專家講解美國的高頻交易

高頻交易興起于上世紀(jì)80年代的美國證券市場,。和傳統(tǒng)的通過持有股票組合獲取收益不同,，高頻交易很少持倉過夜，目的就是通過交易獲利,。經(jīng)過30余年的發(fā)展，高頻交易已成為一類主流的投資策略,，誕生了文藝復(fù)興（Renaissance）,、Citadel等一系列知名的對沖基金,。

對于仍然年輕的中國證券市場而言，高頻交易顯得神秘而又充滿誘惑力,。

高頻交易在美國證券市場中的角色

美國股票市場的Flash Crash（閃崩）發(fā)生于2010年5月6日,，盡管距今已顯得有些久遠，但其意義和影響力仍不容忽視,。當(dāng)天14:40左右,，美國的標(biāo)普500指數(shù)在短短幾分鐘之內(nèi)，大幅下跌了約9%,。之后,，又迅速反彈。在此期間,，市場的交易量激增,。（如下圖所示，左側(cè)為標(biāo)普500的迷你期貨,，右側(cè)為跟蹤標(biāo)普500指數(shù)的ETF——SPY,。）這一事件在當(dāng)時的美國引起了極大的震動，對投資者的信心也造成了巨大打擊,。

為了弄清事件的來龍去脈,，美國證監(jiān)會專門召集了一個團隊，花了半年的時間進行研究分析,，并形成了一份最終報告,。透過報告中的數(shù)據(jù)，我們可以一窺美國股票市場的架構(gòu)及運行規(guī)律,、高頻交易在其中所扮演的角色,。更重要的是，這樣一個獨特而又充滿競爭性的市場架構(gòu),，為諸多高頻交易策略提供了肥沃的土壤,。

簡單來說，“閃崩”源于流動性的嚴重缺失,。有人也許會質(zhì)疑,，以上兩圖分明顯示了，在14:45左右,，期貨和ETF的成交量大幅上升,，怎么能說是沒有流動性呢？這一說法實際上是將成交量和流動性混淆了。我們可以進一步觀察下圖,，左右兩側(cè)分別對應(yīng)標(biāo)普500迷你期貨和ETF在當(dāng)日的掛單情況（市場深度）,。在成交量飆升的14:45，掛單量卻急劇萎縮,，迷你期貨和ETF的委托買單量甚至接近于零,。這一巨大的反差揭示出一個非常重要的概念：成交量≠流動性。

解釋清了“閃崩”的根源是流動性的缺失,，另一個問題又隨之而來,。既然市場上幾乎已經(jīng)沒有委買單可以執(zhí)行，這么大的成交量又是從何而來,。讓我們回到SEC的報告,，看一看這幾分鐘內(nèi)究竟發(fā)生了什么。

2010年5月,，正值第一次歐債危機的高峰,，市場情緒低迷。6日14:32,，一個基本面交易員為了對沖手中的股票頭寸,，賣空了75000手標(biāo)普500迷你期貨合約，價值41億美元,。這樣一個正常的套保行為在平日里并不會給市場帶來多大的沖擊,，但在當(dāng)天負面情緒彌漫的環(huán)境下，卻成為了壓死駱駝的最后一根稻草,。原本有義務(wù)提供連續(xù)報價的做市商在這個關(guān)鍵時刻紛紛選擇自保,，或是采用“無成交意向的報價”（stub quote），或是干脆關(guān)閉做市系統(tǒng),。市場流動性枯竭,，一部分股票以0.01美元的價格成交，標(biāo)普500指數(shù)大跌,。

但是,，這75000手空單還是成交了，而且只花了大約10分鐘,。是誰吸收了它們,？報告發(fā)現(xiàn)，共有十余家高頻交易商在14:31-14:44的3分鐘內(nèi),，交易了總計140000手迷你期貨合約,，占交易量的50%。然而,，這些高頻交易商的凈倉位卻只增加了200手,。可以想象，在承接了巨量空單后,，他們又以極高的速度在期貨和現(xiàn)貨市場進行了轉(zhuǎn)移,。例如，通過紐約和芝加哥的兩個交易所之間的期現(xiàn)套利,，將頭寸的壓力傳導(dǎo)至ETF，并進一步傳導(dǎo)至個股,。事實上,，這些都是高頻交易領(lǐng)域中極為經(jīng)典的策略。

