211service.com
Hoe datamining de verborgen evolutie van Amerikaanse auto's onthult
Evolutie is een buitengewoon proces. Het is moeilijk om zijn rol bij het creëren van de diversiteit van het leven op aarde te onderschatten. Maar de studie van dit proces heeft wetenschappers gedwongen te concluderen dat evolutie niet een exclusief biologisch fenomeen is. Biologie is inderdaad maar een speciaal geval.
In plaats daarvan is evolutie een algemeen proces dat een rol speelt in elk systeem waarin sprake is van reproductie, variatie, fitnesstesten en iteratie gedurende vele generaties. Het evolutieproces kan gemakkelijk in silico worden gereproduceerd, wat leidt tot kunstmatig leven en tot evolutionaire algoritmen die een breed scala aan problemen kunnen oplossen.
Computermodellen hebben ook het gedrag van evolutie vastgelegd en onderzoekers in staat gesteld de toekomst ervan te voorspellen, zoals de diversiteit die het creëert. Deze modellen zijn krachtige microscopen voor het bestuderen en begrijpen van evolutie in de echte wereld.
Maar terwijl onderzoekers de rol van evolutie in de biologie lang hebben bestudeerd en computerwetenschappers de evolutie in silico al lang hebben bestudeerd, moeten sociale wetenschappers en antropologen de rol van evolutie in technologische ontwikkeling nog onder de knie krijgen. Dit is de manier waarop culturele objecten in de loop van de tijd evolueren, zoals stenen werktuigen, metalen wapens en modernere objecten zoals camera's, computers, televisies, enzovoort.
Het probleem is dat niemand het eens is over hoe verandering te meten in deze systemen waarin er geen duidelijke analogie is met de bekende ideeën van genetica en seksuele reproductie. Inderdaad, verschillende pogingen om technologische evolutie te beschrijven zijn verzand in manieren om diversiteit te beschrijven - hoe kun je objectief de verschillen tussen de ene generatie televisies en de volgende categoriseren? Dat alles betekent dat er weinig begrip is van de manier waarop technologieën evolueren.
Vandaag lijkt dat te veranderen dankzij het werk van Erik Gjesfjeld van de Universiteit van Californië, Los Angeles, en een paar vrienden, die een manier hebben gevonden om de evolutie van Amerikaanse auto's te analyseren vanaf hun uitvinding in de 19e eeuw tot heden dag. Hun methode geeft een ongekend inzicht in de krachten die aan het werk zijn in de auto-evolutie. En ze zeggen dat het gemakkelijk kan worden toegepast op andere technologieën.
Hun methode omzeilt veel van de standaardproblemen bij het beoordelen van technologische evolutie. Een van de moeilijkste is het meten van veranderingen in diversiteit in de tijd. Veel onderzoekers beschouwen diversiteit als een eigenschap op basis van de verscheidenheid aan objecten of organismen, het evenwicht daartussen en hun ongelijkheid.
Maar het meten van deze eigenschappen in de technologische wereld is lastig. Om bijvoorbeeld de balans tussen technologieën te begrijpen, is een gedetailleerd begrip nodig van de overvloed aan technologische producten in de loop van de tijd. En elke berekening van dispariteit vereist kennis van productkenmerken en hoe productklassen kunnen worden onderscheiden.
Geen van die informatie is gemakkelijk te verkrijgen, vooral niet voor complexe producten die gebaseerd zijn op veel verschillende technologische ontwikkelingen. Auto's zijn bijvoorbeeld het resultaat van vooruitgang in fabricagetechnologieën, ontwerptechnologieën, motorontwerp, technologieën die verband houden met brandstof, smering, aerodynamica, ergonomie, computergebruik, enzovoort. Een overzicht krijgen van al deze zaken is een onmogelijke opgave.
Dus hebben Gjesfjeld en co een alternatieve aanpak bedacht. Ze negeren alle rommelige details over welke technologieën - en hun balans en ongelijkheid - bijdragen aan elke generatie voertuigen. In plaats daarvan tellen ze alleen de snelheid waarmee nieuwe modellen verschijnen en uitsterven, waarbij ze elk model als een nieuwe soort behandelen.
Vervolgens nemen ze aan dat evolutie verantwoordelijk is voor deze veranderingen en gebruiken ze computeranalyse om de gegevens in te passen in een bepaald, goed begrepen evolutiemodel. Nadat de parameters in dit model zijn vastgesteld, kunnen ze het vervolgens gebruiken om de omgevingskrachten af te leiden die automodellen hebben doen veranderen en om voorspellingen te doen over de toekomstige evolutie van auto's.
