登峰造极精密技术驱动全球金融交易
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摄影：Levi Brown；道具设计：Ariana Salvato
自货币问世后，某些人靠消息灵通赚得不亦乐乎。发生在上世纪前半叶美国多个城市的事件，也许是此现象最恶名昭彰的案例：有组织犯罪团伙通过赌马的抢手消息而获利丰厚。
最初，赛马结果通过西联汇款的电报网络发出，后来西联对其认为可疑的客户终止了这项服务，无良机构就接手了。赛马结果在公布之前，已通过专有电缆从赛马场传至非法投注站，使投注站能继续让人投注已输之马、拒绝投注已胜之马。
几十年来，投注站为那些电报服务慷慨解囊，帮忙维持着Mont Tennes、Al Capone等著名芝加哥黑帮。快速电报传递即时赛马结果的服务，是投注站不可或缺的。美国参议院调查跨州犯罪专署1951年一份报告注意到：＂电报服务对投注站极其关键，就像股票报价机对股票经纪人一样＂
在今天现场直播比赛的年代，投注站不能再乞灵于这一手段了。然而，以自动化高速交易方式经营股票买卖及其他金融工具的大型金融机构，却能用该手段盈利，并正乐此不疲。这一相对较新的操作叫作＂高频交易＂（high-frequency trading）；从事高频交易的公司，深刻理解及时市场信息的重要性。无论是信息获取、还是交易执行，他们都采用极其精密的技术，尽可能排除延迟（降到微秒级或更低）。
几年前，为纽约与芝加哥的交易商建立数据直连的项目，破费了成亿美元；类似的金额正在用来建立纽约与伦敦间的最快连接。这是一个巨额游戏：只需占先百万分之一秒，就有可能获得成百万的利润；上述投资项目，不过是该游戏中几个最为人所知的而已。
在伊利诺伊理工（IIT）学院Stuart商学院教授计量金融的Benjamin Van Vliet说：＂在高频交易时代，以技术取得高速本身就是一种战略＂。他把高频交易比作从地上拾金币，即不需要多少分析或真知灼见，需要的是速度。他说：＂最快者通吃＂。
股票买卖、商品期货合约、其他金融工具曾有喧闹的传统，由在各交易所＂池＂（pits）里的人呼喊来完成交易。这种方式仍有，但如今大多数交易都是通过金融行业的各种电子通信网络来完成。这些网络在上世纪六十年代晚期显现，在尔后几十年里蓬勃发展。但直到最近，人们大多停留在既定方式里，在电脑屏幕上观看市场情况如何变化、点击来执行交易。
然而，更精明的市场参与者已在越来越多地使用预先编程的策略来执行交易，经常将其买卖订单拆成小块以零星方式提交，使其总体意图不易察觉。这一策略有助于防止在大笔买进时把价格推高、或者在售出时压抑价格。
但是这类＂算法交易＂（algorithmic trading）近来已经不那么有用了，这是由于近几年来高频交易商启用的自动平台反应特别迅速。耶鲁管理学院的张教授（音译，原文是X. Frank Zhang）说：＂每当我要买卖股票时，好像有人在背后盯着我＂；在他担任当前教职之前的2008至2010年间，他曾经在华尔街管理过五亿美元的投资组合。＂高频交易员能侦测我的买卖模式＂。
绘画: Emily Cooper
快速穿洋：Hibernia Atlantic公司2013年铺设光缆的＂特快项目＂（红线所示），将把纽约到伦敦的信号传送速度提高若干毫秒。高频交易商现正签约该服务。
那时，这些交易商在市场上不断获取订单信息，用它来预测最可能的价格波动。以此知识为武器，他们会买卖股票或其他工具产品、在几分钟甚至几秒钟内再抛出，很可能每只股票仅获微利。但微利很快能积少成多，因为交易次数巨大。另一方面，张等人必须管理长期投资组合；即使他们研究了高频交易商的投资模式与策略，对其本身的工作却毫无补益。