Flash Crash當(dāng)天所發(fā)生的一切雖然只是極端市場環(huán)境中的一個特例,，但它卻極其生動地勾勒出高頻交易在整個二級市場中所扮演的角色和地位,。如果把正在正常交易、買賣力量均衡的市場比喻成一個平靜的水面,，此時,，某個基本面交易員下了一個數(shù)量較大的訂單，這好比往水中投入了一塊石頭,。那么,，不論是訂單自身的價格推動力，還是其他投資者做出的反應(yīng),，都會使市場產(chǎn)生一系列波動,，一如水面泛起的層層漣漪。而高頻交易則藏匿于其中,，于市場的起伏之中尋找獲利的機會,。

2

美國證券市場架構(gòu)與高頻交易策略

美國的證券市場有著較為特殊的架構(gòu)，這也成為了孕育各種高頻交易策略的溫床,。兩類最為經(jīng)典的高頻交易策略——做市和趨勢,，均是建立在這種市場架構(gòu)之上的。下面,，我們將依次介紹美國證券市場的三個典型特征,。其中的每一個，都對應(yīng)著一種高頻交易策略的原理和機制,。

2.1

交易市場的碎片化與做市策略

美國有近10家證券交易所,，所有的上市證券均可以在這些交易所交易，這與A股市場有著很大的不同,。在國內(nèi),，上交所只能交易在上交所上市的股票，深交所亦是如此,。但在美國,，上市和交易業(yè)務(wù)是完全分離的，在紐交所上市的股票同樣可以在納斯達克交易所買賣。

對高頻交易商而言,，這種碎片化的交易模式提供了很大的獲利機會,。試想，同一個證券很有可能因為市場流動性或是參與者結(jié)構(gòu)的差異,，甚至只是信息傳遞存在時滯,，在不同的交易所上形成不同的價格。那么,，高頻交易商完全可以憑借速度優(yōu)勢抓住這一稍縱即逝的價差,，在電光火石之間完成一次套利交易。

除了這些公開競價的交易所,，美國還有將近50家暗池（DarkPool）,。所謂暗池，就是一些大型券商機構(gòu),，如高盛,、摩根斯坦利，內(nèi)部的撮合交易系統(tǒng),。它們的存在,，進一步擴大了高頻交易商活躍的空間。不過,，需要注意的是,，美國的法律對這類內(nèi)部交易系統(tǒng)有著較為嚴格的監(jiān)管，規(guī)定通過暗池成交的價格必須在所有交易所的買一價和賣一價之間,。

在介紹如何利用交易市場的碎片化構(gòu)建高頻交易策略之前,，有必要引入一個概念——逆向選擇（Adverse Selection）。它對高頻交易的成功實施至關(guān)重要,，可以說,，任何一次高頻交易本質(zhì)上都是為了盡可能地避免被逆向選擇。我們通過一個例子加以說明,。

下圖是一個簡化了的訂單簿,。假設(shè)市場剛剛上漲，虛線代表當(dāng)前的成交價,。右側(cè)為買一價,，從左至右間隔的色塊表示按照達到交易所時間的先后順序排列的委托單。一般認為,，越靠近最新形成的價格的委托單,，遭遇的逆向選擇越少。這是因為,，新價格形成之際,，是市場信息最不充分的時刻,，也是投資者對下一步的市場走向最不確定的時刻。倘若我們自認為并不具有信息優(yōu)勢,，那么最佳策略就是盡可能讓自己的訂單排在委托隊列的前端,，從而最大程度地降低，甚至是消除被逆向選擇的概率,。其中的原理和邏輯可以從以下兩個方面來闡述,。

首先，當(dāng)前的最新價格是市場上漲形成的,，由于動量效應(yīng)的存在,，我們預(yù)期價格仍然會向上移動。此時,，若我們的訂單位于買一委托隊列的末端，那么在上漲過程中,，該訂單被成交的概率是很小的,。相應(yīng)地，我們也失去了獲利的機會,。

其次,，若排在隊列末端的訂單被成交了，那么很大可能是對手方跨過買一賣一價差（Bid-ask Spread）的主動行為,。此時,，市場大概率已形成向下的動能，成交的訂單也會遭遇虧損,。

因此,，訂單越靠近委托隊列的前端，其收益的數(shù)學(xué)期望也會更高,。而且,，交易所對提供流動性的做市行為，會給予返傭的獎勵,?？壳暗挠唵纬山桓怕矢螅@得的返傭也將更多,。而靠后的訂單永遠只會在價格趨勢和預(yù)期相反時,，才能夠得到執(zhí)行。

通過以上分析,，我們可以發(fā)現(xiàn),，僅僅是簡單的掛單做市,，就可以形成一類高頻交易策略，所要求的無非是把訂單放在委托隊列的前端,。但當(dāng)所有的高頻交易商都在市場上競爭時,，這么做也就變得沒那么容易了。而且,，由于同一證券可在所有交易所買賣,，美國的監(jiān)管機構(gòu)對掛單行為也有較為嚴格的限制。

