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Risikopräferenzen bei den Entscheidungen zum vierten Down im Football

Ein tieferer Blick darauf, wie Trainer Entscheidungen bei vierten Downs treffen.

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Inhaltsverzeichnis

Fussball ist ein Spiel, das mit schwierigen Entscheidungen gefüllt ist, und einer der kritischsten Momente passiert beim vierten Versuch. Die Trainer müssen entscheiden, ob sie versuchen, weitere Yards für einen ersten Versuch zu gewinnen oder den Ball wegzukicken. Diese Entscheidung kann das Ergebnis des Spiels stark beeinflussen. Während viele Trainer diese Entscheidungen basierend auf ihrem Bauchgefühl oder ihren bisherigen Erfahrungen treffen, haben Forscher untersucht, wie diese Entscheidungen mit statistischen Modellen übereinstimmen, die darauf abzielen, die beste Aktion vorherzusagen.

Hintergrund zu vierten Versuchen

In der National Football League (NFL) hat jedes Team vier Versuche, die als "Downs" bekannt sind, um den Ball 10 Yards voranzubringen. Wenn ein Team beim vierten Versuch angekommen ist und diese 10 Yards nicht gewonnen hat, steht eine wichtige Entscheidung an. Sie können entweder "go for it" gehen, was bedeutet, dass sie versuchen, die benötigten Yards zu gewinnen, oder sie können sich entscheiden, den Ball zu kicken, entweder durch einen Field Goal-Versuch oder einen Punt. Die Wahl zwischen diesen Optionen ist entscheidend. "Go for it" könnte zu neuen Ballbesitzen führen, aber wenn der Versuch scheitert, gibt es dem gegnerischen Team eine gute Feldposition.

Historisch gesehen stimmen die Entscheidungen der Trainer in vierten Versuchen nicht immer mit dem überein, was statistische Modelle vorschlagen. Diese Modelle nutzen Daten, um den besten Handlungsweg basierend auf früheren Ergebnissen vorherzusagen. Ein seltsamer Disconnect besteht zwischen dem, wie Trainer handeln und dem, was die Modelle vorschlagen sollten.

Was treibt die Entscheidungen der Trainer an?

Um besser zu verstehen, warum Trainer bestimmte Entscheidungen treffen, schlagen Forscher einen neuen Rahmen vor. Sie untersuchen das Konzept der "Risikopräferenzen". Einfach gesagt, bezieht sich die Risikopräferenz darauf, wie viel Risiko ein Trainer bereit ist einzugehen. Einige Trainer sind vorsichtiger und entscheiden sich für sicherere Spielzüge, während andere bereit sind, für grössere Belohnungen zu gambeln.

Um diese Studie durchzuführen, analysierten die Forscher Spiel-für-Spiel-Daten von NFL-Spielen über mehrere Saisons. Sie glaubten, dass Trainer dazu tendieren, Entscheidungen zu treffen, die ihre Risikostufen widerspiegeln, auch wenn diese Entscheidungen nicht optimal erscheinen im Vergleich zu den Empfehlungen der statistischen Modelle. Sie gehen davon aus, dass die beobachteten Entscheidungen der Trainer für ihre Risikopräferenzen optimal sind, aber diese Präferenzen bleiben verborgen.

Analyse der Risikopräferenzen der Trainer

Anhand von Daten aus verschiedenen Spielen und Saisons untersuchten die Forscher, wie Trainer beim vierten Versuch abschnitten. Sie wollten herausfinden, welche riskanten Entscheidungen mit dem Ergebnis und den Dynamiken dieser Spielzüge in Einklang standen. Indem sie betrachteten, wie Trainer auf verschiedene Szenarien reagieren und welche Auswirkungen ihre Entscheidungen haben, konnten die Forscher ihre Risikopräferenzen schätzen.

