Modélisations Multi-Agents de systèmes économiques et Financiers

Transcription

1 Modélisations Multi-Agents de systèmes économiques et Financiers Olivier Brandouy Université des Sciences et Technologies de Lille & CNRS, LEM, UMR 8179

2 Organisation de l exposé

3 Organisation de l exposé 1. Tour d horizon de la modélisation dans les disciplines de l économie

4 Organisation de l exposé 1. Tour d horizon de la modélisation dans les disciplines de l économie 2. Quelques points de repère dans l émergence de l ACE

5 Organisation de l exposé 1. Tour d horizon de la modélisation dans les disciplines de l économie 2. Quelques points de repère dans l émergence de l ACE 3. Eléments d illustration en Finance Computationnelle (modèles de comportments)

6 1. Modèle(s)

7 Axiomes et théorèmes

8 Axiomes et théorèmes Au commencement... personne ne parle de modèles chez nous (années 30)!

9 Axiomes et théorèmes Au commencement... personne ne parle de modèles chez nous (années 30)! Projet de développement essentiellement axiomatique (Marginalisme Walras, Jevons, Menger...)

10 Axiomes et théorèmes Au commencement... personne ne parle de modèles chez nous (années 30)! Projet de développement essentiellement axiomatique (Marginalisme Walras, Jevons, Menger...) Principe : équilibre (offre / demande)

11 Axiomes et théorèmes Au commencement... personne ne parle de modèles chez nous (années 30)! Projet de développement essentiellement axiomatique (Marginalisme Walras, Jevons, Menger...) Principe : équilibre (offre / demande) Forte inspiration physique théorique

12 Axiomes et théorèmes Au commencement... personne ne parle de modèles chez nous (années 30)! Projet de développement essentiellement axiomatique (Marginalisme Walras, Jevons, Menger...) Principe : équilibre (offre / demande) Forte inspiration physique théorique Modèles équationnels (équa diff.)

13 Premiers modèles empiriques

14 Premiers modèles empiriques Krach de 1929! Naissance de l International Econometric Society (30) et Cowles Commission, X- Crise en France... Développement de la macroéconomie structurelle

15 Modèles descriptifs ou explicatifs à gros grains

16 Modèles descriptifs ou explicatifs à gros grains Si vous torturez les chiffres suffisamment longtemps, la nature finit toujours par avouer Ronald Coase

17 Exemple 1 (ultra simplifié) : circuit macro-économique

18 Modèles frustres

19 Modèles frustres Un comportement théorique de maximisation (de l Utilité espérée) Salaires Profit Consommation

20 Modèles frustres Un comportement théorique de maximisation (de l Utilité espérée) Salaires Profit Consommation Un concept central : l équilibre

21 Modèles frustres Un comportement théorique de maximisation (de l Utilité espérée) Salaires Profit Consommation Un concept central : l équilibre Modèles centrés groupes paradigme de l agent représentatif

22 Modèles frustres Un comportement théorique de maximisation (de l Utilité espérée) Salaires Profit Consommation Un concept central : l équilibre Modèles centrés groupes paradigme de l agent représentatif Souvent explicatif

23 Agent représentatif Individu qui représente (agrège) en moyenne une population... fondé sur l'hypothèse que les choix de tous les agents différents d'une même catégorie, les consommateurs par exemple, peuvent être traités, en dépit de leur extrême hétérogénéité, comme le choix d'un "individu représentatif" standard qui maximiserait son utilité. Bourdieu, Les structures sociales de l'économie

24 Exemple 2 : Modèle en Finance

25 Exemple 2 : Modèle en Finance Efficience informationnelle (Fama) Hypothèses cpt et sur l environnement Les marchés agissent comme des transformateurs sans biais MONDE => MARCHE => PRIX Les informations sont prises instantanément en compte dans les prix (système d enchères) Les fluctuations sont une VA iid Gaussienne! (Osborne)

26 Philosophie TOP-DOWN On décrit le phénomène macroscopique, on en donne les propriétés macroscopiques Et on se dote d un ensemble d axiomes de comportement pour les agents ( représentatifs ) La cohérence interne des modèles implique souvent peu d hétérogénéité et peu ou pas d évolution Bouclage Bottom-up en termes de cohérence

27 Le temps des doutes Modèles macro structurels imprécis (conséquences chocs pétroliers, périodes de stagflation ) Observations empiriques contradictoires (événements extrêmes fréquents sur les marchés) Critique des hypothèses élémentaires (rationalité substantielle ou isolement social des agents, variables continues...)

