Jak Data Mining ujawnia ukrytą ewolucję amerykańskich samochodów?

Ewolucja to niezwykły proces. Trudno nie docenić jego roli w tworzeniu różnorodności życia na Ziemi. Jednak badanie tego procesu zmusiło naukowców do wniosku, że ewolucja nie jest zjawiskiem wyłącznie biologicznym. Rzeczywiście, biologia to tylko szczególny przypadek.

Zamiast tego ewolucja jest ogólnym procesem, który odgrywa rolę w każdym systemie, w którym występuje reprodukcja, zmienność, testy sprawności i iteracje przez wiele pokoleń. Proces ewolucji można łatwo odtworzyć in silico, prowadząc do sztucznego życia i algorytmów ewolucyjnych, które mogą rozwiązać wiele różnych problemów.

Modele komputerowe uchwyciły również zachowanie ewolucji i pozwoliły naukowcom przewidzieć jej przyszłość, na przykład różnorodność, jaką tworzy. Modele te są potężnymi mikroskopami do badania i zrozumienia ewolucji w prawdziwym świecie.

Ale podczas gdy badacze od dawna badają rolę ewolucji w biologii, a informatycy od dawna badają ewolucję in silico, socjolodzy i antropolodzy muszą jeszcze uporać się z rolą ewolucji w rozwoju technologicznym. W ten sposób z biegiem czasu ewoluują obiekty kultury, takie jak narzędzia kamienne, broń metalowa i bardziej nowoczesne przedmioty, takie jak aparaty fotograficzne, komputery, telewizory i tak dalej.

Problem polega na tym, że nikt nie zgadza się, jak mierzyć zmiany w tych systemach, w których nie ma oczywistej analogii ze znanymi ideami genetyki i rozmnażania płciowego. Rzeczywiście, różne próby opisania ewolucji technologicznej ugrzęzły w sposobach opisywania różnorodności — jak obiektywnie kategoryzować różnice między jedną generacją telewizorów a następną? Wszystko to oznacza, że ​​niewiele rozumiemy, w jaki sposób ewoluują technologie.

Dziś wygląda na to, że zmieni się to dzięki pracy Erika Gjesfjelda z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles i kilku kumplom, którzy znaleźli sposób na przeanalizowanie ewolucji amerykańskich samochodów od ich wynalazku w XIX wieku do współczesności dzień. Ich metoda zapewnia bezprecedensowy wgląd w siły działające w ewolucji samochodów. Mówią, że można go łatwo zastosować w innych technologiach.

Ich metoda pozwala ominąć wiele standardowych problemów w ocenie ewolucji technologicznej. Jednym z najtrudniejszych jest pomiar zmian różnorodności w czasie. Wielu badaczy myśli o różnorodności jako o właściwości opartej na różnorodności obiektów lub organizmów, równowadze między nimi i ich dysproporcji.

Jednak pomiar tych właściwości w świecie technologii jest trudny. Na przykład zrozumienie równowagi między technologiami wymaga szczegółowego zrozumienia obfitości produktów technologicznych w czasie. Każde obliczenie rozbieżności wymaga znajomości cech produktu i sposobu rozróżnienia klas produktów.

Żadna z tych informacji nie jest łatwa do zdobycia, szczególnie w przypadku złożonych produktów, które opierają się na wielu różnych liniach rozwoju technologicznego. Na przykład samochody są wynikiem postępu w technologiach produkcyjnych, technologiach projektowych, konstrukcji silników, technologiach związanych z paliwem, smarowaniem, aerodynamiką, ergonomią, informatyką i tak dalej. Uzyskanie oglądu tego wszystkiego jest zadaniem niemożliwym.

Więc Gjesfjeld i spółka wymyślili alternatywne podejście. Ignorują wszystkie niechlujne szczegóły dotyczące dokładnie tego, jakie technologie — oraz ich równowaga i dysproporcje — przyczyniają się do powstania każdej generacji pojazdów. Zamiast tego liczą tylko tempo pojawiania się i wymierania nowych modeli, traktując każdy model jak nowy gatunek.

Następnie zakładają, że za te zmiany odpowiada ewolucja i wykorzystują analizę komputerową, aby dopasować dane do konkretnego, dobrze rozumianego modelu ewolucji. Po ustaleniu parametrów w tym modelu, mogą następnie wykorzystać go do wywnioskowania sił środowiskowych, które spowodowały zmiany modeli samochodów, oraz do prognozowania przyszłej ewolucji samochodów.

