Эффект бабочки и рынки (ч.1)

Люди часто не понимают “Эффект бабочки”, в котором микроскопическое изменение в начале может потом привести к весьма непредсказуемым последствиям. Понимание того, как устроен данный эффект, может дать другой взгляд на инвестиции и трейдинг, бизнес, маркетинг, политику и многое другое.

“Вы не можете сдвинуть ни одной песчинки с ее места, не изменив тем самым что-то во всех частях неизмеримого целого.” - Фихте, Призвание человека (1800).

В одной из работ Стивена Кинга молодой мужчина по имени Джэйк обнаружил портал, который возвращает его обратно в 1958 год. После нескольких экспериментов Джэйк выясняет, что менять ход событий в истории возможно. Несмотря на то, сколько он остается в прошлом, в настоящем времени проходит только 2 минуты. Он решает жить в прошлом до 1963 года, чтобы предотвратить убийство президента Джона Кеннеди. Джэйк верит, это действие принесет большую пользу человечеству. После многих лет преследования Ли Харви Освальда он смог предотвратить убийство Кеннеди.

По возвращению в настоящее время Джэйк надеется увидеть мир, который стал лучше прежнего. Вместо этого случилось наоборот. Везде происходят землетрясения, от его дома ничего не осталось, ядерная война уничтожила почти весь мир. Вне себя от увиденного Джэйк возвращается в 1958 еще раз и оставляет все так, как было.

Что-то схожее мы видели и в культовом фильме 80-х «Назад в будущее». Эти примеры из фантастики классический пример того, как все в мире взаимосвязано.

Эффект бабочки ­­­­­­­­– это когда небольшое событие может иметь нелинейное влияние на всю систему. Концепцию эффекта часто представляют в виде взмаха крыла бабочки, из-за которого начинается торнадо в другой части света.

Понятие нелинейности еще на рубеже 19 и 20 веков ввел французский математик Анри Пуанкаре, согласно которому сколь угодно малые неопределённости в начальном состоянии системы могут усиливаться со временем по нелинейной траектории и предсказания будущего становится невозможными. Нелинейность, по мысли Пуанкаре, серьезный довод, ограничивающий пределы предсказуемости. Он предположил, что даже если бы законы природы открыли нам все свои тайны, мы и тогда бы не могли знать точно начальное положение Вселенной. В таком случае даже небольшая незначительная или микроскопическая неопределенность в начальных условиях, ускользнувшая от нашего внимания, будет всегда вызывать значительный эффект, ведущий к значительному изменению результатов на выходе, которые мы не можем не заметить.

Как пишет астрофизик из Великобритании Джон Гриббин в работе “Deep Simplicity”: «Некоторые системы очень чувствительны к своим начальным условиям. Небольшая разница в начальном «толчке», который вы им даете, вызывает большое различие в том, где системы окажутся. Срабатывает обратная связь – система начинает сама влиять на свое собственные поведение и усиливать расхождение."

Бенджамин Франклин — тот самый, чей портрет украшает стодолларовую купюру, — был не только политическим деятелем и ученым, но также предпринимателем и журналистом. Он издавал ежегодник под названием «Альманах бедного Ричарда» и публиковал в нем уйму советов на каждый день. Многие из этих советов стали крылатыми фразами.

Например, знаменитая фраза «время — деньги» взята из статьи Франклина «Советы молодому предпринимателю». Бенджамин Франклин является автором известной притчи, очень хорошо описывающей Эффект бабочки. Вы ее должны помнить из детства, благодаря Самуилу Маршаку:

«Не было гвоздя – подкова пропала,

Не было подковы – лошадь захромала,

Лошадь захромала – командир убит,

Конница разбита, армия бежит.

Враг вступает в город, пленных не щадя,

Потому что в кузнице не было гвоздя» .

Отсутствие такой мелочи, как гвоздь, могло стать причиной проигрыша в целой войне!

