德國AI預(yù)測世界杯：奪冠概率最的高竟然不是德國

俄羅斯四世界杯終于要開幕了，又到了喜聞樂見的預(yù)測環(huán)節(jié)，德國AI的冠軍預(yù)測結(jié)果竟然是西班牙。其他媒體、機(jī)構(gòu)的預(yù)測大都是德國或是巴西。

作為慣例式的娛樂節(jié)目，從電視臺到營銷機(jī)構(gòu)，從博彩公司到普通球迷，都開始了四年一度的冠軍預(yù)測……

預(yù)測這種事兒吧，一半靠分析，另一半基本靠運氣。這也是為什么博彩業(yè)成百上千名分析師拿著各種數(shù)據(jù)絞盡腦汁最后得來的賠率和預(yù)測結(jié)果，還不如章魚保羅準(zhǔn)……

當(dāng)一個行業(yè)沒什么進(jìn)步的時候，總會有人來顛覆它。近年來人工智能技術(shù)發(fā)展迅猛，在統(tǒng)治了圖像識別、語音分析、自動駕駛等熱門領(lǐng)域之后，也開始挑戰(zhàn)世界杯比賽結(jié)果預(yù)測這門行當(dāng)了。

在 2018 年世界杯開幕之際，全球多家權(quán)威機(jī)構(gòu)都發(fā)布了他們的預(yù)測結(jié)果。一個很大的亮點是，有不少機(jī)構(gòu)都采用了機(jī)器學(xué)習(xí)的途徑來進(jìn)行預(yù)測。然而更有趣之處在于：不同機(jī)構(gòu)的預(yù)測結(jié)果竟然完全不同……

1）德國人：西班牙是冠軍

嚴(yán)謹(jǐn)誠實的德國人，今年做出了一個非常誠實的判斷……

具體來說，按照今年抽簽的分組結(jié)果，從小組賽的階段開始預(yù)測，在所有的三十二支球隊中，西班牙最終奪得冠軍的勝算最大，約為 17.8%，高于德國的 17.1% 和巴西的 12.3%。

　　做出這個預(yù)測的是德國多特蒙德工業(yè)大學(xué)統(tǒng)計學(xué)系的助理教授，Anreas Groll 所帶領(lǐng)的團(tuán)隊。他們是怎么算出這個結(jié)果的呢?

其實他們采用的是一種近幾年來在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域開始受歡迎的統(tǒng)計方法：隨機(jī)決策森林 （random decision forests），簡稱隨機(jī)森林。

Groll 教授介紹，隨機(jī)森林是一種融合了統(tǒng)計學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)的方法。它常被人拿來和決策樹，另一種更為人所熟知的統(tǒng)計方法比較。

決策樹和隨機(jī)森林的區(qū)別很好理解。就拿世界杯正賽來說，一支球隊最終奪冠的幾率并不是瞎猜出來的。大家都知道，球隊奪冠的路徑是從每組四支球隊的小組賽前兩名出線，然后經(jīng)歷八分之一決賽、四分之一決賽、半決賽、總決賽才能奪冠。

如果你找一個常見的決策樹系統(tǒng)來判斷，它在 32 進(jìn) 16、16 進(jìn) 8、8 進(jìn) 4、4 進(jìn) 2 和決賽的每個階段都進(jìn)行大量的計算，最后可能得到一個十分怪異的結(jié)果，比如中國隊奪冠之類的……

因為它在當(dāng)前階段做出的決策，都高度依賴上一階段的決策。這就好比一棵樹，如果從根部就長歪了，再怎么往上長，也只能是在歪的上面不斷進(jìn)行修正，還有可能更歪，最后長成一棵扭曲的，現(xiàn)實中根本不可能存在的樹……

至于隨機(jī)森林，名字已經(jīng)很直白了：簡單來說，隨機(jī)森林就是一座由很多決策樹所聚集而成的森林，然后用所有決策樹的結(jié)果進(jìn)行投票，得出一個多數(shù)的、近似于平均的結(jié)果。

