持牛市,14% 轉為熊市,8% 停滯
7 [0.20, 0.68, 0.12], # 從熊市:20% 恢復,68% 維持熊市,12% 停滯
8 [0.25, 0.23, 0.52], # 從停滯:25% 牛市,23% 熊市,52% 維持
9])
10
11def get_next_regime(current_state: int, steps: int = 5) -> np.ndarray:
12 """返回 N 步後狀態的機率分布。"""
13 state_vec = np.zeros(3)
14 state_vec[current_state] = 1.0
15
16 for _ in range(steps):
17 state_vec = state_vec @ transition_matrix
18
19 return {
20 "bull_probability": round(state_vec[0], 3),
21 "bear_probability": round(state_vec[1], 3),
22 "stagnant_probability": round(state_vec[2], 3),
23 "dominant_regime": ["Bull", "Bear", "Stagnant"][np.argmax(state_vec)]
24 }

如果模型顯示在接下來 5 個時期內有 76% 的機率維持熊市——你就不會做多。

第四層:神經網絡優勢提取器

AI 系統使用深度學習來即時生成並執行交易訊號,並透過強化學習持續優化交易策略,改善進出場時機。

神經網絡層提取任何公式都無法捕捉的非線性關係:

python
1import torch
2import torch.nn as nn
3
4class QuantEdgeNet(nn.Module):
5 def __init__(self, input_features: int = 50):
6 super().__init__()
7 self.layers = nn.Sequential(
8 nn.Linear(input_features, 128),
9 nn.ReLU(),
10 nn.Dropout(0.2),
11 nn.Linear(128, 64),
12 nn.ReLU(),
13 nn.Linear(64, 3) # 輸出:[做多, 做空, 持平] 的機率
14 )
15
16 def forward(self, x):
17 return torch.softmax(self.layers(x), dim=-1)
18
19# 訓練訊號:結合因子分數 + 市場狀態機率 + 原始價格特徵
20def build_feature_vector(prices, factors, regime_probs):
21 signal = detect_signal(prices)
22 return np.concatenate([
23 prices.pct_change().tail(20).values, # 最近 20 個報酬率
24 list(factors.values()), # 因子暴露
25 list(regime_probs.values()), # 馬可夫市場狀態機率
26 [signal["hurst_exponent"],
27 signal["z_score_latest"]]
28 ])

關鍵洞察:你不是在預測價格。你是在預測方向的機率。即使只有 52% 的準確率——只要正確使用凱利公式——就能印鈔。

第五層:執行層(80% 的量化分析師在此陣亡)

文藝復興必定建立了將執行成本壓至極低的基礎設施——報告中的總報酬是扣除交易成本後的數字,這使得大獎章的表現更加驚人。

大多數散戶量化分析師都因執行問題而消耗掉優勢。解決方法如下:

python
1def kelly_position_size(
2 win_probability: float,
3 win_loss_ratio: float,
4 max_risk_pct: float = 0.02 # 每筆交易最多承擔 2% 風險
5) -> float:
6 kelly_fraction = win_probability - (1 - win_probability) / win_loss_ratio
7 kelly_fraction = max(0, kelly_fraction) # 絕不進行負凱利
8 half_kelly = kelly_fraction * 0.5 # 使用半凱利以策安全
9 return min(half_kelly, max_risk_pct) # 硬上限 2%
10
11def calculate_execution_cost(
12 spread_bps: float,
13 market_impact_bps: float,
14 shares: int,
15 price: float
16) -> float:
17 total_bps = spread_bps + market_impact_bps
18 cost_per_share = price * total_bps / 10_000
19 return cost_per_share * shares
20
21# 僅在優勢大於執行成本時才交易
22def should_trade(edge_bps: float, execution_cost_bps: float) -> bool:
23 return edge_bps > (execution_cost_bps * 1.5) # 至少要求 1.5 倍成本覆蓋

大獎章手冊:全部 5 層

text
1原始市場數據
2 ↓
3[L1] 訊號偵測 → Hurst · ACF · Z 分數
4 ↓
5[L2] 因子模型 → α 提取 · β 暴露
6 ↓
7[L3] 馬可夫市場狀態 → 牛市 · 熊市 · 停滯
8 ↓
9[L4] 神經網絡優勢 → 做多 · 做空 · 持平
10 ↓
11[L5] 凱利 + 執行 → 倉位大小 · 成本過濾 · 進場
12 ↓
13 交易 / 不交易

其他每家量化基金都雇用了數千人。文藝復興總共只有 400 人,也許只有 200 人碰觸模型。其他每家基金都有多個相互競爭的策略。文藝復興只有一個模型,所有人共同致力於此。

這就是沒有人談論的秘密:優勢不在於任何單一公式。而是在於流程——每一層都過濾掉雜訊,直到只剩下統計確定性。

數字不會說謊

大多數量化策略都因過度擬合而失敗。大獎章之所以能存活,是因為:

  1. 他們從不對外展示完整的系統——保持 alpha 的活性
  2. 他們對外部資金關閉——保留容量
  3. 他們使用半凱利——在那些殺死過度槓桿量化交易員的回撤中存活下來
  4. 每個訊號都先經過樣本外測試——沒有數據洩漏

到 2025 年,超過 75% 的美國股票交易量是由量化或演算法系統驅動的。市場就是量化。你的優勢在於建立最好的流程。

上面的程式碼是你的起點。每一條公式都可執行。每一層都可堆疊。

現在,去建立你的吧。

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關於我:我是 Venus,一位資深量化系統架構師與後端工程師,在 AI、雲端、金融科技與去中心化金融基礎設施領域,擁有從 0 到 1 建立新創公司,以及將產品從 1 擴展到 100 的經驗。

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