Спустя два года после окончания своих изысканий в Монте-Карло Карл Пирсон познакомился с джентльменом по имени Фрэнсис Гальтон. Приходясь кузеном Чарльзу Дарвину, Гальтон разделял семейную страсть к науке, приключениям и бакенбардам. Однако, как вскоре заметил Пирсон, кое в чем он сильно отличался от своего знаменитого родственника.
Разрабатывая теорию эволюции, Дарвин потратил немало времени на определение содержания новой научной области, и многие из предложенных им терминов и направлений исследования до сих пор не потеряли своей актуальности. Но если Дарвин был архитектором, то Гальтон – разведчиком. Как и Пуанкаре, он любил выдвинуть свежую идею, но вскоре увлекался совсем другой. «Он никогда не оглядывался на тех, кто шел за ним, – вспоминал Пирсон. – Он указывал новые пути биологам, антропологам, психологам, метеорологам и экономистам, предоставляя им самим решать, стоит по ним идти или нет».
Интересовался Гальтон и статистикой. В ней он видел ключ к пониманию биологических процессов наследования – этот предмет интересовал его на протяжении многих лет. Гальтон привлекал к своим исследованиям людей, порой далеких от науки. В 1875 году он вручил семерым своим друзьям семена душистого горошка с просьбой вырастить из них растения, собрать с них семена и вернуть ему. Одни получили тяжелые семена, другие – легкие. Гальтон хотел знать, как вес семян-родителей влияет на вес семян в потомстве.
Сравнивая полученные результаты, Гальтон заметил, что потомки «больших родителей» меньше их по размеру, а потомки «маленьких родителей» – больше. Гальтон назвал это явление «регрессией к среднему». Вскоре он заметил ту же закономерность у людей, рассматривая соотношение роста родителей и детей.
Конечно, внешность ребенка – результат воздействия многих факторов. Некоторые из них изучены, другие – нет. Гальтон понимал, что в точности проследить роль каждого фактора невозможно, но при помощи регрессионного анализа он надеялся выяснить, какие факторы имеют большее значение, чем другие. Например, он заметил, что, хотя родительские признаки играют очень важную роль, некоторые черты могут «перескакивать» через поколение, переходя к детям от бабушек и дедушек и даже прабабушек и прадедушек. Гальтон полагал, что каждый предок вносит в наследственные признаки ребенка свою долю, и очень обрадовался, когда коннозаводчик из Питтсбурга, штат Массачусетс, опубликовал таблицу, иллюстрирующую процесс, который Гальтон пытался описать. Коневод А. Дж. Местон представил ребенка в виде квадрата, разделенного на меньшие квадраты, чтобы схематично изобразить вклад каждого предка: чем больше квадрат, тем больше вклад. Родители занимают половину площади квадрата, бабушки и дедушки – четверть, прадеды – одну восьмую часть и так далее.
Эта таблица произвела на Гальтона столь сильное впечатление, что в январе 1898 года он предложил журналу Nature ее напечатать.
Ученый долго размышлял над тем, как различные факторы влияют на такие признаки, как, например, рост ребенка, и кропотливо собирал данные для своих исследований. К сожалению, ограниченные познания в математике не позволили ему в полной мере использовать накопленную информацию. На момент встречи с Пирсоном Гальтон не знал, как точно рассчитать степень изменения того или иного фактора, способную повлиять на конечный результат.
Схема наследования по Местону
Гальтон сформулировал свою теорию в самых общих чертах, но строгий вид ей с опорой на математические расчеты придал Пирсон. Вскоре они попытались применить свои идеи к решению вопросов наследования. Оба видели в регрессии к среднему потенциальную проблему: как общество может быть уверено, что признаки, свойственные «высшей» расе, не будут утеряны последующими поколениями? По мнению Пирсона, нация могла улучшать свои характеристики «за счет постоянного пополнения высококачественного материала».
С сегодняшней точки зрения, Пирсон противоречил сам себе. В отличие от многих современников, он выступал за признание социального и интеллектуального равенства женщин и мужчин, но в то же время использовал статистические методы для доказательства превосходства одних рас над другими. Он выступал против законов, ограничивающих детский труд, утверждая, что дети не должны служить обществу обузой. Сегодня подобные идеи звучат более чем сомнительно. Тем не менее работы Пирсона имели огромное влияние. Вскоре после смерти Гальтона в 1911 году Пирсон создал первый в мире факультет статистики в Университетском колледже Лондона. Опираясь на таблицу, которую Гальтон в свое время отправил в Nature, Пирсон разработал метод «множественной регрессии»: рассматривая несколько потенциально влиятельных факторов, он установил, каким образом каждый из них воздействует на заданный результат.
Теория регрессии легла и в основу работ исследователей из Университета Альберты. Но если Гальтон и Пирсон использовали ее для изучения наследственных признаков у детей, то Болтон и Чэпмен попытались найти ей применение в оценке разных факторов, влияющих на шансы лошади на ипподроме. Что важнее: ее вес или процент выигранных забегов? Существует ли зависимость между скоростью лошади и репутацией жокея?
Болтон впервые столкнулась с миром азартных игр еще в юном возрасте. «Я была совсем маленькой, – вспоминала она, – когда отец взял меня с собой на скачки. Очевидно, моя детская ручка безошибочно указала будущего победителя». Но, несмотря на неожиданный успех, больше на ипподром родители ее не водили. Лишь спустя 20 лет Болтон вернулась на скачки, но теперь стремилась угадать победителей при помощи более рационального метода.
Впервые мысль о методике прогнозирования исхода скачек пришла ей в голову в 1970-х, когда Болтон была студенткой Университета Куинс в Канаде. Болтон интересовало моделирование выбора – область экономики, которая исследует, как меняются прибыли и издержки в зависимости от принятия того или иного решения. Дипломную работу Болтон писала в соавторстве с Чэпменом, который тоже занимался этой проблемой. Чэпмен давно интересовался играми и собрал большой массив данных о результатах забегов. Студенты поставили перед собой задачу выяснить, как можно использовать такого рода информацию в прогнозировании. Проект положил начало не только научному сотрудничеству – в 1981 году Болтон и Чэпмен поженились.
Спустя два года после свадьбы они отправили статью о проведенных исследованиях в журнал Management Science. Изучение методов прогнозирования набирало тогда популярность, и редакция журнала отнеслась к статье очень внимательно. «Ее показали сразу нескольким рецензентам», – вспоминала Болтон. Статья прошла четыре уровня проверки, прежде чем летом 1986 года была опубликована.
Болтон и Чэпмен предположили, что шансы конкретной лошади на выигрыш зависят от ее квалификации, для определения которой они сопоставляли ряд факторов, например, таких как стартовая позиция. Чем меньше был номер, под которым выступала лошадь, тем ближе к внутренней части беговой дорожки она стартовала, что увеличивало ее шансы на победу, так как ей приходилось преодолевать меньшее расстояние. Основываясь на методике регрессионного анализа, исследователи предположили, что увеличение стартового номера приведет к снижению квалификации.