Eine Möglichkeit, diese Ergebnisse darzustellen, sind grafische Modelle, die die Häufigkeit von Entscheidungen in verschiedenen Situationen zeigen. Die Aktionen der Trainer könnten je nach verschiedenen Faktoren, wie der Yard-Linie auf dem Feld und der Anzahl der benötigten Yards für einen ersten Versuch, abgebildet werden. Die Visualisierung der Daten hilft, Muster zu erkennen, die darauf hinweisen, ob Trainer eher risikoscheu oder risikofreudig sind im Vergleich zu den erwarteten Entscheidungen, die von den Modellen vorgeschlagen werden.

Verhalten der Trainer bei vierten Versuchen

Nach der Sammlung und Analyse der Daten beobachteten die Forscher, dass Trainer dazu tendieren, konservativ zu handeln, insbesondere bei Entscheidungen in ihrer Spielfeldhälfte. Das bedeutet, dass sie weniger wahrscheinlich "go for it" gehen, wenn sie näher daran sind zu punkten, aber risikofreudiger sind, wenn sie sich in der gegnerischen Hälfte befinden. Im Wesentlichen fand die Studie heraus, dass die Entscheidungen der Trainer ihre Einstellungen zum Risiko widerspiegeln und dass sich diese Entscheidungen im Laufe der Zeit entwickelt haben.

Als mehr Daten gesammelt wurden, deuteten die Trends über die Saisons darauf hin, dass Trainer im Laufe der Jahre etwas risikofreudiger geworden sind, insbesondere in der Hälfte des Gegners. Obwohl das allgemeine Verhalten etwas vorsichtig blieb, gab es eine spürbare Verschiebung hin zu aggressiveren Spielzügen, während die Teams ihre Situationen unterschiedlich einschätzten.

Vergleich der Trainer mit statistischen Modellen

Die Studie verglich die beobachteten Entscheidungen der Trainer mit den Empfehlungen der statistischen Modelle, bekannt als "der 4th Down Bot." Dieses Modell berechnet Risiken und schlägt Aktionen basierend auf der Gewinnwahrscheinlichkeit und dem Spielsituationskontext vor. Im Laufe der Zeit wurde klar, dass die Aktionen der Trainer im Durchschnitt weniger riskant waren als das, was die Modelle vorschlugen.

Diese Diskrepanz kann teilweise erklärt werden durch die Art und Weise, wie Trainer das Spiel angehen. Diejenigen, die risikoscheu sind, könnten sich unter Druck gesetzt fühlen, kurzfristigen Erfolg über die optimalen langfristigen Strategien zu priorisieren, die von den Modellen vorgeschlagen werden. Bei der Analyse spezifischer Situationen zeigte die Studie, wie viel vorsichtiger Trainer in ihrer Spielfeldhälfte sind. In entscheidenden Momenten beeinflusst die Risikobereitschaft auf dem Feld nicht nur die individuellen Ergebnisse, sondern auch die Gesamtleistung des Teams.

Verständnis der Präferenzen der Trainer

Um die Risikopräferenzen der Trainer zu schätzen, verwendeten die Forscher fortschrittliche statistische Methoden. Sie gingen davon aus, dass Trainer versuchen, ihre Entscheidungen zu optimieren, auch wenn sie dies nicht strikt nach den Modellen tun. Der Prozess beinhaltete die Modellierung des Entscheidungsverhaltens in Bezug auf den zukünftigen Wert, was zeigt, dass Trainer unmittelbare Ergebnisse priorisieren, anstatt langfristige Vorteile zu projizieren.

Durch die Schätzung dessen, was als die "ideale" oder modellbasierte Entscheidung angesehen werden könnte, können die Forscher diese Vorschläge mit dem vergleichen, was Trainer tatsächlich während der Spiele entschieden haben. Dies ermöglicht ein besseres Verständnis dafür, wie verschiedene Trainer in unterschiedlichen Situationen agieren und wie ihre Risikoprofile aus diesen Handlungen abgeleitet werden können.

