國立高雄大學統計學研究所
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主題:統計可信嗎?(二)
發表者:黃文璋 Email:huangwj@nuk.edu.tw 日期:2016/11/27 下午 04:08:16

2 預測不易

早上臨離開家前,遲疑一下,最近偶而會下雨,今天需要帶傘嗎?嗯!到門外看看天候。如何預測?慣有的作法是,抬頭望天,依過去相似天氣狀況的日子中,下雨的比率,當做今天下雨可能性的估計。若想可靠一點,則可查看氣象局的天氣預測。不論那種預測方式,大抵都是基於統計。統計為執行預測之一重要工具。但不要說我們個人的簡易預測法,不時會犯錯,擁有很多儀器及專家的氣象局,對天氣的預測,也常因不準確,而備受各方指責。事實上,丹麥的波耳(Niels Bohr1885-1962),早就說:

預測很難,尤其關於未來。

波耳是量子論泰斗,1922年的諾貝爾物理獎得主。事後諸葛容易,很多人皆可分析的頭頭是道。至於事先,能斬釘截鐵預測的人就少了,多半會有所保留。對於隨機現象,預測有誤,向來難以避免。說不準其實是正常的,但若不了解誤差之意義,常會因此不相信統計,甚至以為統計不過是謊言。

投擲一出現正面機率為0.7的銅板,正面或反面?要你預測。正反面出現機率之比為0.70.3,相當懸殊,二話不說,顯然要選正面。雖然是合理的選擇,但10次大約將錯3次,遠非萬無一失。如果改為投擲一出現正面機率為0.6的銅板呢?正面仍佔相當優勢,出現的機率比反面多了0.2,顯然仍該預測會出現正面。但10次就是將錯4次左右。銅板不會作假,原本較不易出現的一面,也不會因受到激勵,士氣大振,而提高出現的機率。雖如此穩定,但任你是什麼專家都沒用,只要持續投擲,便難以每次皆預測正確。以出現正面機率為0.6的銅板為例,假設各次投擲的結果為獨立,則n次皆出現正面的機率為0.6n。此值隨著n之增大,而漸減至0。因此誰敢保證每次都能講對?波耳說“預測很難”,對隨機現象,絕非虛言。只是有時我們的確看到,有人連續多次預測正確,那又是怎麼回事?

仍以出現正面機率為0.6的銅板為例,連續10次皆預測正確的機率0.6100.006,機率是不太大。但只要預測的人夠多,如有200人同時在預測,則有人辦到,便不算稀奇。另一方面,假設有人不信邪,次次選反面,則只要如此挑戰機率的人夠多,像是有10,000位,其中出現連續10次皆預測正確(機率為0.4100.0001,相當小)者,也不必太訝異。小機率事件雖不易發生,一旦碰上大樣本,其發生便不見得仍屬罕見了。就如樂透彩中頭獎機率雖極低,仍會有幸運兒產生一樣。

美國美利堅大學(American University)的歷史教授李奇曼(Allan Lichtman1947-)2016年的大選前,預測川普將獲勝。這是2016924日,很多媒體刊登的一則新聞。文中還說,李奇曼過去正確預測19842012年,美國8次總統的選舉結果。當時夾在眾多對川普嗤之以鼻的報導中,此訊息可能沒太多人在意。選後這則“未卜先知”的新聞又被拿出來,如今李奇曼累計9次預測正確了。只是先不必過度推崇,以美國之大,不知有多少人關心選舉,且次次預測,其中有人正確預測9次,其發生差不多可視為必然。李奇曼信心十足,並不不見好即收,選後仍繼續預測。他說川普將會被共和黨主導的國會彈劾,總統一職則由副總統潘斯(Mike Pence1959-)接任。這是一很大膽的預測,日後我們將會看到李奇曼是否真的是“神算子”。

預測主要針對未來,一般若有一量,即使此量並不隨機,而是一定值,則只要不知道該量究竟為何者,便皆可估計。假設有一袋子,其中裝有許多各色的球,想知道袋中紅球所佔比例。此比例是固定的,由於不擬將球全倒出來數,遂採取估計法。如何估計?先將袋中的球攪和均勻,然後自袋中隨機地取出n個球,每次取出後不放回。則只要n夠大,且取出的球數也不算少,以取出的球裡,紅球的比例,做為全袋中,紅球比例之估計,是一常見的方法。當然攪和均勻,及隨機取球是必要的。只要此二步驟能達成,通常所得的估計值,便不至於太偏差。但若想以此方法,估計魚池中,某種魚所佔的比例,則直觀上,誤差將會較大。因魚有習性,且會游動,想將池中的魚攪和均勻,或隨機取魚,都不是很容易。連數量為固定之池中魚數,都已不容易較有效的估計,如果要預測選舉結果,將更不易準確。因人不見得會說出真正想法、會改變想法,且不同的人之想法及行為的差異可能很大。