下面我們以美股市場活躍度最高的證券之一——SPY（標(biāo)普500ETF）為例,，詳細說明如何合法,、合規(guī)、高效地實施這一做市高頻策略,。

下圖是某一時刻,，我們的交易系統(tǒng)接收到的SPY在紐交所、納斯達克交易所及BATS上的買賣委托隊列,。虛線上方為委賣,，下方為委買。值得一提的是,，相比前兩個交易所,，BATS在國內(nèi)的知名度并不高，但實際上它也承擔(dān)了美國證券市場15%-20%的交易量,。

假如此時我們觀察到,，納斯達克交易所上的SPY價格剛剛從279.32美元上漲至279.33美元，且當(dāng)前價格上并沒有委托買單,。那么根據(jù)逆向選擇原理,，作為高頻交易商的我們，應(yīng)當(dāng)爭取第一個把買單掛在279.33美元的位置上,。

但是,，為了保證交易的公平性，美國證券交易監(jiān)督委員會（SEC）規(guī)定,，同一時刻,，所有交易所之間不允許出現(xiàn)買一價和賣一價相同的情況。因此,，當(dāng)我們把“在279.33美元上掛委買單”的指令發(fā)給納斯達克交易所后,，他們并不會立即將其放入訂單簿，而是會先通過網(wǎng)絡(luò)查詢其他交易所的賣一價,。只有在確認整個市場上不存在相同價格的委賣后,，我們的訂單才會進入委托隊列,。否則，證監(jiān)會下屬的金融業(yè)監(jiān)管局（FINRA）就會對交易所進行處罰,。顯然,，在上圖的狀態(tài)下，因為BATS上存在賣一價為279.33美元的委托單,，我們是無法第一時間在納斯達克交易所上掛單的,。

由于交易所只是為了合規(guī)，因此他們并不會優(yōu)化查詢速度,。通常情況下,，整個過程需要耗時1毫秒。這樣的延遲對高頻交易商而言,，幾乎是不可接受的,。所以，為了繞開交易所的查詢線路,，同時又保證合法合規(guī),，高頻交易商的慣用做法是成立一個類似于券商的法律實體，專門用以承擔(dān)法律責(zé)任,。它會向交易所承諾，每次我們發(fā)送委買指令的同時,，都會把其他交易所掃描一遍,，確保不存在相同價格的委賣單。如有,，我們則會發(fā)送一個相同價格和大小的買單到該交易所,，與其成交。并且,，所有與掛單相關(guān)的法律責(zé)任均由我方承擔(dān),。

這樣一來，交易所既不需要承擔(dān)法律責(zé)任,，又可以吸引高頻交易商大量的做市訂單,，活躍市場交易，自然十分樂意在收到指令后立即把委托單放入訂單簿,。而高頻交易商由于擁有更快的傳輸速度,，避免了交易所查詢所需的1毫秒延時，也可以實現(xiàn)更為高效迅捷的掛單,。

這個策略看似十分簡單,，但要成功也并非易事。首先是合規(guī),。我們必須與所有交易所都有實時的連接,，并且保證發(fā)送買單的同時,，“吃掉”其他交易所同價格的賣單。其次是成本,。任何一筆投資都希望100%利用資金,，但當(dāng)“吃掉”其他賣單所占用的資金過大時，我們就需要權(quán)衡其中的得失,。最后也是最重要的一點——競爭,。每個高頻交易商都想快人一步，在合法合規(guī)的前提下,，速度是唯一的憑借,。任何軟件的優(yōu)化和硬件的革新，都能帶來顯著的優(yōu)勢,。在“贏家通吃”的高頻交易世界中,，“軍備競賽”不可避免。

然而,，仔細觀察圖6,，卻可以發(fā)現(xiàn)一處明顯的矛盾——紐交所已經(jīng)出現(xiàn)了279.33美元的委買單。面對這種現(xiàn)象,，最容易讓人聯(lián)想到的就是有高頻交易商鉆空子,，在沒有向BATS發(fā)送買單的情況下，在紐交所掛單,。但實際上,，F(xiàn)INRA對此類行為的處罰非常嚴厲。一旦查實,，高頻交易商將面臨數(shù)以千萬計的罰款,，這也許是公司一年甚至是幾年的利潤。

因此,，當(dāng)我們從自己的行情接收端觀察到上述狀況時,，一般會傾向于認為是我們連接BATS的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了延遲。紐交所上279.33美元的委買單是合法的,，即,，此時BATS上已不存在相同價格的委賣單。我們看到的,，有可能只是幾微秒前的訂單簿,。如果這一系列推斷是合理的，那么我們會更愿意在納斯達克交易所上做市,，因為我們發(fā)到BATS的買單有很大概率不會被成交,。這樣，也就不用承擔(dān)持有非做市頭寸的風(fēng)險,。

