期待得点モデルのグローカル説明（Glocal Explanations of Expected Goal Models in Soccer）
拓海先生、最近部下が「xG（期待得点）の説明ができるモデルが重要」と言ってきてまして、正直ピンと来ないのです。これ、うちの現場で何が変わるんでしょうか。
素晴らしい着眼点ですね！端的に言うと、今回の論文は単に予測するだけでなく、チームや選手ごとの“なぜ”を説明できるようにした点が変革的ですよ。一緒に噛み砕いていきましょう。
なるほど。ただ、うちの現場だと「予測が当たる」ことより「何を直せば点が増えるか」が知りたいわけです。学術論文はそこまで寄与するものでしょうか。
その点がまさに肝です。専門用語を使う前に要点を3つで示すと、1) 個別のプレーだけでなくチーム単位で説明できる、2) 特定の選手群に対する共通の影響を抽出できる、3) 戦術や選手起用の意思決定に結びつけられる、の3点ですよ。
それは良いですね。で、学術用語が出てきそうですが、いくつか聞きたい。SHAPとかプロファイルという言葉が出てきましたが、それは何ですか。
優しい例で言うと、SHAPは『各要因がどれだけスコアに寄与したかを分配する会計帳簿』、部分依存プロファイルは『特定の要因が変わると平均的にどう結果が変わるかを示すグラフ』です。専門用語を避けて言えば、原因と効果を可視化する道具です。
ふむ、要するに会計で言えば「勘定項目ごとの損益が分かる」ようなものという理解でいいですか。これって要するに現場で使える数字に落とせるんですか？
はい、それが狙いです。今回の論文は単一プレーの説明（ローカル）とモデル全体の傾向（グローバル）の中間、つまり“グローカル”な説明でグループ単位の解釈を可能にしました。チームや選手グループに対して平均的な影響を出せるため、現場の意思決定に直結するのです。
なるほど。導入コストや利得の見積もりが気になります。データ整備が大変そうですが、投資対効果はどう見れば良いですか。
大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。評価の視点は3つです。1) データ整備コスト、2) 得られる説明からの意思決定による改善見込み、3) 継続運用の難易度。最初は小さい選手群や試合区分で試し、成果が見えたら拡大する段取りが現実的です。
試す場合、どこから手を付ければ良いですか。うちの現場で最も効果が出やすいポイントはありますか。
優先度は明快です。まずは最もデータが揃っている現場ラインや職種を選び、チームや個人ごとの aggregated（集計化）された説明を作ります。これにより小さな改善施策が施行でき、その効果測定でROIを判断できます。
わかりました。これまでの話をまとめると、要するに「個別だけでなく、グループ単位で説明できる道具を作った」ということですね。では社内で説明できるように自分の言葉で整理します。
1.概要と位置づけ
結論から述べる。本研究は、期待得点モデル（Expected Goals; xG）を単なるシュート毎の成功確率を出す道具から、選手群やチーム単位でのパフォーマンス要因を説明するための“グローカル（glocal）”な説明手法へと昇華させた点で大きく変えた。従来の説明手法では個々の観測値（ローカル）あるいはモデル全体の傾向（グローバル）しか見えず、現場の意思決定に結びつけにくかったが、集計されたSHAP値や部分依存プロファイルを導入することで、特定の選手群や時間帯、戦術状況における期待得点の駆動因子を抽出できるようになった。
まず基礎として、xG（Expected Goals; 期待得点）はイベント単位の得点期待値を示す指標で、選手やチームの得点機会を定量化する。次に応用として、集団ごとの説明を可能にすることで、選手採用や育成、戦術変更といった経営判断に直結するインサイトを提供できる点が重要である。つまり、本論文は単なるモデル解釈の技術的改善に留まらず、スポーツ現場における意思決定プロセスを支援するための説明力を高めた点で位置付けられる。
