我院唐世平教授团队的重大研究进展：基于计算机模拟的选举结果预测
2018年11月4日（北京时间），在美国中期选举开始投票的前两天，唐世平教授主持的“复旦大学复杂决策分析中心”的选举预测团队发布了他们对美国中期选举基于计算机模拟的预测结果，提前预测了中期选举中西弗吉尼亚和密苏里两个州的联邦参议院席位的选举结果。
唐世平教授的团队在公布预测结果时，特别强调，他们对美国选举的预测是一种纯粹的科学尝试，他们从主观上并不想以任何方式影响现实中的美国选举。
2018年11月7日（北京时间），美国中期选举结束，结果产生。通过对比，唐世平教授的团队公布的基于计算机模拟的预测结果与实际的选举投票结果非常接近。
首先，唐世平教授的团队正确预测了这两个参议院席位的最终胜利者——西弗吉尼亚州的民主党候选人乔•曼钦（Joe Manchin）、密苏里州的共和党获选人约什·霍利（Josh Hawley）。
其次，更为重要的是，唐世平教授的团队还非常精确地预测了两个州的共和党和民主党候选人之间的相对得票率。
唐世平教授这项研究是从2015年初开始的，该研究的创新在于完全抛开传统的民意调查，只基于计算机模拟他国和他地区的选举而进行预测。唐世平教授的团队开发的新方法可能会给全球选举预测和选举研究领域带来巨大的转变。
由于受到时间和预算限制，此次预测只关注了美国中期选举中的西弗吉尼亚和密苏里两个州的联邦参议院选举。在具体对比两个州的预测结果和实际结果之前，有一点需要说明：此次选举预测只模拟了两个主要党派（共和党和民主党）争夺选票的情形，不包括其他第三方党派或无党派候选人，因此在选举前公布的两党各自候选人的“得票率”更为准确的表述应该是两党候选人之间的“相对得票率”。研究团队坦率地承认，在公布预测的结果时候，没有清楚地说明这一点，特此致歉并说明。
在比较预测结果和实际结果的时候，研究团队不仅列出了实际结果中两党候选人的绝对得票率，同时将他们的绝对得票率转换为两党候选人之间的相对得票率，因为需要比较的是两党候选人之间相对得票率的预测值和实际值之间的差别。
一、西弗吉尼亚
在西弗吉尼亚的联邦参议院席位竞选中，根据基准模型的平均预测结果，民主党候选人乔•曼钦（Joe Manchin）将获得57.51%（[57.46%，57.60%]）的相对得票率，而共和党获选人帕特里克·莫里西（Patrick Morrisey）将获得42.49%（[42.40%，42.54%]）的相对得票率，此外，基准模型的平均预测误差是3.34%，平均预测误差的区间是[3.30%; 3.49%]（如文末的表格所示）。
由于选举前的重要突发事件可能会对选举产生重大影响，对这些重要事件的影响进行评估既是选举预测的难点，也是选举预测团队未来的研究重点之一。
在西弗吉尼亚的案例中又恰好出现了这样一个重要的突发事件，即，本次民主党寻求连任的参议员乔•曼钦在2018年10月参议院关于批准美国最高法院新任大法官的关键投票环节中支持了身为共和党的美国总统特朗普。为了评估这次事件对选举的影响，预测团队尝试性地假定了两种影响情形，并分别根据这两种情形修正了模拟中的参数，最终得到不同的预测结果。在第一种情形中，民主党选民会严惩而共和党选民不会奖励乔•曼钦，则乔•曼钦将获得53.01%的相对得票率【即，相对基准模型预测出来的得票率，乔•曼钦获得的支持将平均减少4.5%】。在第二种情形中，乔•曼钦的得票率受到负面影响的程度相对更低，即民主党选民不会严惩而共和党选民会奖励乔•曼钦，则乔•曼钦将获得55.01%的相对得票率【即，相对基准模型预测出来的得票率，乔•曼钦获得的支持将平均减少2.5%】。无论上述哪种预测结果，我们都预测了乔•曼钦将会获胜。
在西弗吉尼亚州的实际选举中，经过换算，乔•曼钦获得了51.7%的相对得票率（绝对得票率为49.5%），特里克·莫里西获得了48.3%的相对得票率（绝对得票率为46.3%），乔•曼钦获胜。
比较该州的预测和实际结果，首先，唐世平团队准确预测了获胜方（即民主党候选人乔•曼钦）；其次，虽然基准模型对于相对得票率的平均预测结果（57.51%）距离实际结果较远（51.7%），但是再考虑了重要事件对选举的影响之后，修正后的两个预测结果（53.01%、55.01%）距离实际结果更加接近。上述比较表明预测团队对选举前重要事件的关注在大方向上是对的，未来的选举预测工作将要考虑进一步完善对重要事件影响选举的评估方法。而此前的依据民意调查的预测方法都无法对这类冲击事件的真正影响进行估算，这也体现了基于计算机模拟方法的选举预测的另一个技术优势。