在這個過程中,，有一個動作非常重要,，即不論我們的推斷是什么，只要我們看到BATS上有同一價格的賣單,，就必須向其發(fā)出買單,。因為FINRA認定高頻交易商做市行為合法的依據(jù)不是當(dāng)時市場的真實狀態(tài)，而是每個交易商自己的行情接收系統(tǒng)記錄的各家交易所的訂單簿情況,。并且,，F(xiàn)INRA在監(jiān)管時遵循的是“有罪推定”的原則。常見的調(diào)查方式是,，在某個高頻交易商的歷史掛單記錄中隨機抽取20-50條,，要求還原當(dāng)時的市場狀態(tài)，并證明自己的操作是合規(guī)的,。若交易商無法自證,，那么很有可能面對極其高昂的違法成本。

2.2

特殊訂單類型與做市策略

上節(jié)中的做市策略討論的是如何盡可能快地掛單,，最好是能放在委托隊列的第一位,。但為了合規(guī)，我們不得不占用一部分資金去和其他交易所同價格的反方向委托單主動成交,。實質(zhì)上,，這也是一種成本。因此,，有時候我們會退而求其次，只要求委托單能排在隊列的前幾位,，而不苛求第一,。這樣做的好處是顯而易見的。第一,，依然保持了較高的成交概率,；第二，不必承擔(dān)任何法律風(fēng)險,；第三,，沒有資金占用。

實現(xiàn)這樣的做市策略,，往往需要借助交易所開發(fā)的特殊訂單類型,。下面這個例子詳細講述了美國第四大證券交易所——Direct Edge推出的一種特殊訂單類型，它曾經(jīng)在高頻交易商的圈子里風(fēng)靡一時,。

如下圖所示,，虛線上方從下至上依次對應(yīng)賣一和賣二的委托單,，下方為買一的委托單，不同的訂單用間隔的色塊區(qū)分,。在這樣的一個訂單簿結(jié)構(gòu)下,，我們認為，市場在下一個時刻是傾向于上漲的,，因為買一的數(shù)量大幅高于賣一,。于是，我們計劃在市場上漲,、當(dāng)前的賣一價變?yōu)橘I一價時,，把委買單放在靠前的位置。此時,，一種名為“Hide not Slide”的特殊訂單類型,，就可以幫助我們實現(xiàn)這個目標(biāo)。

具體而言,，當(dāng)我們觀察到上圖的市場狀態(tài)后,，會立刻給Direct Edge發(fā)送一個價格等于賣一價的“Hide not Slide”委買單。理論上,，這個訂單應(yīng)當(dāng)立刻和賣一成交,。但使用這種特殊訂單類型后，它就不會被執(zhí)行,，而是進入一個隱藏隊列,。上圖中，用短斜線部分代表,。只有待到市場上漲,，我們的訂單才會顯示在可見的委托隊列中，如下圖所示,。

在這種情況下,，我們的訂單是幾乎不可能出現(xiàn)在隊列第一位的。但通過運用特殊訂單類型,，主動承擔(dān)小幅的逆向選擇風(fēng)險,，我們既規(guī)避了合規(guī)麻煩，又提高了資金利用效率,，不啻為另一種性價比極高的做市策略,。

然而，這一訂單類型最終還是被監(jiān)管機構(gòu)取消了,。起因是,，一名《華爾街日報》的記者針對該訂單類型寫了一篇報道，意指其有違公平。例如,，某公募基金想要交易手中一個較大的頭寸,，根據(jù)可見的訂單簿，他預(yù)計下單時會處在比較有利的位置,。但當(dāng)他真正執(zhí)行的時候,，卻發(fā)現(xiàn)被一連串隱藏訂單擠到了委托隊列的末尾。這就激起了眾多基本面交易員的不滿,，紛紛聲討高頻交易商利用規(guī)則的灰色地帶獲利,。在這樣的背景下，美國證監(jiān)會出手禁止了這一特殊訂單類型,。

但實際上,，任何一個美國證券市場的投資者，只要在Direct Edge上交易,，就可以使用這種訂單類型,。只不過，高頻交易商對此更為敏感,，與交易所的聯(lián)系也更加緊密,。因為對交易所而言，提供此類服務(wù),，能夠吸引更多高頻交易商參與做市,，從而提升交易活躍度，增強自身的競爭力,。

2.3

增量行情與趨勢策略

除了上市和交易業(yè)務(wù)的分離,，美國證券市場的另一重要特征是全增量的行情分發(fā)形式。為了說明這種形式的優(yōu)點,，我們將其與常見的快照行情進行對比,。

