Visibility graphs and precursors of stock crashes

Abstract

Based on the network paradigm of complexity, a systematic analysis of the dynamics of the largest stock markets in the world has been carried out in the work. According to the algorithm of the visibility graph, the daily values of stock indices are converted into a network, the spectral and topological properties of which are sensitive to the critical and crisis phenomena of the studied complex systems. It is shown that some of the spectral and topological characteristics can serve as measures of the complexity of the stock market, and their specific behaviour in the pre-crisis period is used as indicators-precursors of crisis phenomena. The influence of globalization processes on the world stock market is taken into account by calculating the interconnection (multiplex) measures of complexity, which modifies in some way, but does not change the fundamentally predictive possibilities of the proposed indicators-precursors. Виходячи з мережної парадигми складності, у роботі проведено системний аналіз динаміки найбільших фондових ринків світу. За алгоритмом графа видимості щоденні значення фондових індексів перетворено у мережу, спектральні і топологічні властивості якої чутливі до критичних і кризових явищ досліджуваних складних систем. Показано, що деякі із спектральних і топологічних характеристик можуть слугувати мірами складності фондового ринку, а їх специфічна поведінка у передкризовий період використовуватись у якості індикаторів-передвісників кризових явищ. Вплив процесів глобалізації на світовий фондовий ринок враховано шляхом розрахунку міжмережніх (мультиплексних) мір складності, які певним чином модифікують, але не змінюють принципово прогнозних можливостей запропонованих індикаторів-передвісників. В работе проведен системный анализ динамики крупнейших фондовых рынков мира, базируясь на сетевой парадигме сложности. Согласно алгоритму графа видимости ежедневные значения фондовых индексов преобразованы в сеть, спектральные и топологические свойства которой чувствительны к критическим и кризисным явлениям исследуемых сложных систем. Показано, что некоторые из спектральных и топологических характеристик могут служить мерами сложности фондового рынка, а их специфическое поведение в предкризисный период использоваться в качестве индикаторов-предвестников кризисных явлений. Влияние процессов глобализации на мировой фондовый рынок учтено путем расчета межсетевых (мультиплексных) мер сложности, которые определенным образом модифицируют, но не меняют принципиально прогнозных возможностей предложенных индикаторов-предвестников.