二、密苏里州
在密苏里州的联邦参议院席位竞选中，根据基准模型的平均预测结果，共和党候选人约什·霍利（Josh Hawley）将获得52.15%（[51.69%，52.46%]）的相对得票率，而民主党候选人克莱尔•麦卡斯基尔（Claire McCaskill）将获得47.85%（[47.54%，48.31%]）的相对得票率。此外，基准模型的平均预测误差是4.78%，平均预测误差的区间是[4.69%; 4.90%]。
在密苏里州的实际选举中，经过换算，约什·霍利获得了的53.1%相对得票率（绝对得票率为51.5%），克莱尔•麦卡斯基尔获得了46.9%的相对得票率（绝对得票率为45.5%），约什·霍利获胜。
比较该州的预测和实际结果，唐世平团队再次准确预测了获胜方（共和党候选人约什·霍利），且基准模型对于相对得票率的平均预测结果（52.15%）与实际结果（53.1%）非常接近。
特别致谢：本次选举预测的数据收集工作，得到了暨南大学陈定定教授领导的“海国图智研究院”的三位成员的大力支持。研究还得到上海市高峰学科政治学一类学科建设、上海市荣昶公益基金会和复旦大学科研创新团队的支持。
附一：
提前公布美国中期选举预测结果（中文版本）
http://blog.sina.com.cn/s/blog_744a73490102y7bd.html (2018-11-04)
提前公布美国中期选举预测结果（英文版本）
https://www.linkedin.com/pulse/united-states-senate-elections-west-virginia-missouri-tang-dr/ ( Nov. 4th release).
唐世平教授还在他所主持的复旦大学复杂决策分析中心的官网上分别发布了中英文预测报告，包括PDF文档。
中文版：http://www.ccda.fudan.edu.cn/index.php?c=article&id=80
英文版：http://www.ccda.fudan.edu.cn/index.php?c=article&id=81
附二 2018美国中期选举（两个州的参议院席位）预测结果与实际结果的对比图
|
|
预测数据（%） |
实际数据（%） |
||||||
|
相对得票率 及区间 |
基准模型的平均预测误差 |
相对得票率： 评估突发事件 的影响 |
实际 得票率 |
相对 得票率 |
||||
|
密 苏 里 |
共和党 |
约什·霍利 |
52.15 [51.69, 52.46] |
4.78 [4.69; 4.90]
|
无 |
51.5 |
53.1 |
|
|
民主党 |
克莱尔·麦卡斯基尔 |
47.85 [47.54%, 48.31] |
45.5 |
46.9 |
||||
|
西弗吉尼亚 |
共和党 |
特里克·莫里西 |
42.49 [42.40；42.54] |
3.34 [3.30; 3.49] |
46.90 1 |
44.99 2 |
46.3 |
48.3 |
|
民主党 |
乔·曼钦 |
57.51 [57.46, 57.60] |
53.01 1 |
55.01 2 |
49.5 |
51.7 |
||
注：选举前的重要突发事件可能会影响选举，在本例中即为民主党参议院乔·曼钦在2018年10月参议院关于批准美国最高法院新任大法官的关键投票环节中支持了身为共和党的美国总统特朗普。唐世平团队假定这个突发事件对选举的影响可能有两种情形：在第一种情形中，民主党选民会严惩乔·曼钦，而共和党选民不会奖励乔·曼钦；相反，在第二种情形中，乔•曼钦的得票率受到负面影响的程度相对更低，民主党选民不会严惩乔·曼钦，而共和党选民会奖励乔·曼钦。为了评估哪种情形更加贴近现实，如果我们将突发事件影响选举结果的这两种情形都考虑在内，并给出相应的得票率预测值。【特别说明：在公布的文本中，因为笔误，乔·曼钦在第一种情形下获得的相对得票率写成了53.10%。正确的数字是53.01%。特此说明。】
附二：