Die Rolle des Risikos bei der Entscheidungsfindung

Durch die Analyse wurde deutlich, dass das Risiko, das ein Trainer eingeht, mit dem Kontext des Spiels korreliert. Trainer zeigen eine grössere Bereitschaft, Chancen zu nutzen, wenn sie sich weiter im Territorium des Gegners befinden, wo die potenziellen Belohnungen unmittelbarer sind. Im Gegensatz dazu spiegeln Entscheidungen in ihrem Territorium Vorsicht wider, was oft in der Entscheidung resultiert, zu punten oder Field Goals zu versuchen, was einen konservativeren Ansatz impliziert.

Interessanterweise kann dieses Verhalten zu unterschiedlichen Ergebnissen in den Spielen führen. Trainer, die übermässig risikoscheu sind, könnten Chancen auf grössere Belohnungen verpassen, die vorteilhaft gewesen wären, wenn sie in bestimmten Situationen risikofreudiger gewesen wären. Die Analyse legt auch nahe, dass bestimmte Trainer konsequent Risiken eingehen, während andere mehr Vorsicht zeigen, was die Idee verstärkt, dass die Teamkultur und die Denkweise des Trainers die Entscheidungen in kritischen Momenten des Spiels erheblich beeinflussen.

Die Entwicklung der Risikobereitschaft

Über mehrere Jahre Daten beobachteten die Forscher einen Anstieg der allgemeinen Risikobereitschaft unter den Trainern. Diese Veränderung deutet auf eine sich entwickelnde Denkweise innerhalb der Liga hin, die wahrscheinlich durch die wachsende Akzeptanz von Analytik und statistischen Modellen beeinflusst wurde. Mit einem tieferen Verständnis des Spiels könnten Trainer selbstbewusster in ihren Entscheidungsfähigkeiten werden und die potenziellen Vorteile riskanter Spielzüge positiver abwägen.

Der Anstieg der Risikobereitschaft bedeutet nicht, dass die Trainer leichtsinnig wurden; vielmehr zeigt es ein nuancierteres Verständnis von Risiko. Trainer scheinen ihre Strategien im Laufe der Zeit anzupassen und kombinieren traditionelle Taktiken mit modernen analytischen Techniken, um die Komplexität der Spielsituationen zu navigieren.

Faktoren, die Entscheidungen beeinflussen

Mehrere Faktoren tragen dazu bei, wie Trainer Entscheidungen bei vierten Versuchen treffen. Äussere Druckfaktoren, wie der Punktestand des Teams, die verbleibende Zeit und der Gesamtkontext des Spiels, beeinflussen erheblich, was zunächst nach einer einfachen Entscheidung aussehen mag. Jede Entscheidung muss nicht nur für ihr unmittelbares Ergebnis, sondern auch für ihre umfassenderen Auswirkungen auf Momentum und Moral berücksichtigt werden.

Bei der Untersuchung spezifischer Fälle fanden Forscher heraus, dass Trainer mit offensiv ausgerichteten Teams oder solche, die Analytik angenommen haben, eher bereit sind, Risiken einzugehen. Sie fürchten sich weniger davor, bei vierten Versuchen Fehler zu machen, weil sie das Vertrauen in die Fähigkeiten ihres Teams und die Daten, die ihre Entscheidungen unterstützen, haben. Im Gegensatz dazu sind Trainer mit etablierten konservativen Strategien weniger geneigt, ihren Ansatz zu ändern, selbst wenn sie mit Daten konfrontiert werden, die einen aggressiveren Stil unterstützen.

Einbeziehung von Teamdynamik und Strategie

Das Verständnis der Entscheidungen der Trainer umfasst mehr als nur die Betrachtung einzelner Spielzüge; es erfordert einen umfassenden Blick auf die Teamdynamik. Effektives Teamwork und Kommunikation spielen eine entscheidende Rolle im Entscheidungsprozess. Trainer müssen bedenken, was ihre Spieler unter Druck realistisch erreichen können, und ihre Strategien entsprechend anpassen.