De details zorgen voor interessante lectuur. De gegevens van het team zijn afkomstig van EBay Motors, dat een uitgebreide database heeft van het merk, model en productiejaar van auto's en vrachtwagens die tussen 1896 en 2014 in de Verenigde Staten zijn geproduceerd. In totaal heeft het team gegevens verzameld over 3.575 verschillende automodellen gemaakt door 172 unieke fabrikanten. Dit is het fossielenbestand.
Ze noteren met name het eerste en laatste jaar van productie voor elk model. Dit is de datum van ontstaan en uitsterven van elke soort. Het plotten van deze gegevens levert een curve op die de snelheid weergeeft waarmee nieuwe soorten ontstaan en in de loop van de tijd uitsterven.
De belangrijkste doorbraak van de onderzoekers is echter de manier waarop ze deze curve analyseren met behulp van een proces dat een Monte Carlo-algoritme voor geboorte-dood-Markov-keten wordt genoemd. Dit simuleert het evolutieproces tussen individuen om een curve te genereren die de snelheid van ontstaan en uitsterven van soorten laat zien.
De truc is natuurlijk om een curve te genereren die overeenkomt met de geschiedenis van de autoproductie. En het team bereikt dit met het model dat door 10 miljoen generaties individuen loopt. Als ze dit hebben gedaan, kunnen ze de grote veranderingen in het milieu zien die ervoor moeten hebben gezorgd dat de auto-evolutie dezelfde curve heeft gevolgd.
Een interessante vraag is om te vragen waarmee de gesimuleerde veranderingen in de omgeving overeenkomen in de echte wereld. Gjesfjeld en co zeggen dat hun analyse suggereert dat er twee grote veranderingen zijn geweest in de snelheid waarmee nieuwe automodellen verschijnen, een in 1933 en een andere in 1984: 1933, wat overeenkomt met de Grote Depressie, en 1984, samenvallend met de re-engineering van auto's om te voldoen aan brandstofefficiëntienormen, zeggen ze.
Evenzo hebben ze twee verschuivingen in het uitstervingspercentage geïdentificeerd: 1935, opnieuw overeenkomend met de Grote Depressie, en 1960, dat het hoogtepunt markeert van de 'Big Three'-dominantie op de Amerikaanse automarkt, zeggen ze.
De gegevens onthullen ook een merkwaardig kenmerk van de auto-ontwikkeling sinds de jaren tachtig. Het blijkt dat sindsdien het uitstervingspercentage van Amerikaanse automodellen hoger is dan het ontstaanspercentage. Dit geeft aan dat er in de afgelopen 30 jaar meer Amerikaanse automodellen per jaar verloren zijn gegaan dan gewonnen, zeggen ze.
Tegelijkertijd is ook de diversiteit afgenomen. Dit betekent dat hoewel er tot nu toe minder nieuwe automodellen zijn geïntroduceerd, de levensduur van deze modellen is toegenomen, zeggen ze.
Dat levert belangrijk bewijs voor bepaalde theorieën over technologische evolutie. Ons onderzoek strookt met het idee dat zodra 'dominante' automodellen zijn ontwikkeld na de Tweede Wereldoorlog, experimentele modellen met een korte levensduur minder gebruikelijk worden vanwege de hogere productiekosten van deze modellen in vergelijking met gevestigde ontwerpen, wat leidt tot een algehele daling van de nettodiversificatie , ze zeggen.
Maar dat is alleen voor auto's op gas. In de afgelopen jaren is de auto-industrie getuige geweest van de opkomst van hybride voertuigen en elektrische auto's, en deze volgen een ander evolutiepatroon. We voorspellen dat elektrische en hybride auto's de vroege stadia van een stralingsgebeurtenis kunnen ervaren, met een dramatische diversificatie die in de komende drie tot vier decennia wordt verwacht, zeggen ze.
Dat is interessant werk met een aanzienlijk potentieel. Door alleen te focussen op de datums waarop nieuwe modellen ontstaan en uitsterven, kunnen Gjesfjeld en co een gedetailleerd inzicht krijgen in hun evolutie en de krachten die deze hebben beïnvloed.
En aangezien deze informatie relatief gemakkelijk te verzamelen is voor andere moderne technologieën, zou het slechts een kwestie van tijd moeten zijn voordat we uitgebreidere behandelingen van andere technologieën zien, zoals mobiele telefoons, camera's, magnetrons en misschien textiel, meubels, enzovoort.
Dat alles kan worden samengevoegd om een beeld te geven van culturele evolutie zoals antropologen nog nooit hebben gehad. En als dat niet de opkomst van een gouden tijdperk voor de sociale wetenschappen inluidt, wat dan wel?
Referentie: arxiv.org/abs/1604.00055 : Concurrentie en uitsterven verklaren de evolutie van diversiteit in Amerikaanse auto's