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El trimestre económico

On-line version ISSN 2448-718XPrint version ISSN 0041-3011

El trimestre econ vol.74 n.296 Ciudad de México Oct./Dec. 2007  Epub Nov 20, 2020

 

Artículos

Pruebas de comportamiento caótico en índices bursátiles americanos

Franco Parisi1 

Christian Espinosa2 

Antonino Parisi1 

1 Departamento de Finanzas y Administración, Universidad de Chile; Chair in Finance EuroAmerica.

2 Facultad de Economía y Negocios, Universidad Diego Portales.


Resumen:

Este artículo valida el comportamiento caótico en las Bolsas de Valores de Argentina, Brasil, Canadá, Chile, Estados Unidos, Perú y México, utilizando los índices accionarios Merval, Bovespa, S&P TSX Composite, IPSA, IGPA, S&P 500, Dow Jones Industrials, Nasdaq, IGBVL e IPC, respectivamente. Los resultados de distintas técnicas y métodos, como análisis gráfico, análisis de recurrencia, entropía de espacio temporal, coeficiente de Hurst, exponente de Lyapunov y dimensión de correlación, apoyan la hipótesis de que los mercados bursátiles americanos se comportan de manera caótica, en contra de la hipótesis de mercados eficientes y la hipótesis de aleatoriedad. Esta conclusión valida el uso de instrumentos predictivos de rendimientos accionarios en los mercados de renta variable americanos. Destacable es el resultado de la técnica coeficiente de Hurst, que en promedio fue de 0.75 para los índices en estudio, lo que estaría justificando la utilización de modelos tipo Arfima, entre otros, para la predicción de dichas series.

Palabras clave: teoría de caos; análisis de recurrencia; entropía de espacio temporal; coeficiente de Hurst; exponente de Lyapunov; dimensión de correlación; prueba BDS

Abstract:

This article validates the chaotic behavior in the Argentinean, Brazilian, Canadian, Chilean, American, Peruvian and Mexican Stock Markets using the Merval, Bovespa, S&P TSX Composite, IPSA, IGPA, S&P 500, Dow Jones Industrials, Nasdaq, IGBVL and IPC Stock Indexes respectively. The results of different techniques and methods like: Graphic Analysis, Recurrence Analysis, Temporal Space Entropy, Hurst Coefficient, Lyapunov Exponential and Correlation Dimension support the hypothesis that the stock markets behave in a chaotic way and rejected the hypothesis of randomness. Our conclusion validates the use of prediction techniques in those stock markets. It’s remarkable the result of the Hurst Coefficient Technique, that in average was of 0.75 for the indexes of this study which would justify the use of Arfima models among others for the prediction of such series.

Clasificación JEL: C12, C14, G10, G14 y G15.

Introducción

Albert Einstein recibió el premio Nobel por su contribución a la teoría cuántica. No obstante, nunca aceptó que el universo estuviera gobernado por el azar. Sus ideas al respecto están resumidas en su famosa frase “Dios no juega a los dados”. La mecánica cuántica no predice un único resultado para un experimento determinado sino que predice un cierto número de resultados posibles y entrega las probabilidades de ocurrencia de cada uno de ellos. Es decir, si se realizara el mismo experimento en un gran número de sistemas similares, con las mismas condiciones de partida en cada uno de ellos, se encontraría que el resultado del experimento sería “A” un cierto número de veces, “B” otro número de veces, y así sucesivamente. Se podría predecir el número aproximado de veces que obtendría el resultado “A” o el “B”, pero no se podría predecir el resultado específico de un experimento determinado. Así pues, la mecánica cuántica introduce un elemento inevitable de incapacidad de predicción, una aleatoriedad en la ciencia.1

En finanzas la palabra aleatoriedad ha sido tema de discusión constante en torno de los precios accionarios. Desde que Fama (1970) planteara la hipótesis de mercados eficientes, muchos estudios han señalado que las fluctuaciones de los precios accionarios siguen un camino aleatorio. No obstante, trabajos posteriores2 han concluido que existen pruebas de que los precios accionarios no siguen un proceso de caminata aleatoria (random walk) y muestran que los rendimientos accionarios pueden ser predecibles en algún grado. En síntesis, se asume que la evolución de los rendimientos accionarios futuros se puede predecir por modelos basados en series de tiempo.

El análisis de series de tiempo fue impulsado por Box y Jenkins (1970) y dio origen a la metodología del mismo nombre. Estos modelos se han empleado exitosamente en variables económicas pero no han tenido igual éxito en variables financieras. Como consecuencia de esto, aparecieron modelos que explican en mejor medida las variables financieras. En este contexto destacan los modelos ARCH y GARCH desarrollados por Engle y Bollerslev (1982 y 1986, respectivamente) los cuales, ocupando las bases de la metodología ARIMA, la amplían para estudiar la varianza. Por cierto que los modelos ARCH y GARCH han dado pie a numerosos modelos de la misma familia, entre los cuales se encuentran los modelos T-GARCH, E-GARCH, I-GARCH, M-GARCH, entre muchos otros.

Durante el decenio de los setenta del siglo pasado nace la teoría del caos (o análisis de series de tiempo con comportamiento caótico) gracias a los trabajos de Lorenz (1963), Takens (1981) y Mandelbrot (1982), entre otros. Pero no fue hasta 1980 cuando se amplió el análisis a las series temporales gracias a Packard, Crutchfield, Farmer y Shaw (1980) para que luego, en 1981, Takens lo formalizara matemáticamente.

La contrastación de comportamiento caótico en series económicas y financieras se inició en los años ochenta para variables macroeconómicas como el PIB y agregados monetarios. En dichas series se encontró pocas pruebas de caos; no obstante, se demostró la existencia de una estructura no lineal (Le Baron, 1994). Desde entonces se han realizado diversos estudios en la búsqueda de comportamiento caótico en las series financieras y económicas (Di Matteo, Aste y Dacorogna, 2005; Los, 2004; Los y Yu, 2005). Así, lo habitual es encontrar investigaciones que utilizan técnicas e instrumentos como el coeficiente de Hurst, el exponente de Lyapunov y la dimensión de correlación, para la contrastación de comportamiento caótico en dichas series.

En el contexto del coeficiente de Hurst estudios recientes muestran dependencia de largo plazo en las series de precios de los activos financieros. Así, por ejemplo, Kyaw, Los y Zong (2004), utilizando wavelet multiresolution analysis (MRA) para las series diarias de los índices bursátiles y tasas de cambio latinoamericanos (Argentina, Brasil, Chile, Colombia, México y Venezuela) encontraron un coeficiente de Hurst igual o mayor a 0.5 en todos los países, excepto en Colombia. Similares resultados encontraron Los y Yu (2005) para el mercado accionario de China. En dicho estudio, utilizando precios de cierre diarios de los índices de las bolsas de valores de Shangai y Shenzhen, encontraron un coeficiente de Hurst de 0.54 y 0.55, respectivamente.

De esta manera se infiere que los mercados bursátiles latinoamericanos, en general, presentan memoria de largo plazo al igual que el mercado bursátil chino. No obstante, estas pruebas no son congruentes con resultados encontrados para países europeos. Por ejemplo, Lipka y Los (2003) realizan un estudio que comprende ocho índices bursátiles europeos, correspondientes a Alemania, Austria, Dinamarca, España, Francia, Noruega y Reino Unido. Los autores, tomando muestras irregulares que van desde 435 observaciones para el índice Ibex 35 de España hasta 4 437 para el índice FTSE 100 correspondiente al Reino Unido, utilizando siete técnicas distintas para computar el coeficiente de Hurst, encontraron resultados completamente distintos, dependiendo de la técnica utilizada. Así, el cálculo del coeficiente de Hurst varía desde 0.22 a 0.56.