28 Vers des approches centrées individu Tradition de l école expérimentale en économie (R. Selten 1994, V. Smith & Khaneman 2000) Apports théorie des jeux (Nash 94 Myerson, Maskin, Hurwicz 2007)

29 2. Emergence ACE

30 Economie système complexe?

31 Economie système complexe? L économie est un système complexe adaptatif Dualité permanente équilibre déséquilibre Inspiration évolutionniste Prise en compte de comportements stratégiques (théorie des jeux) et des interactions (échange, proximité...)! Possibilité de modéliser le complexe et de le simuler par ordinateur (Simon 69!)

32 Deux acteurs du tournant Thomas SCHELLING Micromotives - Macrobehavior Brian ARTHUR Increasing Returns and Path Dependence in the Economy

33 Ségrégation : un concept d émergence

34 Pourquoi cela nous a-til marqué? Auto organisation : concept dont on se doutait qu il était à l œuvre mais mal documenté Le peu de rôle à l intelligence humaine! (ZIT en Finance par exemple, ou Gode et Sunder 93 et d autres ) La sensibilité aux paramètres!

35 El-Farol Inductive reasonning and bounded rationality, the El- Farol problem, AER N 84, 1994 Contexte : une communauté sceptique / approche évolutionnaire (compliquée, se prête mal à des résolution équationnelles, hors mainstream...) Une question difficile : comment des individus peu doués peuvent-ils collectivement obtenir un résultat socialement intéressant? Démonstration séduisante! Rôle essentiel de l adaptation dans ce système coévolutif Prolongements importants en finance : SF-ASM

36 La petite histoire

37 Illustration

38 J aurai pu citer aussi Axtell et Epstein Growing Artificial Societies : SUGARSCAPE! Ou encore d autres MMA en théorie des jeux

39 3. ACF

40 Deux illustrations

41 Deux illustrations À partir d un concept central : l efficience des marchés financiers

42 Deux illustrations À partir d un concept central : l efficience des marchés financiers

43 Deux illustrations À partir d un concept central : l efficience des marchés financiers Faits stylisés : Agents Réacifs (SMA pur )

44 Deux illustrations À partir d un concept central : l efficience des marchés financiers Faits stylisés : Agents Réacifs (SMA pur ) Bulles et Krachs : Agents Cognitifs (SMA dégradé )

45 Faits Stylisés

46 Ce qu on voudrait pouvoir expliquer la théorie classique ne le peut. Il faut se contenter de bonnes descriptions!

47 Un élément de réponse : fiche recette La microstructure! Agents réactifs type ZIT Pas de représentation du monde Un carne d ordres asynchrone Eléments nécessaires et suffisants pour obtenir phénomène!

48 Asynch. ASM ZIT

49 Question de bulles!

50 Question de bulles! Des événements historiques curieux: Tulipomania (1630), South Sea Bubble (1710), Grande dépression (1929) Définition : écart persistant prix (observable) - VF (calculable) Je ne peux pas vous montrer de bulle!

51 Si! Je peux mais dans un cadre expérimental

52 Modèles

53 Modèles Des tentatives d explications classiques Bulles rationnelles : existence d un terme de bulle dans le prix qui peut disparaître à tout moment Cpt frustre (maximisateur), peu ou pas de stratégie Carcan fondamentaliste relâché

54 Modèles Des tentatives d explications classiques Bulles rationnelles : existence d un terme de bulle dans le prix qui peut disparaître à tout moment Cpt frustre (maximisateur), peu ou pas de stratégie Carcan fondamentaliste relâché Approche SMA Affronter l hétérogénéité des comportements Accepter une rationalité stratégique Eventuellement de l influence sociale

55 Développer des comportements stratégiques

56 Développer des comportements stratégiques Fi de la VF! Prenons des anticipations directionnelles

57 Développer des comportements stratégiques Fi de la VF! Prenons des anticipations directionnelles Spéculer en bourse n est guère différent de spéculer au sens traditionnel du terme

58 Développer des comportements stratégiques Fi de la VF! Prenons des anticipations directionnelles Spéculer en bourse n est guère différent de spéculer au sens traditionnel du terme On cherche à inférer (imaginer) ce que les autres peuvent faire!