　　要構(gòu)建這個森林，首先 Groll 教授團(tuán)隊需要訓(xùn)練決策樹，修剪好“枝杈”，不讓沒用的枝杈影響樹的生長。這些枝杈就是參數(shù)，大量的經(jīng)濟(jì)、體育、地緣參數(shù)，比如國家人均 GDP、國際足聯(lián)排名、國家來自哪個大洲、博彩公司給出的賠率，甚至精細(xì)到球員人數(shù)、平均年齡、頂級聯(lián)賽球員比例和教練的工齡等等……

在不斷訓(xùn)練的過程中，沒用的參數(shù)就被排除出去了，就像被剪掉的枝杈。這個過程培育出了一座有很多樹，每棵樹都不是太枝繁葉茂的森林。團(tuán)隊認(rèn)為，這樣得到的結(jié)果應(yīng)該是比較準(zhǔn)確的。最后，這個森林根據(jù)模擬出每場比賽的進(jìn)球數(shù)來判定球隊輸贏。

采用隨機(jī)森林的方法，還有另外一個效果，那就是在不同階段，根據(jù)不同的結(jié)果重新預(yù)測和修改結(jié)果。前面提到，“西班牙是冠軍”的預(yù)測是在小組賽還未開始階段得到的。團(tuán)隊進(jìn)行了十萬次模擬，發(fā)現(xiàn)如果德國隊和西班牙隊都能突圍四分之一決賽，之后的預(yù)測顯示雙方勝率基本相等了。

你可以在上面這個鏈接看到 Groll 教授團(tuán)隊的論文。如果仔細(xì)讀了，你會發(fā)現(xiàn)預(yù)測結(jié)果有很多矛盾沖突的地方，比如前面說德國衛(wèi)冕概率僅次于西班牙奪冠，后面又說德國突圍四分之一決賽的概率是十萬分之一;再比如西班牙和德國的勝率都 >17%，而總決賽陣容概率最高的卻是巴西對德國，而且居然是德國高。

論文也沒有解釋這些矛盾都是怎么來的（也可能是硅星人讀的不夠仔細(xì)?）不過球迷大可不必懊惱，因為預(yù)測本身就是概率的游戲，真實情況在一定程度上體現(xiàn)概率的作用，同時總會有概率無法涉及到的情況出現(xiàn)（比如西班牙昨天突然換帥開掉了洛佩特吉，而這又會怎樣影響勝率呢?）

對于 Groll 老師的預(yù)測，就跟博彩公司和體育臺的預(yù)測一樣，大家看一看，樂一樂，罵一罵就行了，大可不必當(dāng)真。

2）高盛：西班牙阿根廷低迷，巴西將奪冠雪恥

世界頂尖的投行高盛 （Goldman Sachs） 的經(jīng)濟(jì)學(xué)家其實很無聊，所以他們每屆世界杯都會出來發(fā)布一份《世界杯和經(jīng)濟(jì)報告》，順便預(yù)測一下今年奪冠形勢。

高盛在小組賽階段預(yù)測的結(jié)果顯示：巴西最終奪冠的幾率為 18.5%，高于法國 11.3% 和德國 10.7%;西班牙和阿根廷表現(xiàn)低迷在四分之一決賽被淘汰;德國和巴西將分別在半決賽中擊敗葡萄牙和法國晉級;

　　你可能會記得加里·萊因克爾的語錄“足球就是一種由英國人發(fā)明，經(jīng)過場上22個人激烈拼搶，苦戰(zhàn)90分鐘后，最后由德國人獲勝的運動！”然而這次它將無法應(yīng)驗：高盛預(yù)測巴西將在決賽擊敗德國一雪前恥，勇奪大力神杯：

高盛用的同樣是隨機(jī)森林模型，只是用了更少的參數(shù)，嚴(yán)格限制在球隊和個人級別的指標(biāo)上，基本上做了一個高級版的《足球經(jīng)理》游戲系統(tǒng)。

最后只有五個主要指標(biāo)或者變量，相關(guān)性從高到低：球隊評級、球員評級、球隊近期表現(xiàn)、對手近期表現(xiàn)和球隊近期進(jìn)球勢頭。

