哈佛求學記:博一總體經濟理論上的上半學期:動態規劃與資產/資本累積

更新於 發佈於 閱讀時間約 17 分鐘

​如果學個體理論的感覺是「粉身碎骨」。這邊繼續寫總體經濟學的「脫胎換骨」之感。

認識我的或許知道,在臺大經研所時,我總體理論的成績是科目裡最差的,覺得Stokey, Lukas, and Prescott為主的內容食之無味,上課抄筆記多在畫塗鴉,考試考得亂七八糟。但碩班時上李怡庭老師的貨幣理論時卻又覺得津津有味拿了A+,而早先大學部時,是上了臺灣凱因斯主義大將梁明義老師的總經,當時的我不會微積分,但那一科還是拿了A+,後來聽學弟妹說,梁老師後來有再提到一個外文系不懂數學的學生仍然修了A+云云來勉勵大家。


臺大經驗

梁老師是哈佛博士,臺大大學部的教學講了很多總體大師的思想,特別提到:從Friedman以來做消費理論一直是主流,大家對這消費函數講的很透徹了,有了好幾個諾貝爾獎,但對於資本投資理論(capital theory of investment),卻懂得不多,這裡指的不是資產定價(a)的理論,而是廠商累積資本(K)的理論。

梁明義老師提到,哈佛的Arrow等人到Dale Jorgenson為首,有許多大師投入這領域,除了Tobin勉強算上外,但卻還沒出一個專以此題目而得的諾貝爾獎(Arrow拿獎了,但出於別的題材),代表大家對這領域不甚滿意,也說明了有很多未解的課題,臺灣學子要拿諾獎,或可以攻這一塊。老師上課兩分鐘的一段話,我卻記得很清楚。

Math Camp

而到了哈佛後,暑假的Math camp也是教Stokey, Lukas, and Prescott,跟臺大經研所學的是同一套,本來以為又是一樣無聊(但同學誤以為我總論很強,但我只是看到助教證明Stokey, Lukas, and Prescott某定理前面就知道後面要幹麼了,代表臺大的訓練是很紮實),但到了學期開始時,卻經歷了驚奇的學習之旅。總體跟個體一樣,分成上下兩個部份,教授都叫大衛(有兩個大衛)。

我在上半學期大衛的期中考拿了近滿分(錯一小題),下半學期考得差一些,但下半學期的大衛卻覺得我是做總體的可造之料。這篇文章較長,所以拆兩部份,集中講上半學期的大衛。

哈佛總論一的上半學期:資本三態

總體的上半學期:動態規劃與最適化-從儲蓄、到資產、再到資本的「資本三態」

上半學期的授課老師並不是一個傳統的總體學者,反而是行為經濟學家David Laibson。在行為經濟學的武林中流傳一句話「西柯林東大衛」(誤)。這形容不算是誇大了,跟做行為經濟學的朋友打聽過,美國西岸最活躍的行為經濟學家是Colin Camerer(臺大王道一老師的老師),而東岸的話David Laibson絕對是其中一位。

Laibson比較年輕,以戰鬥力單位來論,其Google citation大概是7萬,他博士論文的那篇hyperbolic discounting目前累積了快一萬引用。以屬性來說,他一定是刺客那一型的角色,思想快如閃電,敏捷跟靈活之類的天賦大概點到全滿。David在哈佛拿過全校級的教學獎,他的課程設計的極為巧妙,教得多,卻不讓人覺得趕場,學生宛如在觀賞艾爾登法環或黑魂高手的speed run的直播節目。

動態理論是經濟學裡很困難的部份,David又以資產定價等天生困難的模型來示範,但這些魔王級的大觀念,在他的課裡裡像是切豆腐一樣的斬了過去,學起來不覺絲毫負擔。David作為行為經濟學家,卻研究許多非常總體跟財務學的題目,包含了household finance and consumption,或做美國的年金制度,也跟幾位總體學家發了非常總體的論文,也發表了不少論文在財金領域的三大刊上面。

在他的課程設計底下,等於我們是用動態規劃的角度,回頭去想經濟學最核心的問題-「資產與資本積累」:「你今天要消費多少,你要延遲你的消費多少,你明天可以多消費多少?而利率與決策的關係為何?」