Para la detección de comportamiento caótico, un instrumento utilizado por lo común en diversas investigaciones es el exponente de Lyapunov. Así, por ejemplo, Rajaratnam y Weston (2004) encontraron un exponente de Lyapunov de 0.132 para la serie del tipo de cambio entre Nueva Zelanda y Estados Unidos, para el periodo comprendido entre 1985 y 2004, lo que indicaría claramente la existencia de un comportamiento caótico en dicha serie.

Como se ha visto, la dependencia de largo plazo en las series financieras fue investigada y documentada, al igual que el cómputo del exponente de Lyapunov. Sin embargo, dichos estudios se limitan a contrastar sólo esa cualidad y no abordan el análisis utilizando otros instrumentos para contrastar comportamiento caótico en las mismas series financieras, utilizando, por ejemplo, análisis de recurrencia, entropía de espacio temporal o la dimensión de correlación, entre otras. Este problema es justamente resuelto en la presente investigación.

De esta manera nuestro trabajo se centra en analizar la existencia de un comportamiento caótico en las bolsas de Argentina, Brasil, Canadá, Chile, Estados Unidos, Perú y México, utilizando la evolución de los índices accionarios Merval, Bovespa, S&P TSX Composite, IPSA, IGPA, S&P 500, Dow Jones Industrials, Nasdaq, IGBVL e IPC, respectivamente. Los resultados de aplicar distintas técnicas y métodos, como el análisis gráfico, análisis de recurrencia, entropía de espacio temporal, coeficiente de Hurst, exponente de Lyapunov y dimensión de correlación, apoyan la hipótesis de que los mercados bursátiles americanos se comportan de manera caótica, en contra de la hipótesis de aleatoriedad.

La consecuencia teórica de contrastar un comportamiento caótico en los mercados accionarios americanos radica en que, a diferencia de la hipótesis de mercados eficientes, la información (o nueva información) que se agrega a la serie de precios accionarios (cambio de directores, anuncio de aumento de dividendos, etc.) no es externa sino que es propia de la dinámica interna del mercado. Por tanto, el desafío ya no consiste en dar una explicación estadística, o de otro tipo, a variables estocásticas que ayudan a mejorar el pronóstico de la evolución futura de activos financieros, sino que radica en descubrir la dinámica propia del mercado. Es decir, reconstruir el “atractor financiero”.

Desde el punto de vista práctico, sin duda que la importancia de evidenciar un comportamiento caótico en series de activos financieros justifica la búsqueda de técnicas predictivas a la hora de invertir en los mercados accionarios americanos. A su vez, confirma la conveniencia de usar estas técnicas para lograr una mayor eficiencia en la administración de carteras de inversión. En síntesis, la principal aportación de la teoría del caos es que otorga una explicación teórica de la existencia de sistemas dinámicos con comportamientos irregulares sin la necesidad de recurrir a variables estocásticas.

Esta investigación se estructura de la siguiente manera. En la sección I se introduce los conceptos básicos de las series con comportamiento caótico por medio del análisis de los sistemas dinámicos. La sección II describe los datos y series a utilizar. La sección III corrobora el comportamiento caótico en las series analizadas. En la sección IV se aplica pruebas no paramétricas para contrastar aleatoriedad y caos. Finalmente, se resume las principales conclusiones.

I. Sistemas dinámicos con comportamiento caótico

La diferencia fundamental entre un sistema dinámico y otro estático que en el primero las variables están en función del tiempo, mientras que en un sistema estático no ocurre lo mismo. Los sistemas dinámicos pueden ser clasificados de acuerdo con el comportamiento de sus órbitas. Dichas órbitas corresponden al movimiento en el cual evoluciona el sistema a lo largo del tiempo dentro del espacio de fase,3 es decir, el movimiento del vector describe el sistema.

En un sistema dinámico un vector representa una “fotografía” del sistema en un determinado momento. Para el mercado financiero el vector puede estar formado por variables que afectan el mercado (precio, volumen, etc.). De esta manera, si el sistema se mueve en un conjunto n, tal que A es subconjunto de n, entonces las órbitas podrán tener el siguiente comportamiento: i) sistema disipativo: si A se contrae con el paso del tiempo; ii) sistema expansivo: si A se expande con el paso del tiempo, iii) sistema conservativo: si A se mantiene con el paso del tiempo.

Un concepto asociado a los sistemas disipativos es el de atractor. Se denomina atractor a un subconjunto B hacia el que A tiende a contraerse en el tiempo. Por tanto, las órbitas que entran en un atractor no escapan sino que permanecen en él. En un sistema dinámico el atractor representa el equilibrio, ya que una vez alcanzado dicho equilibrio la órbita no tiende a separarse de él.

De acuerdo con Eckmann y Ruelle (1985) existen cuatro tipos de atractores: fijo, periódico, semiperiódico y aperiódico. Este último es un atractor en el que las órbitas no pueden clasificarse como periódicas ni como semiperiódicas. Así, un rendimiento accionario con este tipo de atractor se movería sin una pauta que lo identificase y podría parecer que los precios se mueven de manera errática. Finalmente, Ruelle y Takens (1971) denominaron a este último tipo “atractor extraño”. Así, los sistemas dinámicos que presentan atractores extraños se denominan sistemas caóticos. Un sistema caótico presenta las siguientes características:

  1. Sensibilidad a las condiciones iniciales. Un sistema con comportamiento caótico tendrá sensibilidad a las condiciones iniciales si el conjunto de partida no se contrae en todas direcciones sino que en algunas de ellas se expande. No obstante, el conjunto aún es limitado y, por tanto, mantiene un atractor. Si el sistema en algún momento se expande, las diferencias iniciales no tienden a desaparecer y, por tanto, pueden llegar a ser importantes. En resumen, la sensibilidad a las condiciones iniciales no nos dice cuál va a ser el estado final o futuro del conjunto, sin embargo, podríamos inferir cuál será su comportamiento a muy corto plazo.

  2. Puntos periódicos densos. La característica de puntos periódicos densos indica que existen infinitos puntos y soluciones periódicas inestables asociadas a un atractor extraño. Es decir, las órbitas que se encuentran dentro del atractor se aproximan a los límites de estos puntos (soluciones) inestables y permanecen hasta que la naturaleza de estas soluciones (inestabilidad) haga que dicha órbita escape a los límites de otra solución inestable, cuando finalmente encuentre un equilibrio estable caótico. La manera en que se agrupan los equilibrios periódicos inestables y el equilibrio estable caótico desencadena que el atractor extraño sea denso en puntos (soluciones) periódicos.

  3. Transitividad. Esta característica implica que un sistema dinámico no podrá descomponerse en dos subsistemas independientes entre sí. A pesar que la característica de sensibilidad a las condiciones iniciales indica que las órbitas que se encuentran infinitamente próximas se alejan en el tiempo, dichas órbitas a largo plazo pasarán por todas las regiones que componen el atractor extraño formando un solo sistema dinámico.