この変化は、類似する解釈手法をもつ領域にも示唆を与える。生産ラインの不良率分析や顧客セグメント別の購買予測においても、個別と全体の中間に位置する“グループ単位の説明”は意思決定の効率化に寄与するため、経営的な応用範囲は広い。稼働コストを抑えつつ説明性を確保する点で、実務的価値が高い。
なお初出の専門用語は英語表記＋略称＋日本語訳で示す。Expected Goals (xG; 期待得点)、SHapley Additive exPlanations (SHAP; シャップ、貢献度分配手法)、Partial Dependence Profiles (PDP; 部分依存プロファイル)である。これらを組み合わせることで、個別のプレーと集団傾向の橋渡しを実現するのだ。
2.先行研究との差別化ポイント
先行研究は大別して二つある。一つはxGモデル自体の精度向上に注力した研究で、特徴量設計やアルゴリズム改善によって予測精度を高めることが目的だった。もう一つはブラックボックスモデルの解釈性を改善する研究で、SHAPや部分依存などを用いて個々の観測値の説明を行ってきた。だが、これらは「個票の説明」か「モデル全体の傾向」かのどちらかに偏っており、現場の経営判断に直接結びつけるには限界があった。
本研究の差別化は“グローカル”という概念の導入にある。グローカルはlocal（局所）とglobal（大域）の中間を指し、特定の選手群や戦術条件における平均的な説明を可能にする。具体的には、SHAP値を個別ではなくグループ単位で集計し、集計されたSHAP（aggregated SHAP）と集約された部分依存プロファイル（aggregated profiles）を用いて、同様の状況にある複数の観測値に共通する説明を抽出する手法だ。
この差別化により、単一のシュートや選手に対する断片的な解釈が現場のアクションに繋がりやすくなる。例えば、あるフォワード群が特定のパス経路で期待得点が低下することが分かれば、そこを改善するための戦術変更や練習設計が可能になる。従来は「なぜ失点が多いか」の説明が難しかった局面で、因果的ではないものの実務上有用な示唆を出せる。
また本手法は運用面でも差異を持つ。個別説明だけを出す手法よりもデータの集約でノイズを低減でき、意思決定者に提示するための要約情報を安定して提供できる点で、実運用に向いた設計である。
3.中核となる技術的要素
技術的な核は二つの既存手法の“集計的利用”である。まずSHAP（SHapley Additive exPlanations; 貢献度分配手法）は元来、各観測値がモデル予測にどれだけ寄与したかを個別に示すものである。本研究ではこれをグループ単位で平均化あるいは合算することで、同質のプレー群に共通する貢献パターンを可視化した。これは会計で言えば個別伝票を勘定科目ごとに締める作業に似ている。
次に部分依存プロファイル（Partial Dependence Profiles; PDP）は特定の変数が変化したときのモデルの平均反応を示す。これも個別ではなくグループに対して描くことで、例えば「あるチームの左サイドからのクロスが増えると期待得点がどう動くか」といった施策レベルの洞察を提供できる。ここで重要なのは、集計する際のサンプル選定とバイアス管理である。
実装上の工夫としては、グループ定義の柔軟性と視覚化の一貫性である。選手属性や戦術ラベル、時間帯など様々な基準でグループ化できる設計にし、意思決定者が直感的に理解できる図表を自動生成するパイプラインが組まれている点が実務寄りだ。これにより現場での仮説検証サイクルが速く回る。
また集計SHAPや集計プロファイルは必ずしも因果推論を保証しないため、解釈時には背景知識との照合が不可欠である。技術的に可能な解釈と現場の業務知識を組み合わせる運用ルールが成功の鍵である。
4.有効性の検証方法と成果
検証は実データへの適用を通じて行われた。具体的には複数シーズンの試合データを用い、ゴール機会ごとのxGを算出した上で選手やポジション、試合状況ごとにaggregated SHAPとaggregated profilesを作成し、パフォーマンスの差異を評価した。評価指標は単なる予測精度ではなく、グループ間の説明一貫性や現場ヒアリングによる実務的有用性である。