2010年张教授对美国金融市场的一项研究表明，高频交易占到了2009年美元交易额的78%，而1995年基本为零。其他估算稍低，但大多数高于50%。毫不奇怪，高频交易对整体经济有无价值，是有争议的。那些从事这一业务的人争论说：像交易所的正式做市商（market maker）一样，他们也提供了有益的流动资金来源；有了做市商买卖（正式做市商必须履行合约参与交易，尽管有个小差价以便他们能获利），当你想买卖股票时，总有买主或卖主。
也有人对此质疑，张教授就是一位。他指出，与正式做市商不同，高频交易员可自行撤出市场。他举例说明可能导致的问题，引用了2010年5月6日的＂闪电崩盘＂（Flash Crash）：那次道琼斯平均指数一度神秘地下跌了约一千点，但几分钟后又回复了。市场变得难以预测时高频交易的突然消失，被认为是崩盘的部分原因。
张教授还说，就为他人提供流动资金来说，根本不需要这么大的高频交易金额。他解释说，假如每个传统的市场参与者只和高频交易商买卖的话，只会占到该交易额的50%。这是因为交易额计算包括了买进和售出。故倘若每笔交易都是在传统投资者与高频交易商之间完成的话，各方贡献的交易额应是相同的。而高频交易商经手了总交易额的70%这一事实，意味着他们必然经常相互交易。
位于曼哈顿下城华尔街11号的纽约证券交易所，似乎是美国股票交易的中心。而事实上，真正的行动发生在50公里之外新泽西州Mahwah镇郊区一座巨大的无窗建筑内。在那里，纽约泛欧证交所（NYSE Euronext）2010年启用了37,000平米的数据中心。这里安装了纽约证交所的＂撮和引擎＂（把交易商海量买卖订单联系起来的服务器）。也正是在那里，纽约证交所把空间出租给公司，这些公司想让其电脑化交易设备尽可能接近撮和引擎，以便减少无论是在获取市场信息、还是在交易执行方面的信号延迟。每天，电子交易额约700亿美元，16亿股票（美国股票总数为68亿股）在这一交易所的设备中买卖。
故此数据中心是美国金融市场的一个枢纽，难怪它护卫森严：武装警卫、液压控钢栏、炸弹嗅探犬等，不一而足。把设备也设在该中心的高频交易商，比设在战略要地外的占了先机。某些租户甚至想把设备安在离撮和引擎更近的位置来抢先零点几微秒。但那是不可能的，与设计相悖。
纽约证交所基础设施部门全球负责人Don Brook说：＂各公司的路由，都通过同一组交换机、同一个核心网络、同一个局域网，而数据以相同的速度被传到每家进驻公司的机架上，而无论其位置在哪，即无人可占先机。实现这一策略的最后一条秘诀算不上秘密：所有传输电缆长度相等，无论你是在3米外还是150米开外＂。
尽管在服务器机架上盘绕成公里长的光缆显得很浪费，公平（以及美国证监会）对此要求特别详尽，以便交易所的租赁客户站在同一条起跑线上。然而，这并不意味着捡起掉在地上金币（采用Van Vliet的类比）的快慢全靠运气，相反，技术决定了速度。Brook说：＂客户为了在自己的设备内降低延误，无所不用其极＂。
摄影：纽约泛欧证交所
撮和引擎：在新泽西州Mahwah镇的纽交所数据中心，装有交易所的大批服务器、以及驻在同址的高频交易公司的设备。
为了赢得这场赛跑，他们求助于若干公司，其中一家是加拿大渥太华的Solace Systems。该公司销售的一种以硬件为基础的联网设备，把高频交易公司服务器与专用的＂数据传输处理器＂连接起来，该处理器把交易所提供的原始数据格式化。Solace Systems公司的技术总监Shawn McAllister说：＂这可以用软件来实现，传统上就是这样做的，但比较慢＂。该公司的超高速硬件因此畅销。