以下兩圖為交易所以最短間隔分發(fā)的某證券的兩個委托快照。虛線的左右兩側(cè)分別是委買和委賣隊列,，依舊以不同色塊區(qū)分訂單,，并標(biāo)有相應(yīng)的委托價格。

從相鄰的兩個委托快照中,，我們可以觀察到每個委托價格上委托量的變化，這為研究投資者的交易意愿提供了重要信息,。例如,，第2個快照中，買一的委托量顯著增加，表明投資者的買入意愿增強,，因而該證券傾向于上漲,。但是，委托快照畢竟只是截面數(shù)據(jù),，這兩個時點之間,，市場發(fā)生了什么變化，我們無從知曉,。這樣的行情分發(fā)形式,，實際上阻礙了信息的及時流通，不利于市場有效性的提升,。

增量行情的應(yīng)用和推廣,，使得市場進一步走向公開和透明，信息的傳遞和消化也變得更為迅速和有效,，因而已為當(dāng)前美國各大交易所采用,。簡而言之，增量行情是指市場上每一個和成交或委托相關(guān)的事件,，都會以一條記錄的形式推送,。因此，相鄰兩個快照的后一個,，都可由前一個加上若干條增量行情獲得,。下面，我們通過說明圖9是如何演化成圖10的,，來介紹增量行情的形式和實際意義,。

如左下圖所示，首先用數(shù)字標(biāo)記每個委托訂單,。隨后,，將我們從交易所接收到三條信息，對委托快照進行加工,。最終,，可以得到右下圖中新的委托狀態(tài)。

通過這個例子,，我們可以看到增量行情相比快照行情最突出的兩大優(yōu)點,。

第一，市場的任何一次變化,，都能為所有人知曉,。快照行情只展示了市場是什么樣的，增量行情則揭示了市場是怎么變成這樣的,。包括：每個訂單是在什么時間到達市場的,；它是在當(dāng)前價格形成后多久到達的；它到達時的市場狀態(tài)是怎樣的,；它自己的量多有大,；最終這個訂單有沒有被執(zhí)行或取消。每個投資者都將因為這些更為豐富的信息而收益,，不僅僅是高頻交易商,。

第二，大幅減少了每次信息傳輸占用的字節(jié)數(shù),，提升了處理速度,。例如，圖11中時間點2的增量行情——“取消2”可能只需占用2個字節(jié),，然而,，接收并存儲委托快照的資源消耗可能是前者的幾百倍，更遑論其中的時間成本對高頻交易商的影響,。

高頻交易商又是如何從中獲利的呢,？如果說，上市和交易業(yè)務(wù)的分離催生了做市這一經(jīng)典的高頻策略,，那么,，增量行情則成為了趨勢策略生長并壯大的土壤。通過增量行情,，我們得以知曉每個證券在任一時刻的買賣力量對比,，并從中提取交易信號。

不同的訂單包含的信息有很大差別,。一般說來,，基本面交易員或公募基金被認為是有信息優(yōu)勢的一方，因此他們的訂單更有可能對市場產(chǎn)生較大的推動力,。而高頻交易商并不會進行較為長期的預(yù)判（很少持倉過夜）,，故他們的訂單包含的信息量較少，對市場方向的影響也不會太大,。由此可見,，識別和區(qū)分各種訂單，能讓我們更加精確地把握當(dāng)前市場真實的買賣意愿,。而增量行情由于囊括了一個訂單的所有信息,，在這個方面有著天然的優(yōu)勢。

舉例來說,，我們通過研究歷史行情后發(fā)現(xiàn),，公募基金更喜歡在大交易所，如紐交所,、納斯達克交易所上下單,。他們的訂單在委托隊列中的位置通常不會靠前（高頻交易商的做市訂單更快），單個訂單的委托量相對較大,，可能以某種特定的規(guī)律達到交易所（采用TWAP或VWAP等算法）,。而高頻交易商的訂單特征則恰好相反，訂單的委托量小,，但常常在市場價格剛剛形成的時候,，就能到達。

基于這些假設(shè),，我們就可以在接收到每一條增量行情后,，給當(dāng)前訂單簿中的每個委托單重新賦權(quán)。例如,，對那些被我們判定為是公募基金發(fā)出的訂單給予更高的權(quán)重,，因為它們包含的信息更多；降低那些疑似高頻交易商發(fā)出的訂單的權(quán)重,，甚至可以直接抹除,，因為它們幾乎不包含增量信息。通過重新構(gòu)建訂單簿,，一些原本被掩蓋的交易信號就有可能顯現(xiàn)出來,。