憑什么說西班牙和阿根廷表現(xiàn)低迷?做了 20 萬次模擬（比多特蒙德工業(yè)大學(xué)多了一倍）之后，高盛經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)為抽簽導(dǎo)致西班牙和阿根廷在小組賽、淘汰賽就被迫面對強(qiáng)敵，而前面提到的五個指標(biāo)打分，這兩隊在面對巴西和法國時表現(xiàn)不會太好。

下圖為 2014 和 2018 年高盛給各隊的打分：

　　今年，高盛認(rèn)為得分最高的和去年一樣，是巴西隊。

然而高盛過去幾年的預(yù)測其實都挺歪的：比如 2010 年預(yù)測總決賽巴西對德國，結(jié)果奪冠的是西班牙;2014 年又說巴西會奪冠，而且概率高達(dá) 48.5%——哪想到巴西在半決賽被德國 7：1 血洗……

不知道今年的預(yù)測，會不會又是一口毒奶啊。

3）藝電：德國衛(wèi)冕失敗，點球大戰(zhàn)法國一球險勝

藝電 （Electronic Arts） 旗下?lián)碛羞\動類游戲大廠 EA Sports。你可能不知道的是，這家備受游戲迷喜愛的廠牌，同時也是頂級比賽結(jié)果預(yù)測最準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)……

在過去的 14 場美國職業(yè)橄欖球“超級碗”比賽里，EA Sports 正確預(yù)測了 9 場的結(jié)果;說回世界杯，四年前，在一大票看好巴西隊的預(yù)測結(jié)果里，EA Sports 特立獨行地選擇了德國。

上個月，EA Sports 宣布了 2018 年世界杯的預(yù)測結(jié)果。今年，它選擇了法國作為冠軍，并且解釋了每一階段的預(yù)測過程，你可以通過這個鏈接詳細(xì)查看：

https：//www.easports.com/fifa/news/2018/ea-sports-predicts-world-cup-fifa-18

EA Sports 估計，巴西將在四分之一階段被比利時送回老家，無緣復(fù)仇雪恥;法國和德國將分別擊敗烏拉圭和哥倫比亞;西班牙也將以 1：0 擊敗克羅地亞晉級四強(qiáng);到了全歐洲陣容的半決賽階段，法國將 2：1 擊敗比利時，德國 3：1 擊敗西班牙。

　　最后的決賽，EA Sports 預(yù)測，德國和法國的對決將會十分精彩：高盧雄雞拖住了德國戰(zhàn)車的節(jié)奏，雙方在 90 分鐘內(nèi)戰(zhàn)得難解難分，1：1 的比分將一直延續(xù)到加時賽結(jié)束，直到運氣將取代實力的地位，決定這場大戰(zhàn)的結(jié)果。最終，法國點球大戰(zhàn) 4：3 終結(jié)德國的衛(wèi)冕之旅。

EA Sports 的預(yù)測機(jī)制跟前面兩家還是很不同的：它就是把最新的 2018 年世界杯各隊數(shù)據(jù)資料更新到了《FIFA 18》游戲里，然后跑了一個結(jié)果出來。

這個預(yù)測機(jī)制到底是什么樣的，EA Sports 并沒有公開。上個月，《FIFA 18》游戲加入了 2018 年世界杯模塊，有游戲的玩家可以自己更新一下數(shù)據(jù)，看看會出什么結(jié)果;沒有游戲的朋友，可以去 EA Sports 的網(wǎng)站，上面有一個預(yù)測模擬器，可以查看官方在小組賽、淘汰賽等每一個階段的預(yù)測結(jié)果。

　　4）其他預(yù)測

看完了 AI 預(yù)測，也來看看電視臺、投行和博彩公司等傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的預(yù)測結(jié)果吧。

ESPN 多數(shù)專家（下同）：巴西

FOX Sports：巴西

BBC：德國

央視體育：巴西

瑞銀 UBS：德國

大部分博彩公司：巴西

你心目中的奪冠球隊是哪支或者哪幾支呢?歡迎在下面的評論和投票里告訴我們。