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世界杯:AI训练了上万场比赛,预测出的夺冠队竟然是……

2018-06-15
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本文转载自网易智能

文丨潘晴晴


昨晚,俄罗斯世界杯揭幕战在莫斯科卢日尼基体育场打响,凭借着替补登场的久巴,以及加津斯基、切里舍夫和戈洛温的进球,东道主俄罗斯5-0大比分击败沙特阿拉伯,可谓是“五福临门”赢得了开门红!


场内的比赛紧张刺激、热血澎湃,场外的赛事预测也成为各大研究机构摩拳擦掌、跃跃欲试的机会。


世界杯前夕,世界各大投行、科技公司和学术研究机构纷纷拿出看家本领,对俄罗斯世界杯的赛事进行了详细预测。


今年,大数据、人工智能技术成为预测机构比较亲睐的计算方法,甚至可以说,在世界杯揭幕战的哨声刚刚吹响之时,AI早已模拟预测了数万场比赛。


根据各大研究机构的预测(不完全统计),今年世界杯的热门夺冠球队有德国、巴西、西班牙、法国。接下来,小编就为大家梳理一下各家的预测依据。






支持德国夺冠



俄罗斯彼尔姆国立研究大学的研究和瑞士银行都对德国队寄予厚望。


1、彼尔姆国立研究大学


据俄罗斯卫星网报道,彼尔姆国立研究大学物理系大四学生维克多•扎科派洛建立了一个能预测2018年世界杯冠军的神经网络,据他的预测,德国队将在2018年世界杯中夺冠。


此前,扎科派进行了大量的研究,得出了对比赛结果产生重要影响的几条标准,然后将数据输入网络。神经网络综合各项参数进行分析计算后得出结论:世界杯前三名将是德国队、巴西队和阿根廷队。


神经网络还预测,俄罗斯队将在32支队伍中排名27。也就是说,人工智能甚至不认为俄罗斯队能在小组赛中出线。彼尔姆国立研究大学称,这项预测的准确度超过80%。


神经网络的制造者扎科派洛强调,预测足球赛冠军是一项艰巨任务,特别是有两支力量相当的队伍的时候。扎科派洛认为,天气、裁判、球员心情、球场状态、球员身体状况、伤势和在比赛中的碰撞都会影响比赛结果。因此,他在研究中使用了2006年、2010年和2014年世界杯的数据资料。





2、瑞士银行预测


瑞士银行首席投资办公室使用了通常用于分析投资机会的计量经济学工具进行预测,并在18名分析师组成的团队进行了详尽的研究下,对比赛进行了一万次计算机模拟,综合考虑了每支队伍的团队实力、资格赛记录和过去世界杯表现等因素。


具体来说,瑞银通过输入一系列变量来创建预测,包括团队的ELO排名(即:按照比赛双方取胜的概率来计算比赛结果应该带来的积分增减),将其纳入统计模型,然后通过所谓的蒙特卡罗模拟运行该模型。


团队介绍说,我们绘制大量的随机变量,并使用这些随机变量来计算并模拟冠军。一支更好的球队仍然比其排名较低的对手更有可能获胜,但这是一项运动,不幸的事情会发生。在我们一遍又一遍地重复之后,我们最终获得了一万场虚拟比赛的结果。最后,我们只需要统计每支球队获胜的次数就可以。


得出的最终结论是:德国队、巴西队和西班牙队将分别成为今年世界杯前三名,其中夺冠概率分别高达24%、19.8%和16.1%。之后依次是英格兰、法国和比利时队,夺冠概率分别是8.5%、7.3%和5.3%。不同于扎科派洛对俄罗斯球队的预测,瑞银预测,东道主俄罗斯队将小组出线、闯入十六强,但随后输给西班牙队或葡萄牙队而被淘汰。





