Cómo la minería de datos revela la evolución oculta de los automóviles estadounidenses

La evolución es un proceso extraordinario. Es difícil subestimar su papel en la creación de la diversidad de la vida en la Tierra. Pero el estudio de este proceso ha obligado a los científicos a concluir que la evolución no es un fenómeno exclusivamente biológico. De hecho, la biología es sólo un caso especial.

En cambio, la evolución es un proceso general que desempeña un papel en cualquier sistema en el que haya reproducción, variación, pruebas de aptitud e iteración durante muchas generaciones. El proceso de evolución puede reproducirse fácilmente in silico, dando lugar a vida artificial ya algoritmos evolutivos que pueden resolver una amplia variedad de problemas.

Los modelos informáticos también han capturado el comportamiento de la evolución y han permitido a los investigadores predecir su futuro, como la diversidad que crea. Estos modelos son poderosos microscopios para estudiar y comprender la evolución en el mundo real.

Pero mientras los investigadores han estudiado durante mucho tiempo el papel de la evolución en biología y los informáticos han estudiado durante mucho tiempo la evolución in silico, los científicos sociales y los antropólogos aún tienen que entender el papel de la evolución en el desarrollo tecnológico. Esta es la forma en que los objetos culturales evolucionan con el tiempo, cosas como herramientas de piedra, armas de metal y objetos más modernos como cámaras, computadoras, televisores, etc.

El problema es que nadie se pone de acuerdo sobre cómo medir el cambio en estos sistemas en los que no existe una analogía obvia con las ideas familiares de la genética y la reproducción sexual. De hecho, varios intentos de describir la evolución tecnológica se han estancado en formas de describir la diversidad: ¿cómo se pueden categorizar objetivamente las diferencias entre una generación de televisores y la siguiente? Todo eso significa que hay poca comprensión de la forma en que evolucionan las tecnologías.

Hoy, eso parece que va a cambiar gracias al trabajo de Erik Gjesfjeld en la Universidad de California, Los Ángeles, y algunos amigos, quienes han encontrado una manera de analizar la evolución de los automóviles estadounidenses desde su invención en el siglo XIX hasta el presente. día. Su método proporciona una visión sin precedentes de las fuerzas que actúan en la evolución del automóvil. Y dicen que se puede aplicar fácilmente a otras tecnologías.

Su método soluciona muchos de los problemas estándar en la evaluación de la evolución tecnológica. Uno de los más difíciles es medir los cambios en la diversidad a lo largo del tiempo. Muchos investigadores piensan en la diversidad como una propiedad basada en la variedad de objetos u organismos, el equilibrio entre ellos y su disparidad.

Pero medir estas propiedades en el mundo tecnológico es difícil. Comprender el equilibrio entre tecnologías, por ejemplo, requiere una comprensión detallada de la abundancia de productos tecnológicos a lo largo del tiempo. Y cualquier cálculo de disparidad requiere conocimiento de las características del producto y cómo se pueden distinguir las clases de productos.

Ninguna de esa información es fácil de obtener, particularmente para productos complejos que se basan en muchas líneas diferentes de desarrollo tecnológico. Los automóviles, por ejemplo, son el resultado de avances en tecnologías de fabricación, tecnologías de diseño, diseño de motores, tecnologías asociadas con el combustible, la lubricación, la aerodinámica, la ergonomía, la informática, etc. Obtener una visión general de todo esto es una tarea imposible.

Así que Gjesfjeld y compañía han ideado un enfoque alternativo. Ignoran todos los detalles desordenados sobre exactamente qué tecnologías, y su equilibrio y disparidad, contribuyen a cada generación de vehículos. En cambio, solo cuentan la velocidad a la que aparecen y desaparecen nuevos modelos, tratando a cada modelo como una nueva especie.

Luego asumen que la evolución es responsable de estos cambios y utilizan el análisis informático para ajustar los datos a un modelo de evolución particular y bien entendido. Habiendo fijado los parámetros en este modelo, pueden usarlo para inferir las fuerzas ambientales que causaron que los modelos de automóviles cambiaran y para hacer predicciones sobre la evolución futura de los automóviles.