Szczegóły sprawiają, że lektura jest ciekawa. Dane zespołu pochodzą z serwisu EBay Motors, który posiada obszerną bazę danych o marce, modelu i roku produkcji samochodów osobowych i ciężarowych wyprodukowanych w Stanach Zjednoczonych w latach 1896-2014. W sumie zespół zebrał dane dotyczące 3575 różnych modeli samochodów wyprodukowanych przez 172 unikalnych producentów. To jest zapis kopalny.

Zwracają uwagę w szczególności na pierwszy i ostatni rok produkcji każdego modelu. Jest to data powstania i wyginięcia każdego gatunku. Wykreślenie tych danych daje krzywą pokazującą tempo powstawania i wymierania nowych gatunków w czasie.

Kluczowym przełomem dla naukowców jest jednak sposób, w jaki analizują tę krzywą za pomocą procesu zwanego algorytmem Monte Carlo łańcuchem od urodzenia do śmierci Markowa. Symuluje to proces ewolucji między osobnikami, aby wygenerować krzywą pokazującą tempo powstawania i wymierania gatunków.

Sztuką jest oczywiście wygenerowanie krzywej odpowiadającej historii produkcji samochodów. Zespół osiąga to dzięki modelowi działającemu przez 10 milionów pokoleń osób. Zrobiwszy to, widzą główne zmiany środowiskowe, które musiały spowodować, że ewolucja samochodów podąża tą samą krzywą.

Ciekawym pytaniem jest pytanie, jak symulowane zmiany środowiskowe odpowiadają w świecie rzeczywistym. Gjesfjeld i współpracownicy twierdzą, że ich analiza sugeruje, że nastąpiły dwie główne zmiany w tempie pojawiania się nowych modeli samochodów, jeden w 1933, a drugi w 1984: 1933, odpowiadający Wielkiemu Kryzysowi, oraz 1984, zbiegające się z przeprojektowaniem samochodów, aby sprostać Mówią, że normy efektywności paliwowej.

Zidentyfikowali również dwie zmiany tempa wymierania: rok 1935, ponownie odpowiadający Wielkiemu Kryzysowi, oraz rok 1960, który wyznacza szczyt dominacji „Wielkiej Trójki” na amerykańskim rynku motoryzacyjnym.

Dane ujawniają również ciekawą cechę rozwoju motoryzacji od lat 80. XX wieku. Okazuje się, że od tego czasu wskaźnik wymierania amerykańskich modeli samochodów jest wyższy niż wskaźnik powstawania. Wskazuje to, że w ciągu ostatnich 30 lat więcej amerykańskich modeli samochodów zostało rocznie straconych niż zdobytych.

Jednocześnie zmniejszyła się również różnorodność. Oznacza to, że chociaż mniej nowych modeli samochodów zostało wprowadzonych do chwili obecnej, ich żywotność ma tendencję do wydłużania się.

To dostarcza ważnych dowodów na korzyść pewnych teorii ewolucji technologicznej. Nasze badania są zgodne z ideą, że po ustanowieniu „dominujących” modeli samochodów po II wojnie światowej, krótkotrwałe modele eksperymentalne stają się mniej powszechne ze względu na wzrost kosztów produkcji tych modeli w stosunku do ustalonych projektów, co prowadzi do ogólnego spadku dywersyfikacji netto , Mówią.

Ale to tylko w przypadku samochodów na gaz. W ostatnich latach przemysł motoryzacyjny był świadkiem pojawienia się pojazdów hybrydowych i samochodów elektrycznych, które podążają inną drogą ewolucji. Przewidujemy, że samochody elektryczne i hybrydowe mogą doświadczać wczesnych etapów zdarzenia radiacyjnego, z dramatyczną dywersyfikacją oczekiwaną w ciągu najbliższych trzech do czterech dekad.

To interesująca praca, która ma duży potencjał. Skupiając się tylko na datach powstania i wygaśnięcia nowych modeli, Gjesfjeld i spółka mogą szczegółowo zrozumieć ich ewolucję i siły, które na nią wpłynęły.

A ponieważ te informacje są stosunkowo łatwe do zebrania dla innych nowoczesnych technologii, powinno być tylko kwestią czasu, zanim zobaczymy bardziej kompleksowe rozwiązania innych technologii, takich jak telefony komórkowe, aparaty fotograficzne, mikrofale i być może tekstylia, meble i tak dalej.

Wszystko to można połączyć w całość, aby uzyskać obraz ewolucji kulturowej, jakiej antropolodzy nigdy nie mieli. A jeśli to nie zwiastuje nadejścia złotej ery dla nauk społecznych, to co?

Nr ref.: arxiv.org/abs/1604.00055 : Konkurencja i wymieranie wyjaśniają ewolucję różnorodności w amerykańskich samochodach

ukryć