II. Datos y modelos

Los datos fueron extraídos de Economática. En el caso de Argentina, la serie de observaciones del índice Merval fue ampliada hasta el 25 de abril de 2005 para completar las 3 841 observaciones por índice accionario. La elección del número de datos se ajustó a los requerimientos de los diversos cálculos realizados. Los datos corresponden a los valores de cierre diarios de cada índice. Un resumen de la serie final se muestra en el cuadro 1.

Cuadro 1 Descripción de los datos utilizados obtenidos de Economática 

País Índice Desde Hasta Datos
Argentina Merval 19-10-1989 25-04-2005 3 841
Brasil Bovespa 15-03-1989 06-10-2004 3 841
Canadá S&P TSX Composite 29-04-1989 13-05-2005 765
Chile IPSA 05-05-1989 06-10-2004 3 841
IGPA 02-05-1989 06-10-2004 3 841
México IPC 02-06-1989 06-10-2004 3 841
Perú IGBVL 03-05-1989 06-10-2004 3 841
Estados Unidos DJI 17-07-1989 06-10-2004 3 841
Nasdaq 17-07-1989 06-10-2004 3 841
S&P 500 13-07-1989 06-10-2004 3 841

Los instrumentos que permiten probar la existencia de un comportamiento caótico en las series de tiempo son sensibles a los procesos estocásticos en los cuales existen dependencias entre las variables. Por ello es necesario aplicar un filtro para eliminar dichas dependencias, por medio de un modelo ARMA. De esta manera, luego de filtrar los rendimientos accionarios, la nueva serie es de residuos no correlacionados. Así, si el sistema era caótico, la serie de residuos continuará teniendo las características del sistema original y si era estocástico los residuos no serán más que ruido blanco.

Dado lo anterior, utilizando la prueba de Dickey-Fuller aumentada (1979) y la de Phillips y Perron (1988), se analizó si la serie es estacionaria, para luego buscar modelos del tipo ARMA (p,q). De esta manera se encontraron modelos ARMA para los índices Merval, S&P TSX Composite, IGPA, IPC y S&P 500. Para los otros índices se encontraron modelos estadísticamente significativos pero con correlación en los residuos, por este motivo se desecharon dichos modelos y se buscaron otros que arrojaran residuos no correlacionados. Con esto, y luego de la inspección gráfica de las series, se estimó que los modelos GARCH (Bollerslev, 1986) eran los más adecuados para generar residuos no correlacionados. Los modelos definitivos se muestran en el cuadro 2.

Cuadro 2 Series seleccionadas para contrastar un comportamiento caótico 

País Índice Serie-modelo
Argentina Merval ARMA (6,5)
GARCH (1,1)
Brasil Bovespa GARCH (1,1)
Canadá S&P TSX Composite ARMA (4,4)
GARCH (1,1)
Chile IPSA GARCH (2,1)
IGPA ARMA (2,3)
GARCH (2,1)
México IPC ARMA (3,2)
GARCH (1,1)
Perú IGBVL GARCH (2,1)
Estados Unidos DJI GARCH (1,1)
Nasdaq GARCH (3,1)
S&P 500 ARMA (10,10)
GARCH (1,1)

III. Detección del comportamiento caótico

Peters (1994) intenta encontrar indicios de una serie con comportamiento caótico mediante el análisis gráfico y señala que las series de precios de los activos financieros tienen gráficamente la misma estructura, sea cual fuere la escala temporal estudiada. Al observar las gráficas de la evolución de los índices en análisis, no resultan diferencias entre éstas, lo que dificulta establecer cuál es el horizonte temporal al que corresponden dichas gráficas.4 El hecho de que estas series tengan la misma apariencia en distintas escalas de tiempo es un indicio de que estamos ante un fractal. Sin embargo, esta característica encontrada en las series de los índices bursátiles americanos no es garantía definitiva de estar ante un proceso caótico.

a Las ampliaciones se muestran en el sentido de las manecillas del reloj. Los datos que comprenden las ampliaciones corresponden a las series de: 1-3 841, 1 325-3 570, 1 490-1 950 y 1 583-1 800 datos. Es decir: 3 841, 2 246, 461 y 218 datos respectivamente. En el eje vertical se encuentra el valor de cierre del índice y en el eje horizontal la cantidad de datos.

Gráfica 1 Evolución diaria del índice bursátil Merval para el periodo de la muestra a 

Una de las características de los sistemas caóticos es que tienen soluciones (puntos) periódicas densas inestables. Gilmore (1993) busca estas órbitas periódicas inestables de manera gráfica. Si estas órbitas proceden de un atractor extraño, existirán observaciones que se encuentren cercanas a una órbita periódica. Si ocurriera esto encontraríamos que las siguientes observaciones también estarían cercanas a dicha órbita, por lo menos antes de alejarse como consecuencia de la sensibilidad a las condiciones iniciales.

Para la reconstrucción de las gráficas de recurrencia se detectan pautas y cambios estructurales ocultos en los datos o semejanzas en pautas por medio de la serie de tiempo en estudio. Así, una señal de determinismo será cuando más estructurada sea la gráfica de recurrencia. Una señal de aleatoriedad será cuando dicha gráfica sea más uniforme y no tenga una pauta identificable.5 Para obtener las gráficas de recurrencia es necesario calcular la dimensión de inmersión y el tiempo de retardo. Estos datos son difíciles de obtener, no obstante, existen distintos programas para su cómputo como, por ejemplo, el programa VRA6 que utiliza la técnica información mutua (AMI)7 para determinar el tiempo de retardo y el método de falsos vecinos cercanos (FNN)8 para la dimensión de inmersión. Los resultados de los cálculos de AMI y FNN se muestran en el cuadro 3.

Cuadro 3 Valores óptimos para el tiempo de retardo (función de información mutua, AMI) y dimensión de inmersión (falsos vecinos cercanos, FNN) para las series originales y modelos seleccionados 

País Índice Serie-modelo AMI FNN
Argentina Merval Original 47 29
ARMA (6,5) 4 30
GARCH (1,1) 21 16
Brasil Bovespa Original 44 8
GARCH (1,1) 18 16
Canadá S&P TSX Composite Original 10 30
ARMA (4,4) 2 13
GARCH (1,1) 22 30
Chile IPSA Original 42 28
GARCH (2,1) 32 28
IGPA Original 50 23
ARMA (2,3) 4 30
GARCH (2,1) 21 28
México IPC Original 35 15
ARMA (3,2) 2 13
GARCH (1,1) 32 17
Perú IGBVL Original 43 24
GARCH (2,1) 14 29
Estados Unidos DJI Original 37 23
GARCH (1,1) 36 30
Nasdaq Original 33 14
GARCH (3,1) 23 22
S&P 500 Original 44 26
ARMA (10,10) 1 15
GARCH (1,1) 37 25

La estimación del tiempo de retardo (T) mediante la función de información mutua mostró homogeneidad para los registros estudiados (como promedio T=18 para las series en estudio) y la dimensión de inmersión fue relativamente alta para cada uno de los registros, con m>=13 en todos los casos (excepto para la serie del índice Bovespa, FNN = 8). Así, al observar las gráficas de recurrencia de los índices, se encontró que son como una serie aleatoria en la que no hay una pauta definida, lo que estaría denotando las dependencias lineales que existirían en dicha serie, a diferencia de las gráficas de recurrencias aplicadas a las series de los residuos de los modelos ARMA y GARCH que se asemejan al del atractor de Lorenz, indicando un comportamiento determinista. Las gráficas de recurrencia no son concluyentes dado que algunos índices presentan un comportamiento aleatorio y otros presentan uno caótico.

