Олег Власов - Футболоматика - как благодаря математике «Барселона» выигрывает, Роналду забивает, а букмекеры зарабатывают состояния

Распределение Пуассона является нашим первым примером математической аналогии. Оно работает во многих контекстах. Оно работает для футбольных матчей, для лампочки и для смертей от удара лошади. Всякий раз, когда есть основания предположить, что события могут произойти неожиданно, в любое время и независимо от того, сколько событий уже произошло, следует ожидать распределения Пуассона.

Если отойти от футбола, современное использование распределения Пуассона в большинстве своем продолжает традицию, начало которой положил Борткевич. У статистиков, похоже, есть извращенное очарование смертью, травмами и несчастными случаями. Или, может быть, мы просто платим им за решение тех проблем, которые могут случиться с нами. Таким образом, нам не придется о них думать. Каковы бы ни были причины их интереса к неудачам, статистики обнаружили распределение Пуассона в автомобильных авариях, столкновениях с грузовиками, травмах головы, отказах двигателей в самолетах, банкротствах, самоубийствах, убийствах, несчастных случаях на работе и количестве опасных строительных объектов [7] Некоторые из этих примеров перечислены более подробно в Letkowski, J. 2012. Applications of the Poisson probability distribution. . Они даже обнаружили его в количестве войн с 1480 по 1940 год. И когда они заканчивают смертями и травмами, то ищут распределение Пуассона в опечатках, производственных дефектах, сбоях в сети, вирусных атаках на компьютеры и разводах. Будь то смерть или разрушение, невезение или ошибки – везде можно обнаружить одну и ту же закономерность.

В 2015 году Кристиан Томасетти, прикладной математик, и Берт Фогельштейн, доктор медицины, использовали статистическую аргументацию для доказательства того, что две трети случаев заболевания раком были вызваны «невезением» [8] Tomasetti, C. & Vogelstein, B. Variation in cancer risk among tissues can be explained by the number of stem cell divisions. – Science 347(6217), 2015. – p. 78–81. . Хотя некоторые виды рака могут быть связаны с выбором образа жизни (например, рак легких, вызванный курением), это еще не все. Более важная часть заключается в неизбежных клеточных делениях, которые происходят в наших телах. Каждый раз, когда клетка делится, существует малая вероятность генетической мутации, которая может вызвать рак. Кристиан и Берт обнаружили, что рак с большей вероятностью образуется в тех частях тела, где клетки делятся быстрее.

Это исследование вызвало некоторые споры. Если рак такой непредсказуемый, то почему мы должны тратить так много денег на исследование причин его появления? Чтобы оправдать использование термина «невезение» и лучше объяснить свои выводы, Кристиан и Берт провели аналогию с автомобильными авариями. Они сказали, что чем больше времени вы проводите в машине, тем больше вероятность того, что попадете в аварию. Стиль управления автомобилем влияет на вероятность, но время за рулем также очень важно.

Параллель с футболом работает так же хорошо, если не лучше. Вы можете думать о каждом делении клеток в вашем теле как об отдельной минуте футбольного матча. Когда ячейка делится, есть (очень) крошечный шанс случайной раковой мутации, так же как есть (гораздо больший) шанс пропустить гол в футбольном матче. Именно в этом смысле рак может считаться невезением. Иногда наша команда не пропускает ни одного мяча за игру; хотелось бы надеяться, что мы проживем нашу жизнь без того, чтобы заболеть раком. Хотя иногда мы проигрываем потому, что соперник был силен, никто не может отрицать, что удача играет важную роль в любом конкретном матче. Наше здоровье похоже на субботний день, когда вы наблюдаете за игрой с трибун – не все голы можно предотвратить.

Не все происходящее с нами сводится к случайности. Многие болезни можно предотвратить, если мы выберем здоровый образ жизни, а пропущенные голы часто случаются из-за плохой защиты. Но осознание того, что многое из происходящего с нами несет случайный характер, иногда может помочь смириться с вызовами, которые бросает нам жизнь. Не все в жизни можно предсказать.

Именно непредсказуемость футбольного матча от одной минуты к другой и создает распределение Пуассона по прошествии 90 минут. Мы знаем среднее количество голов, забитых в матче, но их время непредсказуемо. Как итог – некоторые результаты становятся намного более вероятными, чем другие. Парадокс здесь заключается в том, что эти итоги объясняются случайностью. Тот факт, что голы случаются произвольно во времени, делают возможным предсказание закономерности результатов. Эту идею очень сложно понять, но это правда. Факт случайности какого-либо события помогает нам объяснить это и предугадать, как часто оно будет происходить. Случайность позволяет нам делать всевозможные прогнозы о будущем.