Analysis and numerical methods for stochastic volatility models in valuation of financial derivatives

Resumen

El objetivo principal de la tesis se centra en el estudio del modelo de volatilidad estocástica SABR para los subyacentes (activos o tipos de interés) con vista a la valoración de diferentes productos derivados. En el caso de los derivados de tipos de interés, el modelo SABR se combina con el modelo de mercado de tipos de interés más popular en estos momentos, el LIBOR market model (LMM). Los métodos numéricos de valoración son fundamentalmente de tipo Monte Carlo y la resolución numérica de los modelos de ecuaciones en derivadas parciales (EDPs) correspondientes. Las EDPs asociadas a modelos SABR/LIBOR tienen alta dimensión en espacio, por lo que se estudian técnicas de sparse grid para vencer la maldición de la dimensión. Además, se discute detalladamente cómo calibrar los parámetros de los modelos a las cotizaciones de mercado, para lo cual se propone el uso del algoritmo de optimización global estocástica Simulated Annealing. Los algoritmos citados tienen un alto coste computacional. Con el objetivo de que tanto las valoraciones como las calibraciones se hagan en el menor tiempo posible se emplean diferentes técnicas de computación de altas prestaciones (multicomputadores, multiprocesadores y GPUs.) Finalmente se dise~na un nuevo algoritmo basado en Least-Squares Monte Carlo (LSMC) para aproximar la solución de Backward Stochastic Differential Equations (BSDEs).