その結果、キーパー（ゴールキーパー）のパフォーマンス評価においてaggregated profilesが有効であることが示された。個別のセーブの良し悪しではなく、ゴール期待値を下げる一貫した行動様式（位置取りや反応パターン）が可視化され、従来の単純な成績指標では見落とされがちな弱点が抽出された。これはスカウティングやトレーニング設計に直接つながる成果である。
またフォワードやミッドフィールダー群では、特定のパス経路やシュート位置におけるxGの変動が共有され、戦術的な示唆が得られた。これにより、選手起用や交代戦略の効果予測が行いやすくなった。検証では専門家との照合も行い、出力結果が現場の感覚と整合することを確認した点が重要だ。
これらの成果は万能ではなく、データの質やサンプリングに依存する。だが現場にとって有用なアクションにつながる洞察を安定的に与えられる点で、従来の「当たるだけのxG」から一歩進んだ実用性を示した。
5.研究を巡る議論と課題
議論点は主に二つある。一つは集計によるバイアスと解釈の限界である。グループ化するとノイズは減るが、異質な観測が混ざれば誤った平均像が得られる恐れがある。もう一つは因果性の保証がない点だ。SHAPやPDPは説明を与えるが、その因果的妥当性は別途検証しないと意思決定で誤った結論を招く可能性がある。
運用上の課題も顕在化する。現場での採用に当たってはデータ整備（イベントラベリングや位置情報の精度など）と、人が判断しやすいダッシュボード設計の双方が必要だ。特に経営層に提示する際は、説明の不確実性や信頼区間を明示し、過度な過信を避けるガバナンスが必須である。
学術的にはサンプル外での一般化可能性や、より複雑な依存構造を扱う手法の必要性が指摘される。今後は因果推論手法との組み合わせや、長期的な介入実験（A/Bテスト）を通じて、説明から介入までの一貫した検証フローを整備する必要がある。
最後に、人間中心の運用設計である。解析結果はあくまで意思決定支援の一部であり、最終判断は現場の知見で補完することが重要だ。技術を過信せず、現場と分析チームの協働体制を築くことが成功の前提である。
6.今後の調査・学習の方向性
今後の研究は三つの方向で進むべきである。第一に因果推論との統合である。説明から介入につなげるには、単なる相関の可視化を超え、施策の効果を推定する枠組みが必要だ。第二に高次元データの扱い改善である。位置情報やセンサーデータの利用拡大に伴って、特徴量の選別や次元削減を如何に説明性を損なわず行うかが課題である。
第三に実務適用のためのUX設計である。経営層やコーチが短時間で理解でき、実行可能なアクションまで落とし込めるダッシュボードとレポーティング設計が求められる。教育面でも、分析結果の読み方を現場に伝えるための研修やガイドライン整備が必要だ。
実装に際しては、小さく始めて学びを積む方針が有効である。パイロットでROIを確認し、成功事例を元に段階的に拡大するアプローチが現場導入の近道だ。学術と実務の往還を促し、フィードバックループを早く回すことが最も重要である。
検索に使える英語キーワードとしては、”Expected Goals”, “xG models”, “SHAP”, “aggregated SHAP”, “Partial Dependence Profiles”, “glocal explanations” を推奨する。これらのキーワードで関連文献を辿れば、実務に直結する手法や応用事例を深掘りできる。
会議で使えるフレーズ集
「この分析は個々のプレーだけでなく、選手群ごとの平均的な影響を示しており、戦術変更の優先順位付けに使えます。」
「aggregated SHAPによって、どの特徴がチームの得点機会に共通して影響しているかが見えます。まずはパイロットで効果を検証しましょう。」
「結果は因果を証明するものではないため、現場の仮説検証と組み合わせた運用が前提です。」
引用元