以如此极端的手段省出了几微秒是很值得的，因为高频交易商经常寻求的是采用相对简单的策略盈利，即查看现有订单集合、预测下一刻的价格反应。设计算法来完成这类预测没有什么挑战，运行实现此类算法的代码也无需大量计算资源，难度在于：提出那些预测并根据预测抢先行动。
华尔街似乎是美国股票交易的中心。而事实上，真正的行动发生在50公里之外新泽西州Mahwah镇郊区一座巨大的无窗建筑内。
高频交易商采用的另一种普通策略是套利。该策略背后的理念是：某些金融工具的价格有根本的关联。故当两个工具应该价格一样却暂时有差距时，就应该购买较廉价者，或者赊销较贵的那种。当价低者回升或价高者回落时，将可获利。因为很难预测二者哪个会发生（或者其他因素导致两者价格一起移动），故最佳策略是既买又卖。则无论哪个事件发生总能获利。
一个具体的例子有助于理解。芝加哥多年来一直是期货合同交易中心，该类合同是允许你在未来某日以固定价格买卖某种商品（如玉米、猪肉）的协议。某些芝加哥交易所允许买卖公司股票的期货合同，而股票经常是在纽交所买卖的。这些期货合同的价格，当然与其基础股票价格有着紧密的联系。
现在假定该股价在纽约有变化（不如说变化发生在新泽西州Mahwah镇的服务器内）。芝加哥相关的期货合同肯定会相应变化。但相应变化不会即时发生：通过连接两大金融中心的光纤电缆，该股价变化报道至少要7毫秒才能传到芝加哥。如果你能更快地获取此消息，闪电般高速的计算机化交易设备就可以利用＂延迟套利＂来获利。TABB集团估计，每年延迟套利收入210亿美元。难怪有这么大的工程投入以期穷尽技术可能性、快速传递此类消息。
2010年六月，位于密西西比州Ridgeland的Spread Networks公司宣布建成了纽约与芝加哥之间、采用特别直达路线的光纤通信电缆。该路线需要在山区爆破，成本估计达几亿美元。公司向高频交易商建议说，假如租用了该电缆的带宽，纽约、芝加哥之间的信息传递至少可以加快1毫秒。就像当年黑帮向投注站提供电报服务一样，Spread Network公司的提议也是高频交易商无法拒绝的，除非他们钱不够。
Bob Meade说：＂从事套利非得用它不可＂。直到2010年，他曾掌管芝加哥一家私有交易事务所Ronin Capital的高频交易团队。然而，团队付不起Spread Network提供的服务。他说：＂我业务的相当一部分被此新技术搅黄了＂。但此不祥事件激发了这位哈佛物理博士的思考。2011年一月，他和哈佛老友、也成了金融数量分析专家的Stéphane Tyc合作，用平淡的物理学来解决手头的问题。
Meade和Tyc知道电磁辐射在玻璃纤维中的传播速度只是其在空气中速度的三分之二，打算利用这一事实来建立纽约与芝加哥间的超快通信线路。他们考虑过采用短波无线信号，该信号沿着地球的曲面传播故可以传至很远。但是他们发现只有业余波段的频率可用，而该波段禁止商业用途。他们还考虑过用高空气球中继传递信号，但否定了该方案：即使对他们来说，这也太疯狂了。
摄影：Jim Sullivan/McKay Brothers
微波中继塔也许很快将是纽约与芝加哥间交易商信号传递的最快方式。
最终Meade和Tyc选择了更直接的方案：一连串的固定微波中继塔。他们计算出：适当设计的微波线路可轻易击败Spread Network公司的光纤服务。之后他们成立了McKay Brothers公司来兴建其微波线路，公司名称来自哈佛大学Gordon McKay应用科学实验室。Meade说：＂我们曾以为我们是世上唯一能想出这个主意的人＂。然而，一旦他们查阅了联邦通信署的数据库，才发觉不是那么回事。Meade说，有十几个公司在兴建微波线路，将与他们预期在几个月内建成的线路竞争。（Meade拒绝提供项目的总成本金额，但明确表示：项目全由他和Tyc两人出资，没有外来投资人。）