2014年巴西世界杯的时候,瑞银曾预测巴西在决赛中击败阿根廷获得冠军,事实证明,当时的预测结果并不理想。



支持巴西夺冠



高盛集团和肯尼亚的投资分析师把冠军押注在巴西队身上。


1、高盛集团

   

全球著名投资银行高盛通过机器学习的方法预测,在俄罗斯世界杯的赛场上,法国、巴西、葡萄牙和德国将在决赛中与巴西一起击败德国进入半决赛。


研究团队将关于球队特征、球员个人和最近球队表现的数据提供给四种不同类型的机器学习模型,以分析每场比赛得分的进球数量。然后,模型通过2005年以来的世界杯和欧洲杯比赛得分来了解这些特点和目标之间的关系。通过循环选择各种变量组合,研究团队了解到哪些特征对于成功至关重要,之后使用该模型来预测在每次可能遇到的比赛中的进球数量,并最终确定获胜者。





通过100万次的模拟比赛,高盛得出了一些预测结果:



预计巴西队将赢得第六届世界杯冠军,在决赛中以1.70比1.41不败的成绩击败德国队;


虽然法国比德国的总冠军奖杯总体胜率要好,但其在半决赛中与巴西队的预期角逐中并没有达到冠军赛的水平;


预计英格兰队将进入四分之一决赛阶段,高盛称其将输给德国队;


预计西班牙和阿根廷队表现不佳,都在四分之一决赛中输;


尽管俄罗斯作为世界杯的主办方,但预计俄罗斯不会走出小组赛;


在俄罗斯之前,沙特阿拉伯被视为突围小组赛的突击队。



2014年巴西世界杯期间,高盛曾预测认为,世界杯的冠军也将在南美球队之中产生,他们甚至给出了最终决赛的结果,巴西将以3比1的比分战胜宿敌阿根廷。


2、肯尼亚投资分析师  


肯尼亚Genghis 资本投资银行的分析师Gerald Muriuki应用机器学习的方法对2018年俄罗斯世界杯进行了预测。Muriuki使用了两个来自Kaggle的数据集,其中包含了从1872年到2017年国际足球比赛的结果。


他首先对两个数据集进行了一些探索性分析,做了一些特征工程来选择最相关的特征进行预测;之后进行数据处理,选择一个机器学习模型;最后将其部署到数据集上。





在模型的选择上,Muriuki用的是逻辑回归的方法。首先预测每场比赛的获胜者,之后预测小组赛、半决赛和决赛的获胜者。十六强的预测结果如下:





该模型预测四分之一决赛将在以下国家之间展开:葡萄牙vs法国,西班牙vs阿根廷,巴西vs英格兰,德国vs比利时。





半决赛预测:葡萄牙vs巴西   德国vs阿根廷





巅峰对决: 德国VS巴西




根据这位投资银行分析师的预测,巴西很可能赢得本届世界杯。



支持西班牙夺冠




来自德国多特蒙德工业大学和慕尼黑理工大学以及比利时根特大学的研究人员利用基于多种因素的机器学习对2018年的世界杯比赛进行了预测。


该研究包括三种模型:之前用于2012和2016年欧洲联盟欧锦赛和2014年世界杯的回归方法; 随机森林的机器学习方法(即:利用多棵树对样本进行训练并预测的一种分类器); 类似于国际足联排名但基于统计模型的排名方法。


团队在建模中考虑到很多因素,比如说,国际足联排名、每个国家的人口、国内生产总值、博彩公司的赔率、国家队球员中有多少人在俱乐部比赛、球员的平均年龄以及他们赢得冠军联赛的次数。


考虑到这些因素,研究人员的AI模拟了10万次足球比赛,计算出每支球队超过小组赛阶段的概率,然后通过后续的比赛直到决赛。下表显示了每个球队在小组赛中的几率。





团队对小组赛的预测是:乌拉圭和俄罗斯将成为A组的首选; 西班牙和葡萄牙将领导B组; 法国和丹麦在C组中排名最高; 阿根廷和克罗地亚将赢得D组; 巴西和瑞士将主宰E组; 德国和瑞典在F组中位居榜首; 比利时和英格兰队将在G组中取得胜利; 哥伦比亚和波兰将在H组中领先。