Gráfica 2 Recurrencia para una serie aleatoria y para el atractor de Lorenz 

Gráfica 3 Recurrencia para el índice IGPA 

La entropía de espacio temporal (STE) compara la distribución de colores en una gráfica completa de recurrencia con la distribución de colores en cada línea diagonal de la gráfica. Cuanto más altas son las diferencias entre la distribución global y las distribuciones sobre las líneas diagonales individuales, más estructurada es la imagen. Aquí se comparan las distancias entre todos los pares de vectores en el espacio reconstruido con las distancias entre las diversas órbitas que se desarrollan durante el tiempo. El resultado se normaliza y se presenta como porcentaje. Así, porcentajes cercanos a 100 indicarán aleatoriedad en la serie, mientras que porcentajes cercanos a 0 representarán series periódicas. Por último, porcentajes entre 0 y 100 indicarán series con comportamiento caótico. De los resultados del cuadro 4 se infiere un comportamiento caótico en las series de residuos de los modelos seleccionados, con un promedio de 59% para todos los índices en contraste con 2% para las series originales, lo cual representaría periodicidad en dichas series.9

Cuadro 4 Entropía de espacio temporal para las series originales y los modelos en estudioa. (Porcentaje) 

País Índice Serie-modelo STE
Argentina Merval Original 16
ARMA (6,5) 71
GARCH (1,1) 70
Brasil Bovespa Original 0
GARCH (1,1) 52
Canadá S&P TSX Composite Original 0*
ARMA (4,4) 69
GARCH (1,1) 32*
Chile IPSA Original 0
GARCH (2,1) 60
IGPA Original 0
ARMA (2,3) 74
GARCH (2,1) 67
México IPC Original 0
ARMA (3,2) 76
GARCH (1,1) 57
Perú IGBVL Original 0
GARCH (2,1) 54
Estados Unidos DJI Original 0
GARCH (1,1) 38
Nasdaq Original 8
GARCH (3,1) 47
S&P 500 Original 0
ARMA (10,10) 77
GARCH (1,1) 40
STE promedio series originales 2
STE promedio modelos seleccionados 59

a Para lograr la STE sobre el índice S&P TSX Composite (*) el tiempo de retardo y la dimensión de inmersión se computó como 5 y 10 respectivamente.

El coeficiente de Hurst indica la persistencia o la no persistencia en una serie temporal. De encontrarse persistencia, ésta sería una señal de que dicha serie no es ruido blanco y, por tanto, existiría algún tipo de dependencia entre los datos. Hurst (1951) estudió la capacidad de reserva de las represas del río Nilo a lo largo del tiempo y elaboró un estadístico para contrastar si el nivel de dichas reservas seguiría una caminata aleatoria o no. Si el estadístico se encuentra entre 0.5 y 1 indica persistencia en la serie (los valores tenderían a mantenerse en el tiempo), si se encuentra entre 0 y 0.5 indica no persistencia, y un valor igual a 0.5 indica ruido blanco.10

El cálculo del coeficiente de Hurst viene dado de la siguiente ley de potencia que muestra la ecuación (1):

R/S(N)=(a*N)H (1)

en la que a es una constante, N es el número de observaciones, H es el exponente o coeficiente de Hurst, R/S(N) es el estadístico R/S que depende del tamaño de la serie y que se define como el rango de variación de la serie partido por su desviación característica.

El coeficiente de Hurst se utiliza para la detección de memoria a largo plazo en las series temporales. Los resultados del cuadro 5 evidencian memoria de largo plazo en los índices bursátiles americanos en estudio, con un coeficiente de Hurst promedio de 0.75.11 No obstante, los modelos GARCH captan en mejor medida esta cualidad que los modelos ARMA. El coeficiente de Hurst promedio para los modelos ARMA fue de 0.57, mientras que para los modelos GARCH fue de 0.84. Con esto sabemos que una de las principales características de los modelos GARCH es que consideran la información pasada de la variable y su volatilidad observada como factor explicativo de su comportamiento presente y futuro, lo cual es congruente con las series con comportamiento caótico.

Cuadro 5 Coeficiente de Hurst para las series de residuos de los modelos en estudio 

País Índice Serie-modelo Coeficiente
de Hurst
Estadístico
t
R ^2
Argentina Merval ARMA (6,5) 0.61 29.103 0.988
GARCH (1,1) 0.78 73.402 9.996
Brasil Bovespa GARCH (1,1) 0.82 50.512 0.991
Canadá S&P TSX Composite ARMA (4,4) 0.65 34.436 0.995
GARCH (1,1) 0.89 62.684 0.998
Chile IPSA GARCH (2,1) 0.82 70.506 0.995
IGPA ARMA (2,3) 0.55 41.637 0.994
GARCH (2,1) 0.84 112.282 0.998
México IPC ARMA (3,2) 0.5 40.639 0.994
GARCH (1,1) 0.8 78.672 0.996
Perú IGBVL GARCH (2,1) 0.84 98.125 0.998
Estados Unidos DJI GARCH (1,1) 0.86 70.231 0.995
Nasdaq GARCH (3,1) 0.91 94.644 0.997
S&P 500 ARMA (10,10) 0.55 28.571 0.988
GARCH (1,1) 0.88 81.897 0.997
Promedio coeficiente de Hurst 0.75

El exponente de Lyapunov (λ) (Eckmann y Ruelle, 1992) se utiliza para medir la sensibilidad a las condiciones iniciales y es, quizá, el método más empleado para la detección de caos en series de datos de las ciencias naturales. Puntualmente, representa la separación exponencial entre dos trayectorias, inicialmente próximas, al cabo de N pasos o iteraciones.

Ahora bien, los sistemas dinámicos que presentan atractores extraños se denominan sistemas caóticos.Para que un atractor sea extraño ha de tener al menos un exponente positivo de Lyapunov. Así, si λ<0 implica contracción, por lo que la serie presenta convergencia, es decir, las órbitas convergerán en el tiempo hasta alcanzar el estado estacionario. Si λ=0 las órbitas no convergen ni divergen, lo cual indica que el comportamiento es periódico o cuasi periódico. Si λ pasa de negativo a nulo de manera alternante, la serie es cíclica. Si λ>0 implica alejamiento de los puntos, por lo que la serie presenta una dinámica caótica.

En la práctica se determina el primer exponente que es más fácil de calcular y permite diferenciar el caos de los comportamientos periódicos y cuasi periódicos. De esta manera, la presencia de un exponente positivo es suficiente para diagnosticar caos. Existen diferentes algoritmos12 para calcular el máximo exponente de Lyapunov. No obstante, la mayoría de estos métodos no son aplicables para series de tiempo pequeñas y son relativamente difíciles de aplicar. Rosenstein, Collins y De Luca (1993) establecieron un método que resuelve estos inconvenientes. Así, después de reconstruir la dinámica del atractor, hacen que el algoritmo localice el punto Yn más cercano a cada punto de la trayectoria Yn. Además, impone la restricción adicional que los puntos vecinos más cercanos deben tener una separación espacial mayor que el periodo medio de las series de tiempo. Esto permite considerar que cada par de vecinos corresponde a condiciones iniciales muy cercanas pero de diferentes trayectorias. Así, el exponente máximo de Lyapunov es aproximadamente la velocidad media de separación de los puntos vecinos más cercanos.