Здесь уместно вспомнить слова генерала Стэнли МакКристала, который в своей книге про сложный мир Team of Teams уточняет:

"В популярной культуре, термин «эффект бабочки» почти всегда используется неправильно. Это стало синонимом «рычага» - идеи существования некого маленького события, которое имеет большое влияние на последствия. И что, имея рычаг, им можно манипулировать для достижения желаемой цели. Здесь упускается суть идеи Лоренца, создателя Теории хаоса. Реальность такова, что мелочи в сложной системе часто могут и не иметь никакого эффекта, а могут иметь большой эффект, при котором практически невозможно узнать, что произойдет дальше."

Эдвард Лоренц и открытие эффетка бабочки

«Раньше считалось, что событиями, которые изменили мир, были такие вещи, как большие бомбы, маньяки-политики, огромные землетрясения или массовые перемещения населения, но теперь стало ясно, что это не совсем так. Согласно Теории хаоса, события, которые изменяют мир - это очень часто крошечные события. Бабочка машет крыльями в джунглях Амазонки и впоследствии половину Европы разрушает шторм». - из "Добрых предзнаменований" Терри Пратчетта и Нила Геймана.

Концепция «эффекта бабочки» приписывается Эдварду Лоренцу (1917–2008). Лоренц был метеорологом и математиком, который успешно объединил эти две дисциплины для создания Теории хаоса.

Интерес Лоренца к хаосу появился случайно, когда он работал над предсказанием погоды в 1960-х. Принцип модели Лоренца на самом деле был очень прост: основываясь на вводимых параметрах погодных условий, компьютерная модель могла дать прогноз на небольшой период времени. Данные этого расчета становились основой для последующих вычислений и так далее. Его заинтересовала некоторая особенность решения, которая возникала в середине интервала счёта, и поэтому он повторил вычисления с этого момента. Результаты повторного счёта, очевидно, совпали бы с результатами первоначального счёта, если бы начальные значения для повторного счёта в точности были равны полученным ранее значениям для этого момента времени.

Погодное моделирование Лоренц выполнял на одном из первых компьютеров, которые были крайне низко производительными. Поэтому, чтобы сэкономить время, он запустил моделирование, сократив для ключевых параметров (давление, температура, сила ветра и другие) количество знаков после запятой. Например, значение 0,731127 было напечатано как 0,731. Разница всего 0,000127! К его удивлению, погода, которую машина начала предсказывать, полностью отличалась от погоды, рассчитанной прежде. Это несущественное отличие не должно было иметь фактически никакого эффекта. Вновь сосчитанное решение некоторое время хорошо согласовывалось со старым. Однако, по мере счёта расхождение возрастало, и новое решение всё меньше напоминало старое.

То есть, если взять и смоделировать погоду с определенными начальными значениями температуры, скорости ветра и влажности и другими параметрами, а потом повторить опыт с другой погодной системой, которая по исходным условиям практически не отличается от первой, то вторая система будет вести себя вовсе не так, как первая. Со временем их поведение будет различаться все сильнее и сильнее, и очень скоро это будут две совсем разные, нисколько не похожие одна на другую системы. Шторм с громом и молниями вместо спокойной солнечной погоды.

Он стал искать причину ошибки, проверив даже вакуумные лампы компьютеров. Но в конце концов понял, причина была округлении до третьего знака. С его точки зрения, последние цифры могли оказывать на конечный прогноз погоды такой же результат, как взмах крыльев бабочки в Бразилии на погоду в Техасе.

Это шло вразрез с принципами ньютоновской механики, говорящей о том, что малые помехи на входе, должны приводить к малым изменениям на выходе.

То, что наблюдал Лоренц, теперь называется той самой существенной зависимостью от начальных условий, о которой говорил Пуанкаре. Малейшие изменения в первоначальных условиях вызывают большие изменения в результате. И даже если мы сделаем замечательные математические модели поведения погоды, даже если мы построим суперкомпьютеры, которые будут прекрасно их обсчитывать, и расставим метеостанции в каждом квадратном километре или метре Земли, все равно это позволит увеличить точность прогнозов погоды совсем чуть-чуть – на пару дней.