這問題在古典經濟學裡是比較fuzzy的部份,馬爾薩斯的農民朝不保夕,而李嘉圖的村民則有農業播種跟休耕的預設,某方面仍影響了龐巴維克等人的「生產迂迴論」。不過但奧地利學派的龐巴維克等人,試圖從「人有搶先享受」的心理層面,去推導出市場利率,而到了美國的Irving Fisher而成了一個完整的模型系統,乃至Arrow、Samuelson、Hirshleifer等人則將這系統進一步完善地數理化。

David的課程表為教動態規劃,裏卻是在傳授這一個典範。

在學期前兩週一樣先走了Stokey, Lukas, and Prescott的第四章,熟悉了動態問題的Sequence Form來想儲蓄問題:今天不消費,是因為可以儲蓄,延伸消費有心理代價,但亦有些生產上的好處(讓果樹多長一點),對這件的無窮期計算,可以寫成一個序列,這便是Sequence problem。

對於一些問題,Sequence難以處理,可以轉成Bellman Equation,就變成Recursive Problem,只需要考慮「上一期」跟「這一期」,並引介了Blackwell's contraction mapping theorem。

這邊的作業就是各種情境:假設你今天種樹,你果樹要怎麼長?一開始你有幾顆樹?你有什麼樣的行為偏見?或是我來考慮一個「大巨蛋」的問題(美國人熟悉的不是大巨蛋,但類似的工程問題不少):你包了一個工程,但尾大不掉,這顆蛋你要不要繼續施工?你什麼時候該棄之而去?你在某個冬天不小心進了大多貨,但夏天不好賣,你要不要等到來年聖誕節才打庫存?

換句話說,大部份這類的積累問題,可以看成是「Eating-a-pie problem」或是「optimal stopping problem」,之於前者,透過微積分一階條件配上包絡定理(Envelop Theorem),你就可以找出Euler Equation,足以刻劃人在不同時間點的最適選擇(連續時間的動態規劃則不需要包絡定理,可以考考大家:why?),之於後者,則是要找出一個boundary condition,而這類問題會自然產生有一個積分問題的形式。

在掌握了這些基本的工具之後,作業裡就有一題很有趣了,你可以從動態規劃出發,可以定義一個簡單的資產定價模型,在沒有風險的情況下,一個人的財富跟投資的報酬都可以算出來,同時,在這個簡單的世界裡,儲蓄等於資產等於資本,三態相等。

從財富到流動性

接下來,我們就可以像Irving Fisher當年一樣定義什麼是「財富」了,每一期你有收入,這無窮期收入的折現便是財富,這「財富」可以再折回每一期的年金(annuity),這時候David引介了諾獎得主Modigliani的生命週期模型(Life cycle model)跟Milton Friedman的恆常所得模型:假設一個「理性人」在一個有風險但是所有風險都可以被保險的世界裡,會跟華爾街的金融機購簽一個終生合約,每一期都領這份固定的年金,每一期的消費會一模一樣。這便是最極端形式的消費平滑(consumption smoothing)。

而就算考慮了人對風險有所厭惡,並且市場存在一些交易成本,導致上述的終生合約不成立,就會看到Robert E. Hall版本的life cycle模型可以驗證的假說意涵:每一期的消費相較上一期的消費都是個Random Walk。但後續發展實證研究都推翻了這預測,我們知道人有消費平滑的傾向,但完美的消費平滑在現實世界難以尋見。那又是為什麼呢?

一個可能的原因是家戶在有限流動性下,若面對一些難以預防的風險,可能會產生預防性儲蓄(precautionary saving)。預防性儲蓄的概念,馬歇爾到凱因斯都有提出,Modigliani跟Friedman的研究亦在處理這一塊。我們課上便引介了另一個諾獎得主的研究來分析這種行為,便是Deaton的buffer shock model。

簡言之,在家戶借錢有困難(所謂的流動性侷限),而世道上有些風險沒辦法買保險解決時,家戶為了應對這些未知的風險,只好提前儲蓄。一個時事性的例子可能是中國在防疫突然解封後的低消費情況,我之前在一些seminar聽到中國好些學者做了家戶問卷調查,中國許多家戶擔心未來哪一天突然又像封控一樣發神經,便開始減少消費,這便是一種預防性儲蓄了。