Los resultados del exponente de Lyapunov, que se encuentran resumidos en el cuadro 6, indican que λ>0 para todas las series de residuos de los índices bursátiles en estudio, lo que representa una conclusión robusta de la existencia de un comportamiento caótico en los índices bursátiles americanos.13

Cuadro 6 Máximo exponente de Lyapunov para las series en estudio utilizando el programa MTRCHAOS y MTRLYAP correspondiente al algoritmo de Rosenstein, Collins y De Luca 

País Índice Serie-modelo Max exp. Lyapunov
Argentina Merval ARMA (6,5) 0.134200
GARCH (1,1) 0.041480
Brasil Bovespa GARCH (1,1) 0.009892
Canadá S&P TSX Composite ARMA (4,4) 0.132200
GARCH (1,1) 0.032770
Chile IPSA GARCH (2,1) 0.008398
IGPA ARMA (2,3) 0.177400
GARCH (2,1) 0.009125
México IPC ARMA (3,2) 0.462700
GARCH (1,1) 0.004367
Perú IGBVL GARCH (2,1) 0.052920
Estados Unidos DJI GARCH (1,1) 0.003601
Nasdaq GARCH (3,1) 0.032360
S&P 500 ARMA (10,10) 0.209900
GARCH (1,1) 0.003392

Sabemos que los sistemas dinámicos que presentan atractores extraños se denominan sistemas caóticos. Ahora corresponde determinar la dimensión de dicho atractor. Lo habitual para determinar dicha dimensión es calcular la dimensión de correlación14 del sistema en estudio. La dimensión de correlación, Dc, de un sistema dinámico es una medida de su complejidad, que permite discriminar entre un sistema determinista y uno aleatorio.15 Así, si D=1 indicaría una serie con comportamiento de oscilaciones periódicas, D=2 oscilaciones cuasi periódicas y D>2 comportamiento caótico.

Para calcular la dimensión de correlación Grassberger y Procaccia (1983) crearon un eficiente algoritmo en el cual plantean que DcD, en el que D es la dimensión de capacidad.16 La idea es remplazar el algoritmo para calcular M(ε), llamado box-counting, por la distancia entre puntos representando posiciones del sistema a lo largo de una órbita en el conjunto atractor. Los resultados de la dimensión de correlación están resumidos en el cuadro 7. Los valores de la dimensión de correlación son muy cercanos a 2, lo que representa oscilaciones cuasi periódicas, no obstante 8 de las 15 series presentan una dimensión mayor a 2 lo que apoya la hipótesis de que estos índices bursátiles tienen un comportamiento caótico.

Cuadro 7 Dimensión de correlación para las series en estudio utilizando el programa MTRCHAOS y MTRLYAP correspondiente al algoritmo de Rosenstein, Collins y De Luca 

País Índice Serie-modelo Dim. correlación
Argentina Merval ARMA (6,5) 2.588
GARCH (1,1) 1.987
Brasil Bovespa GARCH (1,1) 2.028
Canadá S&P TSX Composite ARMA (4,4) 2.213
GARCH (1,1) 2.052
Chile IPSA GARCH (2,1) 2.198
IGPA ARMA (2,3) 2.021
GARCH (2,1) 1.922
México IPC ARMA (3,2) 2.019
GARCH (1,1) 2.311
Perú IGBVL GARCH (2,1) 1.981
Estados Unidos DJI GARCH (1,1) 1.954
Nasdaq GARCH (3,1) 1.812
S&P 500 ARMA (10,10) 1.977
GARCH (1,1) 1.927

IV. Pruebas estadísticas

Aunque los resultados apoyan la hipótesis fractal contra la de aleatoriedad es necesario aplicar pruebas estadísticas que confirmen estos hallazgos. En este contexto se aplicaron dos pruebas estadísticas: la de Rachas para carácter aleatorio (o prueba de Wald-Wolfowitz) y la BDS desarrollada por Brock, Dechert, Scheinkman y Le Baron (1996).

La prueba no paramétrica de Rachas plantea en su hipótesis nula que la serie es aleatoria. Los resultados de esta prueba confirman que las series de índices bursátiles en estudio no corresponden a una serie aleatoria y, por medio del tipo de esquema resultante, descarta que el atractor que caracteriza dichos sistemas sea de carácter periódico o cuasi periódico, para el caso de los sistemas disipativos. De esta manera podríamos estar en presencia de un atractor cuasi periódico o extraño que caracteriza a los sistemas con comportamiento caótico; los resultados se muestran en el cuadro 8.

Cuadro 8 Prueba de Wald-Wolfowitz (o de Rachas) para las series de los índices bursátiles americanos en estudio a un nivel de significación de 5 por ciento 

País Índice z calculado Hipótesis nula Tipo de esquema
Argentina Merval −3.6 Rechaza Tendencia
Brasil Bovespa −3.34 Rechaza Tendencia
Canadá S&P TSX Composite −0.78 Acepta Aleatorio
Chile IPSA −11.77 Rechaza Tendencia
IGPA −17.14 Rechaza Tendencia
México IPC −7.63 Rechaza Tendencia
Perú IGBVL −14.24 Rechaza Tendencia
Estados Unidos DJI 1.3 Acepta Aleatorio
Nasdaq −6.1 Rechaza Tendencia
S&P 500 −0.03 Acepta Aleatorio

La prueba BDS es no paramétrica con la hipótesis nula de que una determinada serie temporal es independiente e idénticamente distribuida (i.i.d.). Esta prueba puede ser aplicada a series de residuos estimados para evaluar si éstos son independientes e idénticamente distribuidos (i.i.d.). Se estimó la prueba BDS para dimensiones de correlación 2, 3, 4, 5 y 6, con el fin de maximizar la veracidad de dicha prueba. Los resultados están resumidos en el cuadro 9 y rechazan la hipótesis de independencia en las series originales y de residuos de los modelos GARCH (de acuerdo con Brock y Dechert, 1991). Sólo en la serie de residuos del modelo ARMA, correspondiente al índice Merval, se presenta independencia. Los resultados de la prueba BDS son un apoyo sólido para confirmar que las series de índices bursátiles americanos no presentan un comportamiento lineal.

