Hvordan Data Mining afslører den skjulte udvikling af amerikanske biler

Evolution er en ekstraordinær proces. Det er svært at underdrive dens rolle i at skabe mangfoldigheden af ​​liv på Jorden. Men undersøgelsen af ​​denne proces har tvunget videnskabsmænd til at konkludere, at evolution ikke er et udelukkende biologisk fænomen. Faktisk er biologi bare et specialtilfælde.

I stedet er evolution en generel proces, der spiller en rolle i ethvert system, hvor der er reproduktion, variation, konditionstestning og iteration over mange generationer. Evolutionsprocessen kan let reproduceres i silico, hvilket fører til kunstigt liv og til evolutionære algoritmer, der kan løse en lang række problemer.

Computermodeller har også fanget evolutionens adfærd og givet forskere mulighed for at forudsige dens fremtid, såsom den mangfoldighed, den skaber. Disse modeller er kraftfulde mikroskoper til at studere og forstå evolution i den virkelige verden.

Men mens forskere længe har studeret evolutionens rolle i biologien, og datalogerne længe har studeret evolutionen i silico, har samfundsforskere og antropologer endnu ikke fået styr på evolutionens rolle i den teknologiske udvikling. Det er den måde, kulturelle genstande udvikler sig på over tid, ting som stenværktøj, metalvåben og mere moderne genstande såsom kameraer, computere, fjernsyn og så videre.

Problemet er, at ingen er enige om, hvordan man måler ændringer i disse systemer, hvor der ikke er nogen åbenlys analogi med de velkendte ideer om genetik og seksuel reproduktion. Faktisk er forskellige forsøg på at beskrive teknologisk udvikling blevet hængende i måder at beskrive mangfoldighed på – hvordan kan du objektivt kategorisere forskellene mellem en generation af fjernsyn og den næste? Alt det betyder, at der er ringe forståelse for, hvordan teknologier udvikler sig.

I dag ser det ud til at ændre sig takket være arbejdet udført af Erik Gjesfjeld ved University of California, Los Angeles og et par venner, som har fundet en måde at analysere udviklingen af ​​amerikanske biler fra deres opfindelse i det 19. århundrede til i dag dag. Deres metode giver en hidtil uset indsigt i de kræfter, der virker i biludviklingen. Og de siger, at det nemt kan anvendes på andre teknologier.

Deres metode kommer uden om mange af standardproblemerne ved vurdering af teknologisk udvikling. En af de sværeste er at måle ændringer i mangfoldighed over tid. Mange forskere tænker på mangfoldighed som en egenskab baseret på mangfoldigheden af ​​genstande eller organismer, balancen mellem dem og deres ulighed.

Men at måle disse egenskaber i den teknologiske verden er svært. Forståelse af balancen mellem teknologier kræver for eksempel en detaljeret forståelse af overfloden af ​​teknologiske produkter over tid. Og enhver beregning af ulighed kræver viden om produktets egenskaber og hvordan produktklasser kan skelnes.

Ingen af ​​disse oplysninger er nemme at finde, især for komplekse produkter, der er baseret på mange forskellige teknologiske udviklingslinjer. Biler er for eksempel resultatet af fremskridt inden for fremstillingsteknologier, designteknologier, motordesign, teknologier forbundet med brændstof, smøring, aerodynamik, ergonomi, computere og så videre. At få et overblik over alle disse er en umulig opgave.

Så Gjesfjeld og co er kommet med en alternativ tilgang. De ignorerer alle de rodede detaljer om præcis, hvilke teknologier – og deres balance og forskellighed – bidrager til hver generation af køretøjer. I stedet tæller de kun den hastighed, hvormed nye modeller dukker op og dør ud, og behandler hver model som en ny art.

Så antager de, at evolutionen er ansvarlig for disse ændringer og bruger computeranalyse til at tilpasse dataene til en bestemt, velforstået evolutionsmodel. Efter at have rettet parametrene i denne model, kan de derefter bruge den til at udlede de miljømæssige kræfter, der fik bilmodeller til at ændre sig, og til at komme med forudsigelser om den fremtidige udvikling af biler.