Darüber hinaus kann die Teamidentität die Entscheidungsweise eines Trainers erheblich beeinflussen. Teams, die für hochpunkteträchtige Offensiven bekannt sind, könnten ein Umfeld schaffen, in dem Trainer sich eher ermutigt fühlen, Risiken einzugehen. Andererseits können Teams mit einer defensiven Denkweise dazu führen, dass Trainer sicherere Spielzüge wählen.

Zukünftige Forschungsrichtungen

Während die Analyse wesentliche Einblicke in die Art und Weise, wie Risikopräferenzen Entscheidungen beeinflussen, bietet, gibt es noch viel mehr zu erkunden. Zukünftige Forschungen könnten sich auf einzelne Trainer und ihre einzigartigen Stile über mehrere Saisons konzentrieren, um ein tieferes Verständnis dafür zu gewinnen, wie persönliche Ansätze die Entscheidungsfindung beeinflussen.

Darüber hinaus könnte die Erweiterung der gesammelten Daten um mehr Variablen – wie Spielerleistungen und Verletzungen – einen reicheren Datensatz schaffen, der die Analyse verbessert. Die Einbeziehung solcher Daten kann ein nuancierteres Verständnis der Entscheidungsfindung in Echtzeitszenarien bieten.

Durch die Untersuchung weiterer Faktoren, die die Entscheidungsfindung beeinflussen, können Forscher ihr Verständnis darüber vertiefen, wie Trainer komplexe Spielsituationen navigieren, und letztlich ein klareres Bild der Strategien bieten, die in der gesamten Liga verwendet werden.

Fazit

Die Untersuchung der Risikopräferenzen im Fussball, insbesondere im Hinblick auf Entscheidungen bei vierten Versuchen, zeigt das komplexe Zusammenspiel zwischen Instinkt, Daten und Spielsituation. Trainer reagieren nicht nur, sondern gestalten aktiv ihre Strategien basierend auf einem Verständnis von Risiko, das sich mit der Zeit und Erfahrung entwickelt. Indem die Entscheidungen der Trainer untersucht werden, gewinnen Forscher Einblicke, die den Teams helfen könnten, ihre Ansätze zu verfeinern und ihre Entscheidungsprozesse in kritischen Momenten des Spiels zu verbessern.

Durch fortlaufende Analyse und Erkundung können sowohl Trainer als auch Analysten weiterhin mit den Risikopräferenzen im dynamischen Umfeld des Fussballs arbeiten und verstehen, um in zukünftigen Spielen smartere, informierte Strategien zu entwickeln.

Originalquelle

Titel: Learning Risk Preferences in Markov Decision Processes: an Application to the Fourth Down Decision in the National Football League

Zusammenfassung: For decades, National Football League (NFL) coaches' observed fourth down decisions have been largely inconsistent with prescriptions based on statistical models. In this paper, we develop a framework to explain this discrepancy using an inverse optimization approach. We model the fourth down decision and the subsequent sequence of plays in a game as a Markov decision process (MDP), the dynamics of which we estimate from NFL play-by-play data from the 2014 through 2022 seasons. We assume that coaches' observed decisions are optimal but that the risk preferences governing their decisions are unknown. This yields an inverse decision problem for which the optimality criterion, or risk measure, of the MDP is the estimand. Using the quantile function to parameterize risk, we estimate which quantile-optimal policy yields the coaches' observed decisions as minimally suboptimal. In general, we find that coaches' fourth-down behavior is consistent with optimizing low quantiles of the next-state value distribution, which corresponds to conservative risk preferences. We also find that coaches exhibit higher risk tolerances when making decisions in the opponent's half of the field as opposed to their own half, and that league average fourth down risk tolerances have increased over time.

Autoren: Nathan Sandholtz, Lucas Wu, Martin Puterman, Timothy C. Y. Chan

Letzte Aktualisierung: 2024-08-15 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2309.00756

Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.00756

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

Vielen Dank an arxiv für die Nutzung seiner Open-Access-Interoperabilität.

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