Cuadro 9 Resultados de la prueba BDS 

Dimensión Estadístico
BDS
Error
estándar
Estadístico
z
Prob. Dimensión Estadístico
BDS
Error
estándar
Estadístico
z
Prob.
S&P TSX Comp. Merval
Canadá 2 0.199307 0.001472 135.3832 0 2 0.201112 0.00154 130.6103 0
3 0.338869 0.002322 145.9465 0 3 0.342203 0.002446 139.8926 0
4 0.43608 0.002742 159.0342 0 4 0.440833 0.002912 151.3658 0
5 0.50346 0.002834 177.6789 0 5 0.509527 0.003035 167.8743 0
6 0.549951 0.002709 203.0324 0 6 0.557186 0.002927 190.3688 0
Garch (1,1)
Canadá 2 0.177438 0.004311 41.15907 0 Garch (1,1) 2 0.181612 0.00213 85.24691 0
3 0.30006 0.006881 43.60468 0 3 0.307505 0.003398 90.50903 0
4 0.383416 0.008235 46.55929 0 4 0.392663 0.004063 96.6435 0
5 0.438313 0.008628 50.80082 0 5 0.448959 0.004254 105.5268 0
6 0.473644 0.008366 56.61674 0 6 0.485125 0.004123 117.6613 0
ARMA (4,4)
Canadá 2 0.013138 0.002895 4.538462 0 ARMA (6,5) 2 −1.36E-07 8.41E-06 −0.16173 0.9871
3 0.02541 0.004593 5.531942 0 3 −4.08E-07 1.88E-05 −0.02171 0.9827
4 0.036531 0.005461 6.689411 0 4 −8.17E-07 3.15E-05 −025963 0.9793
5 0.042891 0.005682 7.548026 0 5 −1.36E-06 4.60E-05 −0.029576 0.9764
6 0.046798 0.005471 8.554045 0 6 −2.04E-06 6.23E-05 −0.032782 0.9738
S&P IPGA
Estados Unidos 2 0.204558 0.000705 290.0695 0 2 0.205555 0.001104 186.1747 0
3 0.348313 0.001114 312.8044 0 3 0.349437 0.001746 200.0841 0
4 0.449141 0.001317 341.1373 0 4 0.450026 0.002069 217.4641 0
5 0.519724 0.001362 381.5393 0 5 0.520276 0.002146 242.4351 0
6 0.568975 0.001304 436.414 0 6 0.569261 0.002059 276.4782 0
Garch (1,1)
Estados Unidos 2 0.183537 0.001805 101.6815 0 Garch (2,1) 2 0.108511 0.002055 52.80437 0
3 0.311464 0.002876 108.2857 0 3 0.185655 0.003278 56.63265 0
4 0.39868 0.003436 116.0355 0 4 0.23474 0.003921 59.86254 0
5 0.457169 0.003593 127.2361 0 5 0.262322 0.004107 63.87338 0
6 0.495203 0.003477 142.4165 0 6 0.275796 0.003981 69.28251 0
ARMA (10,10)
Estados Unidos 2 0.013754 0.001455 9.453695 0 ARMA (2,3) 2 0.025472 0.001446 17.61965 0
3 0.033161 0.002311 14.34647 0 3 0.049897 0.002299 21.70423 0
4 0.047445 0.002752 17.23994 0 4 0.06742 0.00274 24.61003 0
5 0.058569 0.002868 20.42182 0 5 0.076548 0.002847 26.78846 0
6 0.064789 0.002765 23.42769 0 6 0.080632 0.002758 29.2381 0
Nasdaq DJI
2 0.202919 0.00137 148.1379 0 2 0.205146 0.000696 294.8739 0
3 0.345276 0.002169 159.195 0 3 0.348746 0.001094 318.6729 0
4 0.444851 0.002573 172.8772 0 4 0.448945 0.001289 348.2711 0
5 0.514234 0.002672 192.4421 0 5 0.518734 0.001329 390.423 0
6 0.562341 0.002567 219.0252 0 6 0.567127 0.001267 447.6695 0
GARCH (3,1) 2 0.179049 0.002101 85.23462 0 Garch (1,1) 2 0.187374 0.001845 101.5474 0
3 0.303146 0.003352 90.42883 0 3 0.317797 0.002941 108.0546 0
4 0.387564 0.004012 96.61228 0 4 0.407106 0.003514 115.8437 0
5 0.444037 0.004203 105.6426 0 5 0.467341 0.003676 127.1238 0
6 0.480651 0.004076 117.9255 0 6 0.506979 0.003559 142.456 0
IPSA Bovespa
2 0.205267 0.000998 205.6025 0 2 0.202202 0.000824 245.4547 0
3 0.349055 0.001578 221.1725 0 3 0.343843 0.001302 263.9928 0
4 0.44962 0.001869 240.6079 0 4 0.442876 0.001542 287.1686 0
5 0.51987 0.001936 268.4808 0 5 0.51208 0.001598 320.4588 0
GARCH (2,1) 2 0.125917 0.001915 65.73697 0 Garch (1,1) 2 0.179391 0.00185 94.40031 0
3 0.213634 0.003053 69.98085 0 3 0.301656 0.002949 102.2995 0
4 0.269525 0.003648 73.89212 0 4 0.384863 0.003523 109.2534 0
5 0.302855 0.003816 79.37132 0 5 0.439525 0.003684 119.2984 0
6 0.31985 0.003694 86.58904 0 6 0.473794 0.003566 132.8712 0
IPC IGBVL
2 0.203318 0.00085 239.18 0 2 0.206171 0.001092 188.7899 0
3 0.345687 0.001342 257.6761 0 3 0.349888 0.001721 203.3459 0
4 0.445218 0.001586 280.7824 0 4 0.450038 0.002031 221.5997 0
5 0.514622 0.00164 313.7923 0 5 0.519709 0.002098 247.7433 0
6 0.562853 0.001569 358.6834 0 6 0.568019 0.002005 283.3346 0
GARCH (1,1) 2 0.158565 0.001833 86.49217 0 Garch (2,1) 2 0.126992 0.002345 54.16142 0
3 0.263893 0.002915 90.52396 0 3 0.217006 0.003745 57.94909 0
4 0.330945 0.003475 95.23537 0 4 0.275051 0.004486 61.31431 0
5 0.371615 0.003627 102.4707 0 5 0.309978 0.004706 65.8707 0
6 0.393612 0.003502 112.3848 0 6 0.328864 0.004569 71.97319 0
ARMA (3,2) 2 0.020904 0.001442 14.49526 0
3 0.039379 0.00229 17.19954 0
4 0.052974 0.002724 19.44775 0
5 0.059614 0.002837 21.01644 0
6 0.062294 0.002733 22.79227 0

Conclusiones

El cuadro 10 presenta un resumen de los resultados encontrados al aplicar las diversas técnicas y métodos para detectar comportamientos caóticos en las series de índices bursátiles americanos. Los resultados presentan pruebas de no aleatoriedad en las series en estudio y son un apoyo sólido a la existencia de un comportamiento caótico en las series de índices bursátiles americanos. Esto implica que el mercado tiene memoria y que es útil el análisis de la información de empresas que operan en el mercado; por ello, es conveniente el uso de técnicas de predicción de rendimientos accionarios en estos mercados. La aleatoriedad en los mercados financieros no se sostiene, sino que hay pruebas de una pseudoaleatoriedad, determinada por la dinámica del sistema. Es decir, se trata de una aleatoriedad intrínseca que genera un proceso pseudoaleatorio como lo es el caos determinista, el cual es generado por la dinámica del atractor que origina dicho proceso.

Cuadro 10 Resumen de las diversas técnicas aplicadas para determinar un comportamiento caótico en las series de índices bursátiles de las bolsas americanasa  

País Índice Serie-modelo Análisis
gráfico
Gráfica de
recurrencia
STE Coeficiente
Hurst
Exp.
Lyapunov
Dim.
correlación
Prueba de
aleatoriedad
Prueba
BDS
Argentina Merval ARMA (6,5) + + + + + + +
GARCH (1,1) + + + + + + +
Brasil Bovespa GARCH (1,1) + + + + + + + +
Canadá S&P TSX Composite ARMA (4,4) + + + + + + + +
GARCH (1,1) + + + + + + + +
Chile IPSA GARCH (2,1) + + + + + + + +
IGPA ARMA (2,3) + + + + + + +
GARCH (2,1) + + + + + + +
México IPC ARMA (3,2) + + + + + + +
GARCH (1,1) + + + + + + + +
Perú IGBVL GARCH (2,1) + + + + + + +
Estados Unidos DJI GARCH (1,1) + + + + + + +
Nasdaq GARCH (3,1) + + + + + + +
S&P ARMA (10,10) + + + + + + +
GARCH (1,1) + + + + + + +

a El signo (+) indica el hallazgo de un comportamiento caótico, lo contrario sucede con el signo (−). Análisis gráfico y gráfica de recurrencia: (+) para hallazgo de comportamiento caótico; STE: entropía de espacio temporal: (+) para valores entre 0 y 100; coeficiente de Hurst: (+) para valores > 0.5; exponente de Lyapunov: (+) para valores > 0; dimensión de correlación (+) para valores ≥ 2. Prueba de aleatoriedad: (+) para series no aleatorias; prueba BDS: (+) para series no i.i.d.

