Kā datu ieguve atklāj amerikāņu automobiļu slēpto evolūciju

Evolūcija ir ārkārtējs process. Ir grūti novērtēt par zemu tās lomu dzīvības daudzveidības radīšanā uz Zemes. Taču šī procesa izpēte ir piespiedusi zinātniekus secināt, ka evolūcija nav tikai bioloģiska parādība. Patiešām, bioloģija ir tikai īpašs gadījums.

Tā vietā evolūcija ir vispārējs process, kam ir nozīme jebkurā sistēmā, kurā notiek reproducēšana, variācijas, piemērotības pārbaude un atkārtošanās daudzās paaudzēs. Evolūcijas procesu var viegli reproducēt in silico, izraisot mākslīgo dzīvību un evolūcijas algoritmus, kas var atrisināt dažādas problēmas.

Datormodeļi ir arī fiksējuši evolūcijas uzvedību un ļāvuši pētniekiem paredzēt tās nākotni, piemēram, tās radīto daudzveidību. Šie modeļi ir spēcīgi mikroskopi evolūcijas izpētei un izpratnei reālajā pasaulē.

Bet, lai gan pētnieki jau sen ir pētījuši evolūcijas lomu bioloģijā un datorzinātnieki jau sen ir pētījuši evolūciju in silico, sociālajiem zinātniekiem un antropologiem vēl ir jāsaprot evolūcijas nozīme tehnoloģiju attīstībā. Tas ir veids, kā laika gaitā attīstās kultūras objekti, piemēram, akmens instrumenti, metāla ieroči un modernāki objekti, piemēram, kameras, datori, televizori utt.

Problēma ir tā, ka neviens nepiekrīt, kā izmērīt izmaiņas šajās sistēmās, kurās nav acīmredzamas analoģijas ar pazīstamajām ģenētikas un seksuālās reprodukcijas idejām. Patiešām, dažādi mēģinājumi aprakstīt tehnoloģiju evolūciju ir iestrēguši daudzveidības aprakstos — kā jūs varat objektīvi klasificēt atšķirības starp vienas paaudzes televizoriem un nākamo? Tas viss nozīmē, ka ir maz izpratnes par tehnoloģiju attīstību.

Šķiet, ka šodien tas mainīsies, pateicoties Erika Gjesfjelda darbam Kalifornijas Universitātē Losandželosā un dažiem draugiem, kuri ir atraduši veidu, kā analizēt amerikāņu automašīnu attīstību no to izgudrošanas 19. gadsimtā līdz mūsdienām. diena. Viņu metode sniedz nepieredzētu ieskatu spēkos, kas darbojas automašīnu evolūcijā. Un viņi saka, ka to var viegli izmantot citām tehnoloģijām.

Viņu metode aptver daudzas standarta problēmas, novērtējot tehnoloģiju attīstību. Viens no grūtākajiem uzdevumiem ir izmērīt daudzveidības izmaiņas laika gaitā. Daudzi pētnieki domā par daudzveidību kā īpašību, kuras pamatā ir objektu vai organismu dažādība, līdzsvars starp tiem un to atšķirības.

Bet šo īpašību mērīšana tehnoloģiskajā pasaulē ir sarežģīta. Piemēram, lai izprastu līdzsvaru starp tehnoloģijām, ir nepieciešama detalizēta izpratne par tehnoloģisko produktu pārpilnību laika gaitā. Un jebkuram atšķirības aprēķinam ir vajadzīgas zināšanas par produkta īpašībām un to, kā var atšķirt produktu klases.

Nevienu no šīs informācijas nav viegli iegūt, jo īpaši attiecībā uz sarežģītiem produktiem, kuru pamatā ir daudz dažādu tehnoloģiju attīstības virzienu. Automobiļi, piemēram, ir ražošanas tehnoloģiju, dizaina tehnoloģiju, dzinēju dizaina, ar degvielu, eļļošanu, aerodinamiku, ergonomiku, skaitļošanu u. Pārskata iegūšana par visiem šiem ir neiespējams uzdevums.

Tātad Gjesfjeld un līdzinieki ir nākuši klajā ar alternatīvu pieeju. Viņi ignorē visas netīrās detaļas par to, kādas tehnoloģijas un to līdzsvars un atšķirības rada katras transportlīdzekļa paaudzes attīstību. Tā vietā viņi uzskaita tikai jaunu modeļu parādīšanās un iznīcības ātrumu, katru modeli apstrādājot kā jaunu sugu.

Pēc tam viņi pieņem, ka evolūcija ir atbildīga par šīm izmaiņām, un izmanto datoru analīzi, lai datus pielāgotu konkrētam, labi saprotamam evolūcijas modelim. Pēc šī modeļa parametru fiksēšanas viņi var to izmantot, lai secinātu, kādi ir vides spēki, kas izraisīja automašīnu modeļu izmaiņas, un izteiktu prognozes par automašīnu turpmāko attīstību.

