AI預測世足:人工智慧算得出賠率九十倍嗎?

Photo by Sacha Styles on Unsplash

作者|陳明佑

「——零比二!」

「——梅西掰掰Q____Q」

「——冰島那個進球慶祝到底怎麼回事XDDDD」

近日的臉書河道上不是驚呼連連就是哀鴻遍野。無論你是個心血來潮會看看轉播的一日球迷,或者你是個不看足球賽會死的忠實足球狂粉,從各大媒體與社群網站上的討論熱度之中,你一定都能感受到當下宛如全球嘉年華般的世足賽氛圍。

就在我寫作本文之際,世足賽已經進入八強捉對廝殺的時刻,許多眾人看好的隊伍卻出乎意料地,已不幸鎩羽而歸。其中最讓人震驚的結果,大概是世足賽歷史上戰績數一數二輝煌,同時作為上屆冠軍的德國隊,本次竟沒能進入十六強。這個結果究竟有多讓人意外,或者可從運動彩券的賠率看出,九十倍,也就是說,如果你在賽前以兩百元押德國輸球(當然還要猜中比數,零比二),彩券公司必須給你一萬八千元——重要的不是金額,而是,這幾乎說明了,沒人相信德國隊會在這場對上南韓的戰役中黯然落敗。

有趣的是,早在本次世足賽之前,已經有多個團隊的人工智慧,依據不同方法對賽事結果做出了各自的預測,從十六強賽事結果到誰獲得最終勝利,都有詳盡的機率預測。其中,有個人工智慧甚至是四個月前曾經精準(號稱94%準確率)預測過上屆奧斯卡獎的。人類的預測失敗,那麼機器的預測有可能成功嗎?這些機器之間,又是誰的預測能力略勝一籌?底下將帶你一覽兩個AI的神秘身世與獨特能力。

●參賽者一:運用集體智慧的Swarm A.I.

Swarm A.I.是由美國公司Unanimous A.I.開發的人工智慧,先前曾經正確預測時代雜誌年度人物,也曾高度準確地計算出奧斯卡獎項得主,甚至完美預測一場超級盃賽事的比數,可說戰功彪炳。

Swarm A.I.在字面上表示「群體人工智慧」。根據研究團隊的說法,Swarm A.I.的基本概念,來自動物界的集體智慧(Collective Intelligence)現象。在螞蟻、蜜蜂、鳥類等群體身上,我們能觀察到,即使牠們之中每個個體都沒有足夠能力做出複雜決策,然而通過整個群體合作來完成工作的話,最終就能使牠們變得像是擁有單一思維、高度智慧的個體,能夠達成極度複雜的任務。

所以,Swarm也是一個仰賴群體做出決策的系統。群體是什麼群體?當Swarm A.I.要針對一系列事件進行預測時,Swarm A.I.的團隊會負責找到該領域的專業人士們(比如說超級盃預測時找的是40位資深球迷),由他們每人提出各自的意見,再經由人工智慧演算法整合出一份最終預測結果。在本次世足賽中,Swarm A.I.團隊和英國公司Colossus合作,由該公司提供足球領域的幾位專家,再經由一套演算法整合每個專家的意見,形成一個「大腦們的大腦(a brain of brains)」。

對於本屆世足賽事,Swarm A.I.的預測則有幾個重點:德國將擊敗巴西,衛冕世足賽冠軍、西班牙和法國將在季軍賽交鋒並獲勝、上屆亞軍阿根廷本次將無緣四強。

當然,很特別的是,這並不是一個純由機器做出的預測,要不要把它視為人工智慧,恐怕有很大的爭論空間,畢竟這樣的預測結果,本質上仍是由人類討論的,這不就是人類會議或人類社會的概念嗎?

●參賽者二:跑了十萬次模擬的新·隨機森林演算法

第二位預測者是由成員來自德國、比利時等地的跨國團隊開發的人工智慧。為了找到真正有預測能力的模型,他們先分析、比較了三種傳統常用的模型:蒲瓦松回歸(Poisson Regression)、隨機森林(Random Forest)、排序法(Ranking Method),仔細評估它們的預測表現與使用時機,最後才提出了一種新的、混合了隨機森林和排序法的演算法。

隨機森林是近年相當熱門的機器學習演算法,之所以稱作「隨機森林」,「森林」是指它運用多個決策樹,「隨機」則指出它的每個決策樹選擇的是不同的變數集合。進一步說明,一般的決策樹模型是利用統計資料,透過評估資料中各項變數對結果的影響,進而生成一個分類器,可以用來計算任意一種結果會不會出現。然而,由統計數據訓練出來的模型都可能遭遇過適問題。過適,就結果上來說,可以簡單想成是機器被訓練得「太像是這份統計數據」,也就是說,因爲太符合過去數據而失去了預測其它未發生過的情況的能力。隨機森林正是為了解決決策樹可能過適的問題而誕生,它會產生多棵決策樹,每棵決策樹在產生時會選擇資料中的不同變數集合,然後各自做出預測,最後,統計不同決策樹的預測結果就能計算出一種情況發生的機率。因為有多棵樹的參與,最終結果除了不容易產生過適,也更不易產生偏見。而排序法指的是運用各種排序數據推斷各隊實力,這些數據可以是FIFA,乃至於各家博彩公司對各隊伍的排序。