Проще говоря, Лоренц предположил, что модели прогнозирования погоды неточны, потому что невозможно знать точные начальные условия, а их небольшое изменение может испортить результаты. Чтобы сделать концепцию понятной для ненаучной аудитории, Лоренц начал использовать аналогию с бабочкой.

Маленькая ошибка в исходных данных увеличивается с течением времени. Это же вывод касается прогнозов состояния всех сложных систем, особенно суперсложных, к которым относятся все системы с участием человека. Финансовый рынок в первую очередь. Да, частный инвестор из Москвы, продающий несколько акций, теоретически, может вызвать резкое падение на всех биржах мира.

Еще один пример - бильярдные шары. Ударяем в бильярдный шар кием, и он начинает катиться по столу, отскакивая от бортов. Теоретически это крайне простая система, почти ньютоновская. И если точно знать силу, с которой ударили шар, массу шара и угол, под которым этот шар ударяется о стенки, то можно легко просчитать дальнейшее поведение шара. В теории мы можем предсказать поведение шара на очень долгое время, если он все время будет ударяться о борта стола, вплоть до того, что можно точно определить местонахождение шара, скажем, через три часа от исходной точки. Но на самом деле оказывается, достоверно предсказать поведение шара можно только на несколько секунд. Потому что практически сразу же на поведение шара начинают оказывать воздействие очень малые случайности – неровности на его поверхности, мелкие включения в шерстяном покрытии стола… И очень скоро эти случайные мелочи разрушают все самые точные расчеты. С каждым новым столкновением ошибки накапливаются, и любое даже самое малое воздействие быстро достигает макроскопических размеров. Одно из основных свойств хаоса – экспоненциальный рост ошибок. Вот так и получается, что даже очень простая система бильярдных шаров на столе ведет себя практически непредсказуемо. А если скруглить углы стола, система становится хаотической после первого отскока шара от борта. Ее состояние невозможно предсказать практически сразу.

Лоренц всегда подчеркивал, невозможно узнать, что именно подвело систему. Бабочка - это символическое представление неизвестной величины.

Он стремился оспорить использование прогностических моделей, которые предполагают линейную, детерминированную прогрессию и игнорируют возможность изменения траектории движения. Даже самая маленькая ошибка в первоначальной настройке делает модель бесполезной, поскольку неточности усугубляются с течением времени. Это происходит в большинстве систем, независимо от их простоты или сложности.

Эффект бабочки несколько унизителен - модель, которая обнажает недостатки других моделей. Это показывает, что наука менее точна, чем мы предполагаем, поскольку у нас нет средств делать точные прогнозы из-за экспоненциального роста ошибок.

Когда только появились компьютеры, многие люди верили, они помогут нам понять сложные системы и делать точные прогнозы. Люди тысячелетиями были рабами погоды, а теперь они хотели взять все под свой контроль. Совершив одну невинную ошибку, Лоренц потряс мир прогнозов, посылая рябь, которая распространилась далеко за пределы метеорологии.

Открытие Лоренца было так значимо, что знаменитый физик Ричард Фейнман даже называл теорию хаоса одним из трех триумфов человеческой мысли в 20 веке — наряду с теорией относительности и квантовой механикой.

Рэй Брэдбери и эффект бабочки

Классический научно-фантастический рассказ Рэя Брэдбери «Звук грома». Действие происходит в 2055 году, в нем рассказывается о человеке по имени Экелс, который путешествует на 65 миллионов лет назад, чтобы застрелить динозавра. Предупрежденный не отклоняться от плана гида, Экелс (вместе со своим гидом и помощником гида) отправляется убить тираннозавра Рекса, который в любом случае скоро все равно умрет, когда на него упадет падающее дерево. Экелс паникует при виде существа и уходит с тропы, оставив своего проводника убить Ти Рекса. Гид приходит в ярость и приказывает Экелсу убрать пули до того, как трио вернется в 2055. По прибытию они сбиты с толку и обнаруживают, что мир изменился. Язык изменен, и теперь во главе стоит злой диктатор. Смущенный Экелс замечает, что к его ботинку прилипла раздавленная бабочка, и понимает, что, сошел с пути, он убил насекомое и изменил будущее. Брэдбери пишет:

Экелс почувствовал, что падает в кресло. Он безумно возился с густой слизью на своих ботинках. Он поднял ком земли: «Нет, этого не может быть. Не такая мелочь. Нет!»

