由牛津大学、帝国理工大学的算法团队生成的一个双重泊松分布模型

adminadmin 02-28 117 阅读 0 评论

  卡塔尔世界杯

  本届世界杯冠军将花落谁家?人工智能(AI)神预测意大利队为欧洲杯冠军,最后意大利队在决赛中击败英格兰队,最终夺得桂冠。这次AI又预测了世界杯冠军,这次还会预测得准吗?

  今年5月发表于PLOS ONE杂志的文章,研究人员用人工智能算法来预测欧洲杯结果。研究采集了大量数据,分析两个因素对结果的影响,一个是球队的进攻能力,一个是球队的防守弱点。用A队的进攻能力(OA)乘以B队的防守弱点(VB)(OA×VB),最后形成人工智能算法,来和实际的结果进行对比。

  当时,欧洲举行了预测大赛,由牛津大学、帝国理工大学的算法团队生成的一个双重泊松分布模型。该模型由法国数学家建立,主要研究在公共汽车站每天有多少人乘坐公共汽车,记录下数据后,预测明天会有多少人来等候公共汽车。研究者将该模型应用于预测欧洲杯冠军。

  AI算法思路:首先,采集数据并剔除干扰因素,计算A队进攻能力乘以B队防守弱点的结果(OA×VB),得出进球得分。再将预测结果与实际结果进行比较,计算出影响最终成绩的因素,最后预测欧洲杯的结果。

  研究者将欧洲杯所有参赛球队,按进攻能力进行排序(图1),从高到低分别为:比利时队、英格兰队、西班牙队、德国队、荷兰队、葡萄牙队、意大利队、丹麦队、瑞士队……再按防守弱点进行排序(图2)。

  图1 按进攻能力进行排序

  图2 按防守弱点进行排序

  综合这些因素可以得出,目标进球成功和目标进球失败的状态如下:

  图3 预测目标进球成功

  图4 预测目标进球失败

  通过双重泊松分布模型得出的预测曲线:

  图5 重新生成的均匀随机变量分位数图

  将算法预测的结果与最终结果进行比较,两者吻合度非常高。算法预测的欧洲杯比赛结果,获得冠军概率最大的是意大利队,第二是英格兰队,第三是比利时队,第四是西班牙队,第五是葡萄牙队,第六是荷兰队,第七是丹麦队(图6)。

  图6 模型预测的球队排名

  真实比赛结果:冠军是意大利队,亚军是英国队,进入半决赛的有丹麦队、西班牙队(图7)。预测结果非常精准,只是有些强队相遇后,稍弱的球队就被淘汰了。所以,用人工智能算法,非常精准地预测了欧洲杯比赛结果。

  图7 2021欧洲杯比赛结果

  在发表于《自然》杂志的另一篇文章中,研究团队对世界杯比赛结果进行了预测(图8)。

  国际足联对主要足球强队的排名是:巴西、比利时、阿根廷、法国、英国、意大利、西班牙、荷兰、葡萄牙、丹麦、德国、克罗地亚、墨西哥……

  模型预测的世界杯比赛结果排名是:比利时(获胜概率13.88%)、巴西(13.51%)、法国(12.11%)、阿根廷、荷兰、德国、西班牙、瑞士、葡萄牙……

  图8 国际足联排名和模型预测排名对比

  世界杯才刚刚开始,现在还不知道谁会赢得世界杯冠军,是根据国际足联的排名预测世界杯冠军更准确,还是人工智能算法预测的结果更准确?人工智能成功预测了欧洲杯结果,那么对于世界杯,最后的结果如何呢?让我们拭目以待。

  参考文献:

  1.Penn MJ, Donnelly CA (2022) Analysis of a double Poisson model for predicting football results in Euro 2020. PLoS ONE 17(5): e0268511. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0268511

由牛津大学、帝国理工大学的算法团队生成的一个双重泊松分布模型

由牛津大学、帝国理工大学的算法团队生成的一个双重泊松分布模型

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