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VIX Chaos Analysis - Quantitative study distinguishing stochastic financial processes from deterministic chaos using Lyapunov exponents, Takens embedding, and surrogate data testing

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Análise de Caos do VIX - Estudo Quantitativo da Volatilidade Financeira

Uma análise quantitativa abrangente do VIX (Índice de Volatilidade) usando teoria do caos e dinâmica não-linear para distinguir entre processos financeiros estocásticos e sistemas caóticos determinísticos.

🎯 Visão Geral

Este projeto implementa métodos científicos rigorosos para analisar dados do VIX ao longo de 20 anos (2004-2024), aplicando:

  • Embedding de Takens para reconstrução do espaço de fase (5D)
  • Expoente de Lyapunov (algoritmo de Rosenstein) - métrica definitiva para caos
  • Expoente de Hurst (método R/S) - caracteriza persistência temporal
  • Dimensão de Correlação (Grassberger-Procaccia) - geometria do atrator
  • Atrator de Lorenz como referência canônica para caos determinístico

Foco: Análise simplificada e eficiente usando apenas as métricas essenciais para detectar caos.

📊 Resultados Principais

Comparação VIX vs Sistema de Lorenz:

  • VIX Lyapunov: 0.032 ± 0.004 (processo estocástico)
  • Lorenz Lyapunov: 0.923 (caos determinístico)
  • VIX Hurst: 0.307 (anti-persistente)
  • VIX Correlation Dim: 3.92 (alta dimensionalidade)
  • Conclusão: VIX NÃO é caótico - processo estocástico com volatility clustering

🚀 Como Usar

julia vix_robust_analysis.jl

A análise irá:

  1. Baixar dados reais do VIX (20 anos)
  2. Executar análise quantitativa de caos
  3. Gerar visualização científica
  4. Exportar resultados detalhados

📁 Arquivos de Saída

  • vix_historic_complete.pdf/.png - Visualização científica principal
  • VIX_Chaos_Analysis_Results_*.txt - Resultados quantitativos e parâmetros

🔬 Metodologia Científica

Baseada na literatura estabelecida:

  • Rosenstein et al. (1993): Cálculo do expoente de Lyapunov
  • Takens (1981): Teorema de embedding para reconstrução do espaço de fase
  • Theiler et al. (1992): Metodologia de teste com dados substitutos
  • Grassberger & Procaccia (1983): Análise da dimensão de correlação

📦 Dependências

using YFinance, Plots, StatsBase, Statistics, Random, Dates, Printf, Distributions

🎨 Características

  • Dados Reais do VIX: 20 anos de dados de volatilidade do mercado
  • Visualização de Alta Qualidade: Figuras prontas para publicação (300 DPI)
  • Detecção de Regimes: Detecção automática de limiares de volatilidade
  • Análise do Espaço de Fase: Visualização de embedding 3D
  • Análise Comparativa: Benchmarking VIX vs sistema de Lorenz
  • Rigor Estatístico: Barras de erro, intervalos de confiança, p-valores

📈 Painéis de Análise

  1. Série Histórica: Timeline completa de 20 anos do VIX com zonas de regime
  2. Distribuição Bimodal: Densidade de probabilidade com suavização KDE
  3. Espaço de Fase 3D: Embedding do VIX com reconstrução de Takens
  4. Atrator de Lorenz: Sistema caótico de referência para comparação

🧮 Framework Matemático

  • Dimensão de Embedding: 5D para VIX (ajustado para correlation_dim≈4), 5D para Lorenz
  • Atraso Temporal: τ=5 dias (VIX), τ=2 passos (Lorenz)
  • Tempo de Evolução: 50 passos (VIX), 200 passos (Lorenz)
  • Método de Integração: Runge-Kutta 4ª ordem (Lorenz)
  • Taxa de Amostragem: Diária (VIX), dt=0.001 (Lorenz)
  • Critério de Caos: λ > 0.1 (VIX: λ=0.032 → NÃO caótico)

Esta análise fornece evidência científica de que o VIX se comporta como um processo financeiro estocástico em vez de um sistema caótico determinístico.

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VIX Chaos Analysis - Quantitative study distinguishing stochastic financial processes from deterministic chaos using Lyapunov exponents, Takens embedding, and surrogate data testing

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