例如，在原先的訂單簿中,，買一和賣一的委托量可能十分接近,，很難從中得到雙方的力量對比。但仔細觀察后,，發(fā)現(xiàn)賣一隊列充斥著大量委托量很小的訂單,。于是，我們推斷,，這部分訂單皆由高頻交易商發(fā)出,，可以將其忽略。而買一隊列的前5位雖也存在類似情形,，但剩余的大部分訂單均來自納斯達克交易所,，且單個委托量較大。因此,，它們大概率屬于公募基金,，應(yīng)當(dāng)賦予更高的權(quán)重。經(jīng)過這樣的調(diào)整,，我們重構(gòu)了買賣的力量,，并發(fā)現(xiàn)了一個較強的買入信號,，適合主動跟隨。

這個例子雖然有些理想化,，但卻簡明地展示了如何基于增量行情構(gòu)建高頻趨勢策略,。實際上，最終的交易信號的生成,，既可以結(jié)合多個角度,，如訂單完全執(zhí)行的耗時，或前五檔委托的分析,。也可以通過一系列子信號的平滑,，得到更加準(zhǔn)確的判斷。至于預(yù)測周期的長短,，則并無定式,。從幾微妙到幾十分鐘，均不鮮見,，依賴的是對信號的研究結(jié)果,。這種形態(tài)的高頻交易，是美國市場上除做市外,，另一類大行其道的策略,。

3

高頻交易的技術(shù)基礎(chǔ)

雖說策略是高頻交易的核心，但高頻交易之所以被稱為高頻交易,，速度才是其根本和基礎(chǔ),。對于做市策略，如果我們的速度足夠快,，總能把訂單放在委托隊列的第一位,，這其中的獲利空間將不可估量；對于趨勢策略,，如果我們強大到能迅速處理每一條增量行情,，并及時生成交易信號,，那就可以抓住更多的趨勢性機會。因此，“贏者通吃（winner-take-all）”的場面在高頻交易的世界中時有發(fā)生,?？梢哉f,，我們對交易系統(tǒng)所做的每一個優(yōu)化,，不論是硬件層面還是軟件層面，最終目的都是為了將速度發(fā)揮到極致,。從我們的經(jīng)驗來看,，當(dāng)前有關(guān)高頻交易的前沿技術(shù)大體包含了下圖所示的六個方面。

· 程序應(yīng)用

高頻交易系統(tǒng)多以C++為開發(fā)語言。在普通的C++程序中,，常以虛函數(shù)實現(xiàn)多態(tài)化,。但是，由于高頻交易系統(tǒng)對運行速度有著極致的追求,，實現(xiàn)多態(tài)化就需要借助模板函數(shù)。這是因為在模板函數(shù)下,，我們可以通過內(nèi)聯(lián)函數(shù)進行深度優(yōu)化,。所謂內(nèi)聯(lián)函數(shù)，就是在編譯時將函數(shù)體嵌入每一個調(diào)用處,。雖然擴大了編譯程序所占用的空間,，但卻降低了函數(shù)出入“棧”的調(diào)用時間,，實際上是一種以空間換時間的方式,。而虛函數(shù)是不可優(yōu)化和內(nèi)聯(lián)的，所以,，運用模板函數(shù)可以獲得高于虛函數(shù)十倍以上的運行效率,。

· 操作系統(tǒng)

以高頻交易對速度的要求，CPU從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)所花費的時間實在“太長”了,。當(dāng)數(shù)據(jù)請求量較大時,，這種缺點更是會成倍地放大。常用的硬件解決方案是在CPU中設(shè)置多級高速緩存,，并把一些需要反復(fù)使用的數(shù)據(jù)存取其中,，盡可能地減少CPU和內(nèi)存的頻繁交互。由于CPU從緩存中讀取數(shù)據(jù)的速度要比內(nèi)存快上幾十倍,，因此整個交易系統(tǒng)的運行效率也隨之大大提升,。

· 進程通訊

一般情況下，交易數(shù)據(jù)的存儲是通過底層數(shù)據(jù)庫（如磁盤）完成的,。但高頻交易商為了進一步提高讀寫速度,，常常會將數(shù)據(jù)直接存放在內(nèi)存中。相比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù),，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫需要全新的管理系統(tǒng),，并結(jié)合緩存的重新設(shè)計，才能讓CPU更有效的運行,。

一個完整的交易系統(tǒng)至少需要包括行情接收,、信號生成、下單交易這三項基本功能,。雖然在一個進程里運行這三個線程的架構(gòu)可以節(jié)約資源,，但任何一個環(huán)節(jié)出錯都會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰,。所以，我們一般不會把三個關(guān)聯(lián)如此緊密的線程放入同一個進程,，而是讓它們分布在不同的進程中,。而且，高頻交易涉及多個市場,，單進程多線程的架構(gòu)也無法滿足實際需求,。于是，使用多進程成為了必然的選擇,。

