Contagion in financial networks: a network theory and agent-based approaches to modeling the spread of risk in financial systems

This dissertation studies the spread of crisis over the financial system. More specifically, we aim to develop models that allow us to simulate how an economic shock strikes a few financial agents and from them propagate over the system, becoming a systemic problem. The dissertation is composed by the introduction and by two chapters. In the first chapter, we model the spread of crisis over investment funds using network science. Combining two models of propagation in financial networks, one simulating the propagation of losses in bipartite networks of assets and financial agents and the other simulating the propagation of losses in a network of cross-holdings of shares among financial agents, we develop an algorithm to simulate the spread of losses utilizing both mechanisms and we use this algorithm to simulate a crisis in the Brazilian market of investment funds. In Chapter 2 we develop an agent-based simulation model, using financial agents to simulate the propagation of a shock affecting the repo market. We also create an artificial market consisting of banks, hedge funds and money market funds, and simulate the spread of a liquidity shock striking a risky securitized asset used as collateral in repurchase agreements.Esta dissertação estuda a propagação de crises sobre o sistema financeiro. Mais especi- ficamente, busca-se desenvolver modelos que permitam simular como um determinado choque econômico atinge determinados agentes do sistema financeiro e apartir dele se propagam, transformando-se em um problema sistêmico. A dissertação é dividida em dois capítulos,além da introdução. O primeiro capítulo desenvolve um modelo de propa- gação de crises em fundos de investimento baseado em ciência das redes.Combinando dois modelos de propagação em redes financeiras, um simulando a propagação de perdas em redes bipartites de ativos e agentes financeiros e o outro simulando a propagação de perdas em uma rede de investimentos diretos em quotas de outros agentes, desenvolve-se um algoritmo para simular a propagação de perdas através de ambos os mecanismos e utiliza-se este algoritmo para simular uma crise no mercado brasileiro de fundos de investimento. No capítulo 2,desenvolve-se um modelo de simulação baseado em agentes, com agentes financeiros, para simular propagação de um choque que afeta o mercado de operações compromissadas.Criamos também um mercado artificial composto por bancos, hedge funds e fundos de curto prazo e simulamos a propagação de um choque de liquidez sobre um ativo de risco securitizando utilizado para colateralizar operações compromissadas dos bancos