59 Développer des comportements stratégiques Fi de la VF! Prenons des anticipations directionnelles Spéculer en bourse n est guère différent de spéculer au sens traditionnel du terme On cherche à inférer (imaginer) ce que les autres peuvent faire! Métaphore du beauty-contest : Chacun d entre vous va choisir la plus jolie fille dans la série de photo à venir On procédera à un décompte des voix obtenues Seront proclamés vainqueurs ceux qui ont choisi la jeune femme

60 Les participantes Michelle Pfeiffer Ellle Mac Pherson Naomi Campbell Cindy Crawford Karen Mulder

61 Raisonnements spéculatifs

62 Raisonnements spéculatifs 1er degré: Vous choisissez celle qui vous plaît le plus

63 Raisonnements spéculatifs 1er degré: Vous choisissez celle qui vous plaît le plus 2ème degré : Vous choisissez celle qui, à votre avis, va recueillir le plus de votes, même si franchement pour vous, ce n est pas la plus belle. Vous recherchez la plus jolie au sens moyen du terme

64 Raisonnements spéculatifs 1er degré: Vous choisissez celle qui vous plaît le plus 2ème degré : Vous choisissez celle qui, à votre avis, va recueillir le plus de votes, même si franchement pour vous, ce n est pas la plus belle. Vous recherchez la plus jolie au sens moyen du terme 3ème degré: Vous pensez que tout le monde fonctionne au deuxième degré. Vous cherchez à deviner ce que vos camarades pensent être l opinion moyenne

65 Raisonnements spéculatifs 1er degré: Vous choisissez celle qui vous plaît le plus 2ème degré : Vous choisissez celle qui, à votre avis, va recueillir le plus de votes, même si franchement pour vous, ce n est pas la plus belle. Vous recherchez la plus jolie au sens moyen du terme 3ème degré: Vous pensez que tout le monde fonctionne au deuxième degré. Vous cherchez à deviner ce que vos camarades pensent être l opinion moyenne 4ème degré:.

66 Raisonnements spéculatifs 1er degré: Vous choisissez celle qui vous plaît le plus 2ème degré : Vous choisissez celle qui, à votre avis, va recueillir le plus de votes, même si franchement pour vous, ce n est pas la plus belle. Vous recherchez la plus jolie au sens moyen du terme 3ème degré: Vous pensez que tout le monde fonctionne au deuxième degré. Vous cherchez à deviner ce que vos camarades pensent être l opinion moyenne 4ème degré:. Développer des modèles équationnels sur ces bases là est (peut être possible, le résoudre est probablement quasiment impossible!

67 Imaginer une fin Problème difficile : coordination pure! (Schelling) Besoin d apprentissage ou de construction commune d une référence On rejoue?

68 Les participants Antonio Banderas Brad Pitt Georges Clooney Olivier Brandouy Jude Law Emergence d un point saillant? => Mimétisme rationnel

69 Source : D. Sornette, Why stock markets crash? et NYT

70 Bulles et Krachs

71 Bulles et Krachs Ce n est pas un pb de microstructure

72 Bulles et Krachs Ce n est pas un pb de microstructure Nécessité d un modèle du monde

73 Bulles et Krachs Ce n est pas un pb de microstructure Nécessité d un modèle du monde PB de comportement Pas de bulles sans spéculateurs! Définition d un comportement Pas de Krachs sans peurs Jeu de minorité ( El-Farol ) Mécanismes de réversion (peur ) Emergence de points saillants (cibles, support de liquidité)

74 Illustration Source : Derveeuw, LIFL-SMAC

75 Conclusion Contribution SMA : une possibilité pour aller plus loin! Axtell : AB Macroeconomics (millions d agents, très fortes interactions multi-niveaux) Questions théoriques variées traitables plus facilement en acceptant univers discrets! Dimension situation essentielle en économie spatiale, en géomarketing! Des applications nombreuses et prometteuses : Usage de l IA pour développement de plateformes de Trading Eprouvettes pour le design institutionnel (cf Microstructure)

76 Conclusion (cont.) Nos besoins : Dialogue! Risque de confusion de sens (ex : stratégie ) Informatique : formidable discipline pour penser la complexité Illustrations! (NetLogo) Ce que nous pouvons apporter (à vous aussi de dire) Champ nouveau pour l informaticien intéressant le politique Des questions à contenu théorique pour l informatique (degré de complexité d un comportement, d une suite de valeurs, cadres de théorie des jeux )

77 L avant dernière Nos objets de rencontre: Marchés financiers Systèmes d enchère (commerce électronique) Gestion des chaînes logistiques Marketing (géomkg) Théorie des jeux (comportement optimaux, design institutionnels) Simulation Sociale orientée économie (macro, meso)

78 La dernière : un peu de lecture et suivants

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