Detaļas padara interesantu lasīšanu. Komandas dati nāk no EBay Motors, kurā ir plaša datubāze par ASV ražoto vieglo un kravas automašīnu markām, modeļiem un ražošanas gadiem no 1896. līdz 2014. gadam. Kopumā komanda apkopoja datus par 3575 dažādiem automašīnu modeļiem, ko ražojis uzņēmums. 172 unikāli ražotāji. Šis ir fosiliju ieraksts.

Viņi īpaši atzīmē katra modeļa pirmo un pēdējo ražošanas gadu. Šis ir katras sugas izcelsmes un izzušanas datums. Uzzīmējot šos datus, tiek iegūta līkne, kas parāda ātrumu, kādā jaunas sugas rodas un laika gaitā izmirst.

Tomēr pētnieku galvenais sasniegums ir veids, kā viņi analizē šo līkni, izmantojot procesu, ko sauc par dzimšanas un nāves Markova ķēdes Montekarlo algoritmu. Tas simulē evolūcijas procesu starp indivīdiem, lai izveidotu līkni, kas parāda sugu izcelsmes un izzušanas ātrumu.

Protams, triks ir izveidot līkni, kas atbilst automobiļu ražošanas vēsturei. Un komanda to panāk ar modeli, kas darbojas 10 miljonos cilvēku paaudžu. To izdarījuši, viņi var redzēt galvenās vides izmaiņas, kuru dēļ automašīnu evolūcija ir bijusi tāda pati.

Interesants jautājums ir jautāt, kam simulētās vides izmaiņas atbilst reālajā pasaulē. Gjesfjeld un kolēģi apgalvo, ka viņu analīze liecina, ka ir notikušas divas lielas izmaiņas jaunu automašīnu modeļu parādīšanās ātrumā, viena 1933. gadā un otra 1984. gadā: 1933. gadā, kas atbilst Lielajai depresijai, un 1984. gads, kas sakrīt ar automašīnu pārbūvi, lai atbilstu prasībām. degvielas efektivitātes standarti, viņi saka.

Tāpat viņi ir identificējuši divas izmaiņas izzušanas rādītājā: 1935. gads, kas atkal atbilst Lielajai depresijai, un 1960. gads, kas iezīmē 'lielā trijnieka' dominēšanas augstāko punktu ASV automobiļu tirgū.

Dati atklāj arī kādu dīvainu automobiļu attīstības iezīmi kopš 1980. gadiem. Izrādās, ka kopš tā laika amerikāņu automobiļu modeļu izzušanas rādītājs ir bijis augstāks par rašanās līmeni. Tas norāda, ka pēdējo 30 gadu laikā amerikāņu automašīnu modeļi ir zaudēti vairāk nekā iegūti, viņi saka.

Vienlaikus ir samazinājusies arī daudzveidība. Tas nozīmē, ka, lai gan šobrīd ir ieviests mazāk jaunu automašīnu modeļu, šo modeļu kalpošanas laikam ir tendence palielināties.

Tas sniedz svarīgus pierādījumus par labu dažām tehnoloģiskās evolūcijas teorijām. Mūsu pētījumi atbilst idejai, ka, tiklīdz pēc Otrā pasaules kara ir izveidoti 'dominējošie' automašīnu modeļi, īslaicīgi eksperimentālie modeļi kļūst retāk sastopami, jo palielinās šo modeļu ražošanas izmaksas salīdzinājumā ar iedibinātajiem modeļiem, kā rezultātā kopumā samazinās neto diversifikācija. , viņi saka.

Bet tas attiecas tikai uz automašīnām, kas darbināmas ar gāzi. Pēdējos gados automobiļu rūpniecība ir piedzīvojusi hibrīdautomobiļu un elektrisko automobiļu parādīšanos, un tie seko citam evolūcijas modelim. Mēs prognozējam, ka elektriskās un hibrīdautomobiļi var piedzīvot radiācijas notikuma agrīnās stadijas, un nākamajās trīs līdz četrās desmitgadēs gaidāma dramatiska dažādošana, viņi saka.

Tas ir interesants darbs, kam ir ievērojams potenciāls. Koncentrējoties tikai uz datumiem, kad jauni modeļi rodas un izmirst, Gjesfjeld un citi var radīt detalizētu izpratni par savu evolūciju un spēkiem, kas to ir ietekmējuši.

Un tā kā šo informāciju ir salīdzinoši viegli apkopot par citām modernajām tehnoloģijām, vajadzētu būt tikai laika jautājumam, līdz mēs redzēsim visaptverošāku citu tehnoloģiju, piemēram, mobilo tālruņu, kameru, mikroviļņu krāsniņu un, iespējams, tekstilizstrādājumu, mēbeļu un tā tālāk apstrādi.

To visu var apvienot, lai sniegtu priekšstatu par kultūras evolūciju, kāda antropologiem nekad nav bijusi. Un, ja tas neliecina par sociālo zinātņu zelta laikmeta rašanos, ko tad tas nozīmē?

Atsauce: arxiv.org/abs/1604.00055 : Konkurence un izzušana izskaidro Amerikas automobiļu daudzveidības attīstību

paslēpties