生命有窮與理性有限

介紹完這幾個模型後,我們課程可能就有討論兩個延伸。

第一個延伸是non-stationary problem跟「資產去積累(decumulate)」的現象。經濟學裡儲蓄不斷積累的均衡,通常都預設了某種無窮時間下的平穩過程。然而,人生也有窮,特別是美國的中產階級,考慮到life cycle,有退休年齡,有儲蓄,有房貸,多半有前半生一邊欠債一邊「積累」,退休後則把錢花光的傾向,(尤其是美國的年金制度允許大家自己自退休前先一口氣提領出來)

最極端的情況便是「一路玩到掛」,但要妥善處理這種模型,則必須要處理「非平穩過程」的動態問題。(東亞家戶有這種non-stationary的行為嗎?感覺是好問題。)

第二個延伸如何修正理性人的假設。在上述的動態模型,都假設了行為者沒有對於活在當下的行為偏見(present bias)。一般的動態模型都假設理性人有exponential discounting,換言之沒有present biases,這部份就是David的博士論文的貢獻了。

David說他博一還博二的時候就有注意有心理學者George Ainslie發現動物有hyperbolic discounting的情況,他當時覺得人也是動物,自然不能免於其外,但心理學家的框架太過複雜,與經濟學熟悉的動態模型兜不起來,在花了數個月在理論上兜圈後,他便想出了quasi-hyperbolic discounting的框架,而這模型的重點是,我們得以把人的行為假設放回到常見的經濟模型當中,但我們還是用同一套動態工具來去預測人的行為,卻能處理到非理性人(=正常人)的行為。

資產:股權溢酬之謎

在處理完這些延伸之後,便正式進入到「資產」的課題。上述的模型都是談論「儲蓄」,那資產的模型又差在哪呢?其實只要把原本的Eating-a-pie problem模型再有系統地加上風險的角色,我們便可以把資產定價模型導出來。

這邊極重要的觀念是股權溢酬之謎(Equity Premium Puzzle),同時課上也做了一個簡易的實驗,測量大家的風險厭惡的程度,班上的平均風險厭惡差不多跟Log utility差不多。這程度推導出來的的股權溢酬不到1%,但美國S&P500的長期平均溢酬卻超過6%,換算回來的風險厭惡程度,會比班上測量的高個十倍有餘,這便是Equity Premium Puzzle,David進一步引介了大量的文獻討論這謎團。

連續的世界與選擇權(期權)定價

接下來便進入到這門課最為精彩的部份:連續時間的動態規劃。先前的模型通常都是假設時間是離散的:這秒,下秒,下下一秒,今天,明天,後天,這已足以處理儲蓄的問題,但要全面處理資產定價的問題,我們要讓時間的間距變得再更小更密一些,所以我們需要continuous time下的隨機過程。

接下來David引介了布朗運動、伊藤過程、伊藤微積分的觀念,在這些基礎下,我們便可以寫出連續時間下的動態規劃問題,在理解這一些之後,便可以處理當年搞出美國金融危機的諾獎得主Robert C. Merton的資產累積課題。

這部份的模型較為複雜,讓我從簡的形容。在Merton的隨機連續世界裡,槓桿是人權!在一個最簡單的情況裡,一個有常人風險厭好傾向的決策者(比方說log utility),槓桿率要開到多少才能勉強達到財富最大化呢?給定一些合理的參數下,這最適槓桿率可以落在400%--你應該押上身家的四倍。

作為比較,中國恆大作為這顆中國經濟的炸彈,其槓桿率曾經很高,但多高?也大概才150%。理解這些之後,便不難理解為何Merton開設的「長期資本管理公司」的槓桿率會開到天文數字,並弄出美國金融危機了。

但我在學這些模型時,不得不有些共鳴:窮人跟窮國要快速發展,不可能不槓桿,人生不賭一把的時候,往前跳可能會墜到懸崖下,但不跳就是卡在貧窮的泥淖裡,這是割喉型的市場資本主義的一些核心本質了吧。某程度上來說,Merton是倒著把Poverty Trap講了一遍。