下图显示了整个比赛的球队赔率,包括最有可能的赢家。根据研究人员的计算,西班牙是最有可能的赢家,略高于德国。






支持法国夺冠




游戏商EA Sports 利用游戏《FIFA 18》推出的“2018 FIFA 世界杯免费更新”的球员最新数据提前将本届世界杯的比赛模拟了一次,结果显示,法国将力压德国夺得世界杯冠军。





EA Sports预测,在小组赛中,东道主俄罗斯将力压埃及在A 组以第二名出线,而D 组的阿根廷因为输给克罗地亚排名小组第二,在2016 欧洲国家杯令人眼前一亮的冰岛则提早出局。根据模拟赛果,最紧张的时刻是F 组两队同得4 分的瑞典和墨西哥,最后瑞典以进球较多出线。





到了十六强争夺赛,巴西将以4 比0 击败瑞典,至于在西甲斗得你死我活的C罗纳尔多和梅西,将代表葡萄牙和阿根廷败给乌拉圭和法国;英格兰则要跟哥伦比亚相抗,最终以5 比4 落败,同样无缘晋身8 强。


在八强阶段,比利时以2 比0 将巴西踢出局,欧洲的法国和德国分别击败南美乌拉圭和哥伦比亚,而西班牙亦击败克罗地亚成功晋级。





根据《FIFA 18》的预测,今届世界杯总决赛会是全欧洲球队的对垒。比利时以1 比2不敌法国,德国则以3 比1 将西班牙踢出局。

 

到了决赛,德国和法国两队在120 分钟互无纪录,结果需要以残酷的点球大战决胜负,最后法国以4 比3 夺冠。

 


微软Bing的预测刚开始



当我们在微软Bing上搜索“世界杯预测”时,就会获得2018年世界杯所有小组赛阶段比赛的整齐列表,Bing还会给出每场小组赛的赢家预测。目前Bing搜索引擎只对48场小组赛的比赛结果进行了预测,在第一场俄罗斯对战沙特阿拉伯的比赛中,Bing搜索引擎成功预测俄罗斯更有可能取胜。








2014年世界杯期间,微软预测引擎曾在世界杯淘汰赛阶段的预测中大获全胜,成功率达到100%。该预测引擎给出的结果是通过数据模型产生的,其综合考虑的因素包括:过往比赛结果、比赛时间、天气情况以及主场优势等。





除了这些比较严谨科学的技术派预测,本届世界杯我们还将看到一只毛茸茸的白猫阿喀琉斯,它将作为世界杯的官方预言官,续写“章鱼帝”保罗的预言神话。据悉,阿喀琉斯正在积极备战世界杯,每天要接受高强度的训练,熟悉32强队伍的情况。类比人工智能领域的机器学习,我们姑且称之为“猫咪学习”吧。事实上,如果少了这些动物预言家基于第六感的选择,世界杯也许会少了许多乐趣。


正如高盛集团所说:“我们使用最先进的统计方法仔细捕捉比赛的随机性,并且我们考虑了大量信息。但即使采用最奇妙的统计技术,预测仍然非常不确定。仅仅因为足球是一场难以预测的比赛,这当然也正是世界杯激动人心的原因所在。”



【外文参考资料】


1.https://motherboard.vice.com/en_us/arti cle/zm8898/2018-world-cup-winner-ai-prediction 

2.https://blog.goodaudience.com/predicting-fifa-world-cup-2018-using-machine-learning-dc07ad8dd576 

3.https://www.ghacks.net/2018/06/14/bings-world-cup-predictions-are-only-for-englishregions/

4.https://www.nytimes.com/2018/06/12/business/dealbook/world-cup-goldman-banks.html



— 完 —




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