Meade相信，他与Tyc在物理学及金融方面的经验使他们棋高一招。他说，其他人的微波系统设计极其保守，正像电机工程师通常的做法那样：把中继塔间隔设在约五十公里之内并且避开水面上传输（有时会给微波传输造成难题）。而McKay Brothers公司的路线越过密歇根湖和伊利（Erie）湖，还包括超越正常传输极限两倍的中继塔间距。其路线则尽可能采用最贴近地球表面（是个大圆形）的短线路。Meade说：＂路线总长为740英里（1191公里），与最短值仅有4英里之差。在每个决策点，我们都考虑延迟＂。
这些减少延迟的优化是否会影响可靠性？也许会。但是Meade争论说，高频交易商宁可要比其他人都快的信道，即使线路有时会不太可靠。而无论多么可靠，速度居次或更慢对交易商也没有什么用。这个理念与大多数工程设计相背，但显然是想要一马当先者乐于坚持的。
下一步是什么？是建立横跨大西洋高频交易用的高速线路。位于新泽西州Summit镇的Hibernia Atlantic公司，正在实施一个采用非常直接的海底电缆把纽约与伦敦高频交易商连接起来的项目（名曰＂特快项目＂ [PDF]）。该公司的业务拓展部副总裁Mike Saunders说，正在勘测路线，明年一俟北大西洋冬季风暴减弱，就会铺设新光缆，之后很快线路即投入运营。
这个斥资三亿美元的项目将把纽约与伦敦间的信号传输速度降低到30毫秒以内，比现有的任何光纤快了几毫秒。Saunders声称公司已经有顾客签约使用新线路，均为高频交易商。他表示：＂其他人不愿意付相同的费用＂。
高频交易近年来的兴起，对试图利用金融市场瞬间延迟赚钱者，提高了技术门槛，例如：利用计算价格时的短暂延迟、或信息传输时的微小滞后等。如今，需要安装在交易所数据中心内的最先进服务器、低延迟网络硬件、尽可能高速的远程数据连接。与当年用电报与马场阴暗操控室通讯相比，真是鸟枪换炮了。
这一技术军备竞赛的结果是：设备最好的公司才能在高频交易中获利。很多人认为这没有意义。研究电子商务和自动交易的密歇根大学计算机科学与工程学教授Michael Wellman建议，更好的解决方案，也许是从目前的连续式电子交易转到离散时间市场机制。这在金融业叫做＂集合竞价市场＂（call market），但采用的是极短的时段。
Wellmanc教授的方案是，谁都可以在任何时间提交电子订单，但大家都必须等过了一个的时段（例如1秒钟）才能读取其他订单的信息。如此，采用微秒级优化的高频交易商就失去了优势，却不会干扰普通投资者的交易和其他业务。Wellman教授说：＂你可以让集合竞价市场运行得够快、大家都不会抱怨等候时间太长＂。
但IIT学院的Van Vliet认为，这种建议不具吸引力、甚至是落伍的。他说：＂你不能阻碍进步＂。但他也认识到，当今高度自动化的交易机制具有隐患。他说：假如某公司的交易系统失控，＂不仅该公司会损失不菲，还会动摇整个市场＂。
Van Vliet争论说，为了避免这种扰乱，金融行业需要制定出其设备与软件的技术标准（就像航空业那样），以排除对公众的风险。但在华尔街及世上其他金融中心更重视保护公众利益之前，制定标准肯定还要等一阵子。Van Vliet说：＂交易已从博彩问题变成了工程问题，但金融市场的文化仍是赌博文化＂。
译者passerby98
摄影：Levi Brown；道具设计：Ariana Salvato