В грязи, сверкающей зеленым, золотым и черным, была погружена бабочка, очень красивая и мертвая.

«Не такая мелочь! Не бабочка!» - воскликнул Экелс.

Он упал на пол, изысканная вещь, маленькая вещь, которая могла нарушить равновесие и сбить линию маленьких домино, затем больших домино, а затем гигантских домино, на протяжении многих лет во Времени. Мысли Экелса закружились. Это не могло ничего изменить. Убить одну бабочку не так уж важно!

Брэдбери считал, что течение времени хрупкое и может быть нарушено незначительными изменениями. Эффект бабочки, теория хаоса, детерминизм, свобода воли, путешествия во времени - захватили воображение многих с момента их открытия. В фильмах от «Это прекрасная жизнь» до «Донни Дарко» и одноименного «Эффекта бабочки» исследуются сложности причины и следствия. Еще раз важно отметить, художественные произведения склонны рассматривать именно ту самую символическую бабочку как причину следствия. Согласно Лоренца, суть в том, что мелкие детали могут склонить чашу весов к совершенно непредсказуемому результату, будучи почти незаметными.

Эффект бабочки на рынках

Фондовый рынок - это тоже хаотическая система. Очень часто большие колебания цен вызывают крошечные, совсем незаметные факторы. Это делает невозможным предсказание будущего. Успехи и неудачи компаний кажутся случайными, периоды экономического роста и упадка берут начало из ниоткуда. Это результат экспоненциального воздействия микроскопических стимулов - экономический эквивалент эффекта бабочки.

Мы живем во взаимосвязанном или, скорее, гиперсвязанном мире. Организации и рынки ведут себя словно сети. Это и вызывает хаотическое и сложное, а не линейное поведение.

Подготовиться к будущему и увидеть логику в хаосе поведения цен акций, самих компаний, потребителей непросто. Некогда могущественные гиганты (General Motors, General Electric, Nokia) рушатся, отставая от времени. Крошечные стартапы поднимаются из ниоткуда и захватывают целые сектора. Небольшие изменения в существующих условиях и технологиях меняют образ жизни людей, как когда-то появление Ipad оказало влияние на рынок услуг присмотра за детьми – упал спрос на нянь. COVID-19 вознес на небеса компанию Zoom, компании FAANG и сервисы доставки.

А вспомните нашумевшую в январе историю с ростом цены акций GameStop. Когда, по сути, один человек с помощью социальной сети способствовал развороту цен на акции небольшой компании, плавно идущей к банкротству, вверх. И в течение нескольких дней ее капитализация выросла до уровня крупнейших корпораций мира, поставив на колени некоторые хеджфонды. Он стал крылом той самой бабочки Лоренца.

По своей природе все рынки хаотичны, и кажущиеся несущественными изменения могут подтолкнуть бизнес и акции вверх или вниз. Глобализация и частые сдвиги в предпочтениях потребителей в отношении продуктов и услуг ускорили создание хаоса на рынке из-за наплыва фирм, продуктов и бизнес-стратегий. Теория хаоса на рынках рассматривает стратегические и динамичные действия конкурирующих фирм, которые очень чувствительны к существующим рыночным условиям, вызывающим эффект бабочки.

Начальные условия (экономические, социальные, культурные, политические), в которых создается бизнес, существенно влияют на его успех или неудачу. Лоренц обнаружил, что малейшее изменение предварительных условий приводит к другому результату в прогнозах погоды, и мы можем считать то же самое справедливым для бизнеса и фондовых рынков. Первые несколько месяцев и лет - это решающее время, когда процент неудач является самым высоким и формируется основная бизнес-модель организации. Можно сказать, любое из ранних решений, достижений или ошибок может стать тем самым взмахом крыла, который создаёт шторм и новые Facebook или Tesla.

(продолжение следует)