En los casos extremos de aleatoriedad, como son los crash y boom, la teoría del caos permite explicar dichos acontecimientos como parte de la evolución endógena del propio sistema, sin necesidad de recurrir a variables exógenas. Esta evolución endógena está determinada por la sensibilidad a las condiciones iniciales, lo que mediante el efecto mariposa puede explicar un crash o boom bursátil.

El hecho de que la evolución de los rendimientos accionarios se comporte de manera aleatoria también es explicado por la teoría del caos por medio de los puntos o soluciones periódicas densas que se encuentran próximos a la evolución de dicho sistema. Así, se podrían repetir situaciones ocurridas en el pasado cuando la evolución del sistema pase nuevamente cerca de algún acontecimiento en particular. Por otra parte, en el muy corto plazo sería posible predecir la evolución de dicho sistema, lo que validaría el análisis técnico como instrumento predictivo. Con esto, la teoría del caos une las fluctuaciones rápidas y, a muy corto plazo, a las de largo plazo. Es decir, no separa sino que une los cambios de minuto a minuto o día a día a los de mes a mes o año a año.

La presencia de memoria de largo plazo en los índices accionarios americanos, determinada por el coeficiente de Hurst, valida la utilización de modelos no lineales con memoria larga, para la predicción de la evolución de dichas series. En resumen, los resultados confirman la existencia de un comportamiento caótico en las bolsas de Argentina, Brasil, Canadá, Chile, Estados Unidos, Perú y México, utilizando la evolución de los índices accionarios Merval, Bovespa, S&P TSX Composite, IPSA, IGPA, S&P 500, Dow Jones Industrials, Nasdaq, IGBVL e IPC, respectivamente.

Referencias bibliográficas

Abarbanel, H. D. I., R. Brown, y M. B. Kennel (1991), “Local Lyapunov Exponents Computed from Observed Data”, Journal of Nonlinear Science, vol. 1, pp. 175-199. [ Links ]

Bai Lin, H. (1990), Chaos II, Singapur, World Scientific Publishing Company. [ Links ]

Bollerslev, T. (1986), “Generalized Autorregresive Conditional Heterocedasticity”, Journal of Econometrics, vol. 31, pp. 307-327. [ Links ]

Box, G. E. P., y G. M. Jenkins (1970), “Time Series Analysis: Forecasting and Control”, San Francisco. [ Links ]

Brock, W. A., D. W. Dechert, y J. Scheinkman (1987), “Test for Independence Based on the Correlation Dimension”, University of Wisconsin at Madison, Department of Economics, Working Paper. [ Links ]

______, y ______ (1991), “Non-linear Dynamical Systems: Instability and Chaos in Economics”, W. Hildenbrand y H. Sonnenschein (comps.), Handbook of Mathematical Economics IV, Amsterdam, North-Holland. [ Links ]

______, ______, J. A., Scheinkman y B. Le Baron (1996), “A Test for Independence Based on the Correlation Dimension”, Econometric Reviews. vol. 15, núm. 3, pp. 197-235. [ Links ]

Casdagli, M. (1989), “Nonlinear Prediction of Chaotic Time Series”, Physica D 35, vol. 35, pp. 335-356. [ Links ]

Conrad, J., y G. Kaul (1988), “Time-Variation in Expected Returns”, Journal of Business, vol. 61, pp. 409-425. [ Links ]

______, y ______ (1989), “Mean Reversion in Short-Horizon Expected Returns”, Review of Financial Studies 2, p. 225-240. [ Links ]

Di Matteo, Aste, y Dacorogna (2005), “Term Memories of Developed and Emerging Markets: Using the Scaling Analysis to Characterize their Stage of Development”, Journal of Banking & Finance, vol. 29, pp. 827-851. [ Links ]

Dickey, D. A., y W. A. Fuller (1979), “Distribution of the Estimators for Autoregressive Time Series with a Unit Root”, Journal of the American Statistical Association, vol. 74, pp. 427-431. [ Links ]

Eckmann, J. P., y D. Ruelle (1985), “Ergodic Theory of Chaos and Strange Attractors”, Review of Modern Physics, vol. 57, núm. 3, pp. 617-656. [ Links ]

______, y ______ (1992), “Fundamental Limitations for Estimating Dimensions and Lyapunov Exponents in Dynamical Systems”, Physica D, vol. 56, pp. 185-187. [ Links ]

Engle, R. F. (1982), “Autorregresive Conditional Heterocedasticity with Estimates of the Variance of the U. K. Inflation”, Econometrica, vol. 50, núm. 4, pp. 987-1007. [ Links ]

Fama, E., y K. R. French (1988), “Permanent and Temporary Components of Stock Prices”, Journal of Political Economy, vol. 98, pp. 247-273. [ Links ]

______ (1970), “Efficient Capital Markets: A Review of Theory and Empirical Work”, Journal of Finance, vol. 25, pp. 383-417. [ Links ]

Fraser, A., y H. Swinney (1986), “Independent Coordinates for Strange Attractors from Mutual Information”, Physical Review A, vol. 33, pp. 1134-1140. [ Links ]

Gilmore, Claire G. (1993), “A New Test for Chaos”, Journal of Economic Behaviour Organisations, vol. 22, pp. 209-237. [ Links ]

Grassberger, P., e I. Procaccia (1983a), “Characterization of Strange Attractors”, Physical Review Letters, vol. 50, núm. 3, pp. 346-349. [ Links ]

______, e ______ (1983b), “Measuring the Strangeness of Strange Attractors”, Physica D 9, pp. 189-208. [ Links ]

Hawking, S. (2005), Historia del tiempo: del Big Bang a los agujeros negros, Barcelona, Editorial Critica. [ Links ]

Hurst, H. E. (1951), “Long-Term Storage Capacity of Reservoirs”, Transactions of the American Society of Civil Engineers, vol. 116, pp. 770-799. [ Links ]

Kennel, M. B., R. Brown, y H. D. I. Abarbanel (1992), “Determining Embedding Dimension for Phase Space Reconstruction Using a Geometrical Construction”, Physica. Review A, núm. 45, pp. 403-411. [ Links ]

Kyaw, N., C. Los, y S. Zong (2004), “Persistence Characteristics of Latin American Financial Markets”, Economics Working Paper, Archive EconWPA, Finance núm. 0411013. [ Links ]

Le Baron, B. (1994), “Chaos and Nonlinear Forecastability in Economics and Finance”, Philosophical Transactions of Royal Society of London, Series A, 348, pp. 397-404. [ Links ]

Lipka, J. M., y C. Los (2003), “Long-Term Dependence Characteristics of European Stock Indices”, Economics Working Paper Archive, EconWPA, Finance núm. 0409044. [ Links ]

Ljung, G., y G. Box (1979), “On a Measure of Lack of Fit in Time Series Models”, Biometrika, vol. 65, pp. 297-303. [ Links ]