Detaljerne giver interessant læsning. Teamets data kommer fra EBay Motors, som har en omfattende database over mærke, model og produktionsår for biler og lastbiler produceret i USA mellem 1896 og 2014. I alt indsamlede teamet data om 3.575 forskellige bilmodeller lavet af 172 unikke producenter. Dette er fossiloptegnelsen.

De noterer sig især første og sidste produktionsår for hver model. Dette er datoen for hver arts oprindelse og udryddelse. Plotning af disse data producerer en kurve, der viser den hastighed, hvormed nye arter opstår og dør ud over tid.

Forskernes vigtigste gennembrud er imidlertid måden, de analyserer denne kurve på ved hjælp af en proces kaldet en fødsel-død Markov-kæde Monte Carlo-algoritme. Dette simulerer evolutionsprocessen blandt individer for at generere en kurve, der viser arternes oprindelse og udryddelse.

Tricket er selvfølgelig at generere en kurve, der matcher bilproduktionens historie. Og holdet opnår dette med modellen, der løber gennem 10 millioner generationer af individer. Efter at have gjort dette, kan de se de store miljømæssige ændringer, der må have fået biludviklingen til at følge samme kurve.

Et interessant spørgsmål er at spørge, hvad de simulerede miljøændringer svarer til i den virkelige verden. Gjesfjeld og co siger, at deres analyse tyder på, at der har været to store ændringer i den hastighed, hvormed nye bilmodeller dukker op, en i 1933 og en anden i 1984: 1933, svarende til den store depression, og 1984, der faldt sammen med ombygningen af ​​biler for at opfylde brændstofeffektivitetsstandarder, siger de.

Ligeledes har de identificeret to skift i udryddelsesraten: 1935, som endnu en gang svarer til den store depression, og 1960, som markerer højden af ​​'de tre store'-dominans på det amerikanske bilmarked, siger de.

Dataene afslører også et mærkeligt træk ved biludvikling siden 1980'erne. Det viser sig, at siden da har udryddelsesraten for amerikanske bilmodeller været højere end oprindelsesraten. Det tyder på, at der i løbet af de sidste 30 år er gået flere amerikanske bilmodeller tabt om året, end man har vundet, siger de.

Samtidig er diversiteten også faldet. Det betyder, at selvom der er blevet introduceret færre nye bilmodeller mod nutiden, har disse modellers levetid haft en tendens til at stige, siger de.

Det giver vigtige beviser til fordel for visse teorier om teknologisk udvikling. Vores forskning er i overensstemmelse med ideen om, at når først 'dominerende' bilmodeller er etableret efter Anden Verdenskrig, bliver kortlivede eksperimentelle modeller mindre almindelige på grund af øgede omkostninger ved at producere disse modeller i forhold til etablerede designs, hvilket fører til et samlet fald i nettodiversificering , de siger.

Men det er kun for benzindrevne biler. I de senere år har bilindustrien været vidne til fremkomsten af ​​hybridbiler og elbiler, og disse følger et andet udviklingsmønster. Vi forudser, at el- og hybridbiler kan opleve de tidlige stadier af en strålingsbegivenhed, med en dramatisk diversificering, der forventes i de næste tre til fire årtier, siger de.

Det er et interessant arbejde, der har et stort potentiale. Ved kun at fokusere på de datoer, nye modeller opstår og dør ud, kan Gjesfjeld og co skabe en detaljeret forståelse af deres udvikling og de kræfter, der har påvirket den.

Og da denne information er forholdsvis nem at indsamle for andre moderne teknologier, burde det kun være et spørgsmål om tid, før vi ser mere omfattende behandlinger af andre teknologier såsom mobiltelefoner, kameraer, mikrobølger og måske tekstiler, møbler og så videre.

Alt det kan samles for at give et billede af kulturel udvikling, som antropologer aldrig har haft. Og hvis det ikke varsler fremkomsten af ​​en gylden æra for samfundsvidenskab, hvad gør så?

Ref: arxiv.org/abs/1604.00055 : Konkurrence og udryddelse Forklar udviklingen af ​​mangfoldighed i amerikanske biler

skjule