Los detalles hacen que la lectura sea interesante. Los datos del equipo provienen de EBay Motors, que tiene una extensa base de datos de la marca, el modelo y el año de producción de automóviles y camiones producidos en los Estados Unidos entre 1896 y 2014. En total, el equipo recopiló datos sobre 3575 modelos de automóviles diferentes fabricados por 172 fabricantes únicos. Este es el registro fósil.

Señalan en particular el primer y último año de producción de cada modelo. Esta es la fecha del origen y extinción de cada especie. El trazado de estos datos produce una curva que muestra la velocidad a la que se originan y desaparecen nuevas especies con el tiempo.

El avance clave de los investigadores, sin embargo, es la forma en que analizan esta curva utilizando un proceso llamado algoritmo Monte Carlo de cadena de Markov de nacimiento-muerte. Esto simula el proceso de evolución entre individuos para generar una curva que muestra la tasa de origen y extinción de las especies.

El truco, por supuesto, es generar una curva que coincida con la historia de la producción de automóviles. Y el equipo logra esto con el modelo funcionando a través de 10 millones de generaciones de individuos. Una vez hecho esto, pueden ver los principales cambios ambientales que deben haber causado que la evolución del automóvil siguiera la misma curva.

Una pregunta interesante es preguntar a qué corresponden los cambios ambientales simulados en el mundo real. Gjesfjeld y compañía dicen que su análisis sugiere que ha habido dos cambios importantes en la tasa de aparición de nuevos modelos de automóviles, uno en 1933 y otro en 1984: 1933, correspondiente a la Gran Depresión, y 1984, coincidiendo con la reingeniería de automóviles para satisfacer estándares de eficiencia de combustible, dicen.

Igualmente, han identificado dos cambios en la tasa de extinción: 1935, una vez más correspondiente a la Gran Depresión, y 1960, que marca el apogeo del dominio de los 'Tres Grandes' en el mercado automotriz de EE. UU., dicen.

Los datos también revelan una característica curiosa del desarrollo del automóvil desde la década de 1980. Resulta que desde entonces, la tasa de extinción de los modelos de automóviles estadounidenses ha sido más alta que la tasa de origen. Esto indica que en los últimos 30 años se han perdido más modelos de automóviles estadounidenses por año de los que se han ganado, dicen.

Al mismo tiempo, la diversidad también ha disminuido. Esto significa que aunque se han introducido menos modelos de automóviles nuevos hacia el presente, la vida útil de estos modelos ha tendido a aumentar, dicen.

Eso proporciona evidencia importante a favor de ciertas teorías de la evolución tecnológica. Nuestra investigación es consistente con la idea de que una vez que los modelos de automóviles 'dominantes' se establecen después de la Segunda Guerra Mundial, los modelos experimentales de corta duración se vuelven menos comunes debido al aumento de los costos de producción de estos modelos en relación con los diseños establecidos, lo que lleva a una caída general en la diversificación neta. , ellos dicen.

Pero eso es solo para autos a gasolina. En los últimos años, la industria del automóvil ha sido testigo de la aparición de vehículos híbridos y coches eléctricos, y estos siguen un patrón de evolución diferente. Predecimos que los automóviles eléctricos e híbridos pueden estar experimentando las primeras etapas de un evento de radiación, y se espera una diversificación dramática en las próximas tres o cuatro décadas, dicen.

Es un trabajo interesante que tiene un potencial significativo. Al centrarse solo en las fechas en que se originan y desaparecen los nuevos modelos, Gjesfjeld y compañía pueden crear una comprensión detallada de su evolución y las fuerzas que la han influido.

Y dado que esta información es relativamente fácil de recopilar para otras tecnologías modernas, solo debería ser cuestión de tiempo antes de que veamos tratamientos más completos de otras tecnologías como teléfonos móviles, cámaras, microondas y quizás textiles, muebles, etc.

Todo eso se puede ensamblar para proporcionar una imagen de la evolución cultural como nunca antes la habían tenido los antropólogos. Y si eso no presagia el surgimiento de una era dorada para las ciencias sociales, ¿qué lo hace?

Ref: arxiv.org/abs/1604.00055 : La competencia y la extinción explican la evolución de la diversidad en los automóviles estadounidenses

esconder