Lo, A. W. (1991), “Long-Term Memory in Stock Market Prices”, Econometrica, vol. 59, pp. 1279-1313. [ Links ]

______, y A. C., Mac Kinley (1988), “Stock Market Prices do Not Follow Random Walk: Evidence from a Simple SpecificationTest”, Review of Financial Studies, vol. I, pp. 41-66. [ Links ]

Lorenz, E. N. (1963),“Deterministic Nonperiodic Flow”, Journal of Atmospheric Sciences, vol. 20, pp. 130. [ Links ]

Los, C. (2004), “Visualization of Chaos for Finance Majors”, Economics Working Paper Archive, EconWPA, Finance núm. 0409035. [ Links ]

______, y B., Yu (2005), “Persistence Characteristics of the Chinese Stock Markets”, Economics Working Paper Archive, EconWPA, Finance núm. 0508008. [ Links ]

Lyapunov, A. M. (1947), “The General Problem of the Stability of Motion”, Number 17 in Annals of Mathematics Studies. Princeton University Press. [ Links ]

Mandelbrot, B. (1982), The Fractal Geometry of Nature, San Francisco, CA, Freeman. [ Links ]

Mindlin, G. B., y R. Gilmore (1992), “Topological Analysis and Synthesis of Chaotic Time Series”, Physica D, núm. 58, pp. 229-242. [ Links ]

Packard, N. H., J. P. Crutchfield, J. D. Farmer, y R. S. Shaw (1980), “Geometry from a Time Series”, Physical Review Letters, vol. 47, pp. 712-716. [ Links ]

Peters, E. (1994), Fractal Market Analysis: Applying Chaos Theory to Investment and Economics, John Wiley & Sons Inc. [ Links ]

______ (1996), Chaos and Order in the Capital Markets: A New View of Cycles, Prices, and Market Volatility, John Wiley & Sons Inc. [ Links ]

Phillips, P. C. B., y P. Perron (1988), “Testing for a Unit Root in Time Series Regression”, Biometrika, vol. 75, pp. 335-346. [ Links ]

Rajaratnam, P., y R. Weston (2004), A Chaotic Analysis of the New Zealand Exchange Rate, New Zealand Association of Economists (Inc.). [ Links ]

Rosenstein, M. T., J. J. Collins, y C. J. de Luca (1993), “A Practical Method for Calculating Largest Lyapunov Exponents from Small Data Sets”, Physica D, vol. 65, pp. 117-134. [ Links ]

Ruelle, D., y F. Takens (1971), “On the Nature of Turbulence”, Math. Phys, vol. 20, pp. 167-192. [ Links ]

Sano, M., y Y. Sawada (1985), “Measurement of the Lyapunov Spectrum from a Chaotic Time Series”, Physical Review Letters, vol. 55, núm. 10, pp. 1082-1085. [ Links ]

Sato, S., M. Sano, y Y. Sawada (1987), Practical Methods of Measuring the Generalized Dimension and the Largest Lyapunov Exponent in High Dimensional Chaotic Systems. Progress of Theoretical Physics, vol. 77, núm. 1, pp. 1-5. [ Links ]

Takens, F. (1981), “Detecting Strange Attractors in Turbulence”, Dynamical Systems and Turbulence, Warwick 1980, Lecture Notes in Mathematics 898, primavera, Berlín, pp. 366-381. [ Links ]

Wolf, A., J. B. Swift, H. L. Swinney, y J. A. Vastano (1985), “Determining Lyapunov Exponents from a Time Series”, Physica D, vol. 16, pp. 285-317. [ Links ]

1Párrafo extraído del libro de Stephen Hawking, Historia del tiempo: del Big Bang a los agujeros negros.

3Espacio vectorial en el que cada vector representa la descripción del sistema dinámico en ese instante. Cada componente del vector es una variable que determina el estado del sistema.

4Véase un ejemplo en la gráfica 1.

5Véase las gráficas 2 y 3 para diferenciar un gráfico de recurrencia aleatorio de uno caótico y un ejemplo de las series en estudio.

6Visual Recurrence Analysis (VRA). El VRA es un programa escrito por Eugene Kononov basándose en la definición de gráfico de recurrencia de Eckmann, Kamphorst y Ruelle (1987) y en el RQA de Zbilut y Webber (1992).

7La información mutua estima el valor óptimo de tiempo de retardo (T) para la reconstrucción del espacio de fases propuesto por Fraser y Swinney (1986). La idea central de esta técnica es que un buen tiempo de retardo T es aquel que, dado un estado del sistema X(t), aporte una información nueva máxima acerca del estado X(t+T). Es decir, si se consideran dos mediciones x(n)=xn y x(n+T)=xn+T, la información mutua entre la medición xn y la medición xn+T es la cantidad aprendida de xn+T acerca de xn para algún n (véase una descripción pormenorizada en Abarbanel, 1995).

8La base teórica de este método es que, para los sistemas determinísticos, los puntos que son cercanos en el espacio de fases reconstruido permanecen de esta forma con iteraciones posteriores en espacios de mayor dimensión; esto es cierto si la dimensión de inmersión es suficientemente alta como para resolver el determinismo (Kennel, Brown y Abarbanel, 1992). En términos sencillos, este método encuentra el vecino más cercano de cada punto en una dimensión dada, luego comprueba si estos puntos aún son vecinos cercanos en una dimensión más alta. El funcionamiento de este método es el siguiente: dado un punto Xn en m dimensiones, se buscan sus puntos vecinos más cercanos Xi. Por ejemplo, al dejar que la distancia entre Xn y Xi sea εi: si la distancia entre estos puntos en el espacio de dimensión m+1 es mayor que x*εi, en que s es un determinado factor, el punto Xi se marca como un falso vecino cercano. La fracción de falsos vecinos cercanos indica entonces si el proceso es determinístico en m dimensiones o no.

9El cómputo de la entropía de espacio temporal no es significativo para series que no sean estacionarias, por tal motivo no podríamos concluir nada acerca de los resultados de las series originales. No obstante, los resultados de las series de residuos de los modelos en estudio es un indicio claro, pero no definitorio, de estar en presencia de series con comportamiento caótico.

10Cabe señalar que Lo (1991) plantea que, si bien es cierto que el análisis R/S detecta dependencia de largo plazo en series temporales, dicho análisis presenta sensibilidad a la dependencia de corto plazo. Para soslayar esta deficiencia plantea una modificación al rango reescalado que denomina rango reescalado modificado (RRM), este análisis no es abordado en el presente estudio y sólo se considera la estimación del coeficiente de Hurst derivado del análisis del rango reescalado.

11Hay que destacar la significación individual del coeficiente (el estadístico t es estadísticamente significativo al nivel de 5%), así como la alta bondad de ajuste (R2) de la regresión.

13El programa MTRCHAOS y MTRLYAP, elaborado por Rosenstein, Collins y De Luca (1993), permite calcular el máximo exponente de Lyapunov como también los parámetros necesarios para estimar dicho exponente.

16

La dimensión de capacidad viene definida por D=límε0logM(ε)logε

en que, en un conjunto de puntos A en un espacio euclídeo de n dimensiones, ε corresponde a la medida de los lados de los hipercubos luego de “mallar” dicho espacio y M(ε) es el número mínimo de esos hipercubos o celdas que son necesarios para cubrir el conjunto A. Así, por ejemplo, si A fuera un segmento de longitud 1, D=1.

Recibido: 07 de Marzo de 2006; Aprobado: 14 de Septiembre de 2006

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