如果要結合這兩種方法,團隊會將排序法產生的數據加入隨機森林模型,在研究中,他們發現這個新的模型至少對於前四屆世足賽都有最好的預測效力。運用這個演算法預測世足賽,他們將能模擬本次世足賽中任何對戰組合,於是,他們跑了十萬次模擬,得出了巴西奪冠希望最高的結果,德國則以2%機率緊追在後。另外,如果單看隊伍勝率不考慮賽程(因為對戰組合也會影響排名),則以西班牙勝率最高。

●人工智慧預測戰,戰況如何?

很不幸地,其實兩個人工智慧似乎都沒有太好的表現,畢竟德國今年是無望冠軍了。不過,Swarm預測的分組積分賽結果,在幾個組別上完美吻合,十六強也中了十三強。隨機森林算法預測的結果,十六強更是中了十五強。況且,人們對賽況的預期恐怕也不比人工智慧準確到哪裡,德國隊無緣進入十六強果然是沒人想得到啊!

另外,投資管理公司Golden Sachs的A.I.也有對世足賽做出預測,預測指出,在決賽中將由世足賽史上戰績最輝煌的巴西對上德國,然後巴西有望獲得隊史第六座世界冠軍,地主隊俄羅斯則將在分組階段即被淘汰。比較特別的是,如果單看隊伍勝率,法國隊則高居第二。然而,它們除了一樣沒能料到德國的提前出局,對於俄羅斯的情況也是預測失敗——誰也沒想到的是,連A.I.都看衰的地主隊俄羅斯,竟在睽違數十年後重新進入八強。

即使到了未來,科技與社會大幅變化,大概觀看強者交鋒的運動競技還是會使我們熱血沸騰吧,畢竟運動賽事永遠勝負難測,少有如此迷人的事物。

接下來一週將會迎來最終決賽,7月15日,本屆世足賽冠軍就會誕生。本文介紹的兩組A.I.,各自都預測了決賽的結果(雖然情況似乎不太樂觀),分別是德國隊、巴西隊將有望奪冠,至於結果究竟準不準確,就交由讀者你來驗證了!

 

註解:

  1. 「賠率」:每間博彩公司各自會對一場賽事的某個結果(比如說,最終比數2比1),訂出一個賠率,是將要付給投注者的錢和投注者付出的錢的比值,賠率越高,就表示博彩公司認為出現這個結果的機率極低,所以願意給出較多的彩金,簡言之,賠率越高,代表著人們認為該情況發生機率極低。
  2. 賽況可參見:https://www.fifa.com/worldcup/?cid=go_box
  3. 「集體智慧」:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%86%E9%AB%94%E6%99%BA%E6%85%A7
  4. Swarm A.I.預測上屆奧斯卡的結果,可參考:https://unanimous.ai/ai-wins-oscars/
  5. Swarm A.I. 預測超級盃比數並且命中的故事,可參考:https://unanimous.ai/unanimous-predicts-super-bowl-score-perfectly/
  6. 「過適」:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%81%8E%E9%81%A9
  7. 就在本文寫作將完成時,巴西已經被淘汰,宣告本屆世足賽的人工智慧們提前退場。

 

參考資料:

  1. 有關Swarm A.I.對本次世足的預測,參考:https://unanimous.ai/world-cup/
  2. Swarm A.I.相關報導1(世足賽):https://www.inverse.com/article/45908-the-2018-world-cup-group-stage-round-of-16-and-winner-predicted-by-a-i
  3. Swarm A.I. 相關報導2(奧斯卡獎):https://www.inc.com/kevin-j-ryan/unanimous-ai-swarm-intelligence-makes-startlingly-accurate-predictions.html
  4. 有關隨機森林演算法模型,原論文:”Prediction of the FIFA World Cup 2018 – A random forest approach with an emphasis on estimated team ability parameters”, Andreas Groll et al., 2018, https://arxiv.org/pdf/1806.03208.pdf
  5. 隨機森林演算法的預測結果,參考:https://www.technologyreview.com/s/611397/machine-learning-predicts-world-cup-winner/
  6. 博彩公司共識模型,原論文:”Probabilistic Forecasts for the 2018 FIFA World Cup Based on the Bookmaker Consensus Model”, Achim Zeileis et al., 2018, https://www2.uibk.ac.at/downloads/c4041030/wpaper/2018-09.pdf
  7. 有關Golden Sachs公司所做的預測,參考:http://www.goldmansachs.com/our-thinking/pages/world-cup-2018/

 

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