然而,，Linux系統(tǒng)進程間的切換是需要消耗時間的，這勢必會減緩交易系統(tǒng)的速度,。為了彌補這一缺陷,，我們可以在以下兩個方面進行優(yōu)化。首先,，由于Linux系統(tǒng)允許不同進程共享內(nèi)存上的信息,，因此，我們會盡可能將更多的進程映射到同一個內(nèi)存上,，避免數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)致的延遲,。其次，在執(zhí)行多個進程的切換時,，我們也會最大程度地保證它們之間良好的通信狀態(tài),，力求以最高的精度完成。通過這些技術(shù)手段,，我們可以大幅縮小多進程系統(tǒng)和單進程多線程系統(tǒng)之間在運行速度上的差距,。

· 網(wǎng)絡(luò)硬件

當(dāng)前主流的高頻交易商在進行服務(wù)端的數(shù)據(jù)傳輸時，使用的都是“InfiniBand”交換機,。由于主機總線的限制,，傳統(tǒng)的以太網(wǎng)或光纖要達到雙向2Gb/s的速度都很困難，而“InfiniBand”交換機可達每端口2.5Gb/s至10Gb/s,。它和通道適配器互相協(xié)作,，對接支持該項技術(shù)的各大交易所機房的Linux系統(tǒng)，為高頻交易搭建了一條“私人高速公路”,。

· 硬件優(yōu)化

為了進一步提升高頻交易系統(tǒng)的速度,，我們會把一些比較簡單的功能植入FPGA（Field-Programmable Gate Array）芯片。當(dāng)數(shù)據(jù)達到網(wǎng)卡后,，直接在硬件層面處理,，而不需要經(jīng)過一個“從操作系統(tǒng)到CPU再返回”的復(fù)雜過程。這兩種方式的差別,，可通過以下兩幅示意圖說明,。

傳統(tǒng)的CPU運算是一個流水線過程,，從任務(wù)1到任務(wù)4依次運行，而FPGA并行運算的本質(zhì)則類似于顯卡的工作原理,。為了達到更好的成像效果,，顯卡在設(shè)計和發(fā)展的過程中，都是以塊狀結(jié)構(gòu)為單位同時計算,。FPGA在此基礎(chǔ)上進行優(yōu)化,，通過建立多個輸入、輸出單元,，實現(xiàn)多任務(wù)并行處理,，大幅提升了整個交易系統(tǒng)的運行效率。當(dāng)前美國一些以速度見長的高頻交易商,，如Virtu,，都已經(jīng)把很多策略直接寫在了FPGA上面,。

不過,，F(xiàn)PGA也存在一些缺點。首先,，它畢竟不是CPU,，無法運行太過復(fù)雜的策略。其次,，它和內(nèi)存之間的交互較為復(fù)雜,，耗時也更長。所以,，F(xiàn)PGA上的策略大多是一些計算簡單,、規(guī)則明確的交易信號。

· 地理位置

將交易系統(tǒng)的服務(wù)器放在交易所的交換機所在的機房,，早已是稀松平常,。如何克服各交易所地理位置之間的距離，縮短兩兩之間的數(shù)據(jù)傳輸時間,，各大高頻交易商各顯神通,，不惜花重金打造這樣一條高速走廊。

曾經(jīng)有一個叫SpreadNetwork的公司,，花了3億美金在芝加哥和紐約之間挖了一條私有電纜,，并向外界出租。雖然每月的租金高達數(shù)百萬美元,，但華爾街的高頻交易商們依然趨之若鶩,。原因很簡單，它可以將原來16毫秒的傳輸時間縮短至13毫秒,?？蓜e小看了這貌似微不足道的提升,，在芝加哥和紐約的這條線路上不僅有著全美最大的期現(xiàn)套利交易，也承擔(dān)著期貨引導(dǎo)現(xiàn)貨的重要功能,。對于高頻交易商而言,，相差3毫秒可能就是云泥之別。

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總結(jié)與討論——高頻交易的原理

高頻交易的理論基礎(chǔ)是統(tǒng)計學(xué)中的大數(shù)法則,。對于每一筆交易,，我們希望有超過50%的勝率，但如何將其轉(zhuǎn)化為回報呢,？我們的選擇是增加交易的次數(shù),。因為只有當(dāng)樣本量足夠大時，樣本均值才會和總體均值無限接近,。

