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排名机制背后的数学机密

撰文:艾米·朗格维尔(Amy N. Langville)
卡尔·迈耶(Carl D. Meyer)

翻译:郭凯声

INTRODUCTION

在日常生活中,我们往往需要排名的结果帮助我们做出选择,如在考虑送子女到哪里读大学时会参考大学的排名。但其实任何排名和评分机制都有数学缺陷,不可不信,也不可全信。

日常生活中,需要我们做出决定的许多场合(如购物、上网、看电影,乃至送子女去读大学等),往往都会涉及评分和排名的问题。但你可曾想过,是什么人或什么因素在给出这些评分呢?评分是只反映了主观看法,还是另有什么因素在悄悄地起作用呢?

假设现在你是马克·扎克伯格(Mark Zuckerberg),在他的Facemash网站(Facebook的前身)给哈佛大学的女生评分、排名。最简单的办法自然是让大家为自己心仪的女生投票,而某位女生的得分就是她所获得的票数。

但投票的效果并不好,因为不同的人投的票,效力可能不一样。例如,那些不学无术的人投的票,在效力上通常就不如知识渊博的人投的票。拿Facemash来说,投票者的性别可能起相当重要的作用。

但给投票者规定某种权重往往是不可行的,特别是在投票者的身份不明的情况下。因此,你不妨试试美国大学橄榄球冠军联赛(Bowl Championship Series)为各个大学橄榄球队评分所使用的方法。如果把这种方法用在评选前10名的女生上,就应该这样操作:投票者为最心仪的女生打10分,为次心仪的女生打9分,依此类推。每位女生所获得的分数加起来,就是她的最后得分。

不过,大多数橄榄球迷希望,球队排名应该根据实际比赛的成绩来进行。事实上,由于来自球迷的强大压力,美国大学橄榄球赛的组织者在2012年4月宣布,他们正在考虑在2014赛季实行附加赛。扎克伯格出于直觉,敏锐地意识到一对一的比拼是更好的评分办法。他采取的方法是,直接把两名女生的照片放在一起,然后问:“哪个更漂亮?”这样,打分就很容易了。每次比拼,赢方得1分,输方得0分(如不分胜负,则双方各得0.5分)。

但是,如何把这种一对一比拼的分数转化为评分呢?酷爱国际象棋的美国物理学家阿帕德·埃洛(Arpad Elo)推理说,一种比较合理的办法是,随着比赛的进行,为每位选手确定一个平均成绩,这个成绩就是选手的初始评分。一旦评分,此后就只能根据选手的成绩高于或低于平均成绩的幅度,对评分进行相应的调整。后来,人们对埃洛的构想稍微做了一些改进——平均成绩由另一个相对性指标来代替,这个指标反映的是一位选手在与另一位选手对阵时的预期成绩。它所依据的逻辑是,两个选手在对阵之前,他们在评分上的差距应该让人想到,当他们真实较量时可能会出现什么结果。

除了足球和橄榄球以外,这个巧妙的评分方法也在游戏世界中获得了广泛应用。不过,在把它应用于各种场合时,都根据比赛的具体情况做了一些改动。我们仍然不能说,这就是最好的评分和排名方式,因为最好的方式其实是不存在的。早在1951年,美国数理经济学家肯尼思·阿罗(Kenneth Arrow)就已经证明,不可能存在一种能满足若干公平准则的最优排名机制。因此,争议仍会持续下去,这使评级与排名机构不停地根据各自的特殊需求,去调整并量身打造自己的评分与排名制度。 DKS8CMOQv7N46GSDmMGGXTTd2BV7QRirignJ53q6lNGvtOORxkvgFP+UxCH5tsKe

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