Анализ структуры мирового рынка методами теории графов

sccimages.jpg

Исследователями Цюрихского технологического института был произведён анализ мирового финансового рынка методами теории графов. Ученые пытались найти наиболее влиятельные, частные финансовые структуры.

В рамках работы было проанализировано порядка 85 миллионов компаний, построены зависимости между ними и выделены наиболее значимые корпорации.


Методика построения структуры данных и анализа

В качестве структуры данных был выбран взвешенный,

ориентированный мультиграф, построенный следующим образом:

  • Вершины — предприятия/компании
  • Две сущности соединяло ребро с началом в вершине A и концом в вершине B, если вершине A принадлежала часть, обозначаемая вершиной B


Процесс взвешивания происходит следующим образом. В вершину графа записывается стоимость компании. Ребру присваивается значение в диапазоне от 0 до 1, соответствующей доле владения одной компании в другой. Например, ребро соединяло вершины A и B и имело вес 0,51, то это означало, что A владело 51 процентом компании B. Очевидно, что для оценки влияния компании на рынок недостаточно оценить, с какими вершинами связаны выходящие из нее ребра — необходимо рассматривать достижимость из одной вершины других. В этом случае числа на ребрах перемножаются (действительно, если A владеет 50 процентами B, а B — 50 процентами C, то A владеет 25 процентами от C, ситуация A на рисунке).

Несколько примеров взвешивания проиллюстрировано на следующем рисунке:




Сведения о компаниях были взяты из базы данных Orbis 2007. Уникальность этого хранилища в том, что в нем представлена не только общая информация о огромном количестве компаний, но и индивидуальные особенности предприятия, такие как структура компании, факторы риска и т.д.


Для анализа полученного графа были использованы три различных метода:

  • Линейная модель. Контроль над компанией делится между всеми собственниками пропорционально долям владения.
  • Пороговая модель. Схема построения аналогична линейной, но только в случае, если доля владельцев не превышает установленный порог «контроля» (в исследовании эта величина равна 50%, но это не всегда верно). В случае, если у компании есть мажоритарный владелец — то есть субъект, которому принадлежало более 50 процентов компании, то она полностью переходила под его контроль.
  • Плотностная модель. В этой модели контроль над фирмой делится в зависимости от соотношений долей всех владельцев. В этом случае, например, если один из владельцев имеет небольшую долю, но все остальные имеют еще меньшую, то он может сконцентрировать в своих руках значительную часть контроля над компанией.

В результате применения вышеизложенных моделей стало выделение компонент сильной связаности в графе, которые соответствуют крупнейшим мировым холдингам и корпорациям.


Результатом визуализации работы стали диаграммы типа «галстук-бабочка» (bow-tie). Центром «бабочки» является компонента сильной связанности, от которой отходят зависимые «усики» (tendrils), являющие собой дочерние компании.

Выводы

Полученные результаты, на мой взгляд, можно использовать для анализа рисков и стресс-тестирования как ведущих корпораций, так и всей мировой экономики.

Если тема анализа финансовых рисков, стресс-тестирования окажется интересной, то постараюсь подготовить небольшой цикл статей по математическому моделированию этих процессов (VaR, SVA, и т.д.).



Препринт статьи доступен на сервере arxiv (1107.5728, The network of global corporate control Stefania Vitali, James B. Glattfelder, Stefano Battiston).

habrahabr.ru/company/luxoft/blog/131222/