然而,，交易次數(shù)一旦增加，成本也會隨之提高,。所以,，上文介紹的方方面面，不論是策略的設(shè)計,，還是軟硬件的優(yōu)化,，目的都是為了降低交易成本。只有控制好了成本,，我們才能放心地去提高交易的頻率,，從而獲得更加穩(wěn)定的回報。

最后,，以公募基金經(jīng)常會提的一個問題作為結(jié)尾,，“我們做交易都要付錢，你們看起來還能通過交易賺錢,，這也太神奇了吧,？”

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Q&A

Q：美國高頻交易的現(xiàn)狀如何，真正能實現(xiàn)盈利的公司多嗎,？

A：高頻交易實際上是一個零和博弈,，每個人都想從交易對手的口袋中賺錢，所以整個領(lǐng)域的生存法則是非常殘酷的,。過去3年,，有很多高頻交易商倒閉。一方面是因為“軍備競賽”白熱化,，部分公司無法承擔(dān)其中的成本,。另一方面，那些把速度優(yōu)化到極致的公司，永遠能在每一次市場變化時,，做到快人一步,。自然，剩下的公司只能一直處于弱勢地位,。

當(dāng)前業(yè)界知名且業(yè)績優(yōu)異的高頻交易公司大約有十幾家,。有些以速度見長，比如前文提到的Virtu,；有些在基于訂單簿的信號研究上非常突出,，比如Citadel、Two Sigma,。據(jù)了解,，Citadel 80%的交易都是以拿單（消耗市場流動性）的方式完成的，這就說明他們有著非常強大的趨勢預(yù)測能力,。

Q：在美國,，大家對高頻交易的態(tài)度是什么樣的？會不會因為高頻交易有可能賺的是公募基金的錢,，這些錢又來自老百姓的養(yǎng)老金,，而對它進行限制？

A：對于這個問題,，美國也一直存在著爭論,。從好的方面來講,，有了高頻交易后,，證券市場總體的流動性還是提升了。但監(jiān)管機構(gòu)也擔(dān)憂,，高頻交易商每年從市場中賺取這么多收益,，到底誰在虧錢，會不會因此動搖投資者對整個美國證券市場的信心,？

不過,，要出臺相關(guān)法律對高頻交易進行限制，恐怕也很難做到,。因為這完全是一種市場行為,，不論是交易所還是ETF提供商，都希望提升交易的活躍度,。高頻交易在這方面有著天然的優(yōu)勢,。

Q：美國市場可以裸賣空嗎，對賣空數(shù)量是否有限制,，做空的具體流程是怎樣的,？

A：在美國市場上做空，幾乎是完全沒有限制的。每天早上,，合作的券商會給我們發(fā)送一張清單,，上面列示了當(dāng)天可以做空的股票及其數(shù)量。一般情況下,，做空這些股票不需要任何條件,，但不能超出總數(shù)。

有時,，如果我們需要某些特定的證券,，也會主動找到券商，讓他們尋找券源,。在一天的交易中,，這些信息都是實時更新的。比如,，當(dāng)券商告知我們已找到目標(biāo)證券,，那下一個時刻，我們就可以做空了,。

Q：高頻交易一般會持倉過夜嗎,？

A：不能一概而論，還是要看策略的性質(zhì),。如果是做市策略,，一般不會持倉過夜。因為我們在執(zhí)行策略時,，完全不會考慮基本面,。所以，隔夜的風(fēng)險是很大的,，我們不愿意承擔(dān),。而趨勢策略，由于包含了預(yù)測的成分,，是有可能持有一定隔夜頭寸的,。

Q：高頻交易的資金容量有上限嗎？

A：很難用傳統(tǒng)的管理規(guī)模去度量高頻交易的資金容量,，因為我們在日內(nèi)會以十幾倍的杠桿率融資,。業(yè)內(nèi)一般習(xí)慣用盈利的具體金額評價一個高頻交易商的“規(guī)模”,。

高頻交易萌芽的時候,，被普遍認為是小打小鬧，很難成為一類主流的投資方式,。但它的發(fā)展速度極其驚人,，每一年都刷新著人們對其“規(guī)?！钡恼J知。去年,，Citadel的盈利再次攀上高峰,，達到了40億美元。

Q：現(xiàn)在美國的高頻交易商有哪些新的變化和發(fā)展,？

A：一個普遍的趨勢是,，成立對沖基金。

現(xiàn)在全球的asset owner（資金方）出于組合多樣化的考慮,，都會將對沖基金作為一個重要的資產(chǎn)類別進行配置,。而高頻交易公司有非常強大的執(zhí)行能力和海量的數(shù)據(jù)儲備，再招募一個投研團隊后,，就可以直接轉(zhuǎn)向統(tǒng)計套利等對沖基金策略,，正好契合前者的需求。