再處理完資產定價後,我們便可以把同一套理論,再加上前文提到「打庫存」「處理大巨蛋」的optimal stopping problem,兩者合一,突然景色一變,別有洞天,在處理完儲蓄問題跟資產問題後,繞了一圈我們回到了「資本三態」的第三態:資本與投資理論,也是梁明義老師當年課上提到的「未竟課題」

實體資本的投資也是一種賭博

資產跟資本差在哪裡呢?實質資本(K_t)通常活著比金融資產(a_t)活在一個交易成本更高的世界裡,廠房一開,覆水難收,而且資本有生老病死(也就是折舊,涉及了資本的擴張與更新),但資產則近乎不死,前者與後者可謂一體兩面,但前者遠為複雜的多,但很可惜,廠商實質的產出需要資本,而不只是資產,所以現實世界比資產定價複雜上許多。

但我們可以用上資產的同一套連續的隨機過程,同一套伊藤微積分,同一套Merton的option pricing logic,來討論資本,這便是所謂的real option theory(實質期權理論),這理論便是現代資本理論的雛型。

在這框架下,我們可以簡單的引介早期Dale Jorgenson的新古典投資理論,並看出來為何Dale Jorgenson的「資本使用成本(user cost) theory」的預測跟我們觀察到的景氣循環相佐。在Dale Jorgenson的框架下,大蕭條時,資產價格下滑,換言之,資本的使用成本下降,資本家應該逢低買進,不會觀察到實質投資下划的傾向。然而現實世界裡,大蕭條往往扮隨著投資的減緩甚至是資本去積累的傾向。

為了處理這問題,我們可以引介由Tobin(1969)發展出的q-theory,並且納入了資本調整的成本。Hayashi等人證明了,q-theory這其實便是新古典資本投資理論但考慮了凸成本(convex cost),Tobin的marginal q (又稱Kaldor’s v)實際上便是增加一單位實質資本的邊際價值。所以q-theory其實便是「邊際資本價值理論」。

但當代資本主義的一個特色,或是資本與資產的另一個差異,是資產可以任意的切割,便且頻繁的交易,但資本往往不能隨意切割,而且投資往往需要事先計劃並且為重大的低頻率事件,而非每天高頻率的改變。這時我們可以再參照Caballero等人怎麼把資本的不可分割性(某種transaction costs)考慮回去,甚至能像Nick Bloom等人一併考慮了不確定性(比如美國大選開票之前)對於廠商行為的影響。這便是現代資本理論的前沿:實質期權論。

為何「option theory」可以在這種實質資本的分析扮演角色呢?某方面來說,投資就是一種賭,一種研究怎麼賭可以賺最多的理論自然會派上用場。因為你可以把廠商事否要繼續投資或是等待視作兩種option,在連續的不確定性下做出某種離散的決策,便會自然而然的導出一個預測:有些優質的廠商應該要容許相當程度的虧損,而非是一虧損就倒閉,甚至應該在自己虧損時應該加碼擴張。

這邊又導出了一個很反直覺的理性決策:一個有潛力的廠商究竟應該要在虧損多少的情況下離場呢?在一些正常的參數跟風險厭惡的程度下,這數字應該輕易的到達虧損到市場的三到四個標準差,但現實世界裡,華爾街的分析師往往在公司一有虧損的情況就叫股東跑路,與理性假設的模型相差甚多。不要忘了David是行為經濟學家,於是他認為裡頭的「廠商行為投資理論」的研究,仍是一片藍海。

研究前沿

我目前的一個研究計劃便是利用實質期權論的框架,把廠商競爭跟科技代差加回去,用以理解美國晶片法案的產業政策的效果。而半導體有摩爾定律,生醫研發卻有「反摩爾定律」,如果把這些行為假設、政策跟制度一統在一個資本投資理論的框架中,並用資料驗證,是我極為有興趣的題材,有不少的相關的寫作我都寫在「現代資本理論」的筆記裡頭,是為後話。

下一篇會討論總體理論的下半學期的課程-成長理論。

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哈佛劍橋記:鄭紹鈺的寫作空間
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鄭紹鈺,臺大外文系,臺大經研所,哈佛大學經濟系博士班。這裡是我的寫作空間。
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