選舉的預測雖無常勝軍,但比較起來,球賽之變化似乎更大,出人意料的結果多至不可勝數。NBA(National Basketball Association之縮寫),是北美男子職業籃球組織。NBA分東區及西區兩聯盟,每聯盟各有15支球隊,總共30隊。每年的例行賽,每隊皆要打82場。例行賽每年的比賽,多達1,230場。場次一多,就會有各種“有趣”的事件發生。金州勇士隊(Golden State Warriors,“金州”是加州的別名)的控球後衛柯瑞(Stephen Curry1988-),在2015-16的例行賽裡,一人便投進402顆三分球,創下NBA個人於單季例行賽中,投進最多三分球的紀錄。這位擅投三分球的好手,在2016-17的例行賽,於114日的比賽,三分球100中,連續157場投進三分球的紀錄就此中斷。柯瑞的球技衰退了嗎?非也!緊接著在下一場(117),柯瑞投進13顆三分球,創下有史以來個人單場最高的紀錄。連續兩場都創下紀錄,一優一劣。隨機現象就是如此,不必懷疑柯瑞打假球。

FiveThirtyEight,亦稱作538,此網站於200837日,由西爾弗(Nate Silver1978-)所創。網站名稱源自於美國大選的“選舉人團”(electoral college)中,選舉人(elector)共有538位。自20108月起,此網站隸屬紐約時報(The New York Times)。又自20137月起,網站被ESPN收購。ESPN (Entertainment and Sports Programming Network之縮寫),是美國一24小時播放,以娛樂與體育節目為主的有線電視網。為何知名媒體,爭相將538網站納入麾下?此網站,以精準預測20082012年的美國大選結果而出名。媒體當然樂意與如此聲譽卓著的網站結合。今日該網站所公佈的預測,涵蓋民意調查分析、政治、經濟、科學、流行文化,與體育等,並不侷限在選舉。

NBA每年依例行賽成績,東區和西區,各有8隊能進入季後賽。季後賽先在兩聯盟裡,各自強弱抓隊廝殺,採74勝淘汰制。3輪後,兩區的冠軍產生,再爭奪年度總冠軍,仍採74勝制。闖過4關,共贏16場,便能登上各隊夢寐以求的年度總冠軍寶座。2015-16 NBA的例行賽,自20151027(美國時間)開始,直至2016413日止,之後便進行季後賽。東西區的冠軍,分別是克里夫蘭騎士隊(Cleveland Cavaliers),及勇士隊。勇士隊獲西區冠軍,跌破很多人的眼鏡。因他們是在13落後下,連贏3場,取得爭奪總冠軍的機會。而西區冠軍賽,之前從未有由13瀕臨淘汰邊緣下,逆轉成功之例。總冠軍賽於62日開打,至619日產生盟主。

2015-16球季,538網站,自20151027日起,至2016613日止,每周1次對各支球球,預測進入季後賽的機率,及得總冠軍的機率(季後賽開始後,414日多做了1)。全年所做的35次預測中,奪冠機率,除一開始的兩次,騎士隊領先勇士隊,及兩次兩隊平手外,其餘31次,皆看好勇士隊。球季中有很長一段時間,兩隊奪冠機率之預測,差異還蠻大的。最後一次是95%5%,騎士隊完全被看衰。沒辦法,騎士隊那時處於13落後的“絕境”,大部的人都覺得大勢底定了,認為例行賽勝率最高的勇士隊,畢竟技高一籌。結果騎士隊只管專心打球,絲毫不理會那僅僅5%的奪冠機率。一場、兩場、三場,逆襲成功!成為NBA冠軍爭霸賽,歷來第一支從13負奮起,最後成功封王的球隊。NBA分區冠軍賽,及總冠軍賽,在同一球季內,各發生一次“不可能”的事件,寧非咄咄怪事?球賽的預測,看起來更容易陰溝裡翻船。

比較起來,選舉的預測,似乎尚非那麼難以掌握。

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