Come il data mining rivela l'evoluzione nascosta delle automobili americane

L'evoluzione è un processo straordinario. È difficile sottovalutare il suo ruolo nel creare la diversità della vita sulla Terra. Ma lo studio di questo processo ha costretto gli scienziati a concludere che l'evoluzione non è un fenomeno esclusivamente biologico. In effetti, la biologia è solo un caso speciale.

Invece, l'evoluzione è un processo generale che gioca un ruolo in qualsiasi sistema in cui vi sia riproduzione, variazione, test di fitness e iterazione nel corso di molte generazioni. Il processo di evoluzione può essere facilmente riprodotto in silico, portando alla vita artificiale e ad algoritmi evolutivi in ​​grado di risolvere un'ampia varietà di problemi.

I modelli informatici hanno anche catturato il comportamento dell'evoluzione e hanno permesso ai ricercatori di prevederne il futuro, come la diversità che crea. Questi modelli sono potenti microscopi per studiare e comprendere l'evoluzione nel mondo reale.

Ma mentre i ricercatori hanno studiato a lungo il ruolo dell'evoluzione in biologia e gli informatici hanno studiato a lungo l'evoluzione in silico, gli scienziati sociali e gli antropologi devono ancora fare i conti con il ruolo dell'evoluzione nello sviluppo tecnologico. Questo è il modo in cui gli oggetti culturali si evolvono nel tempo, cose come strumenti di pietra, armi di metallo e oggetti più moderni come macchine fotografiche, computer, televisori e così via.

Il problema è che nessuno è d'accordo su come misurare il cambiamento in questi sistemi in cui non c'è un'evidente analogia con le idee familiari della genetica e della riproduzione sessuale. In effetti, vari tentativi di descrivere l'evoluzione tecnologica si sono impantanati nei modi per descrivere la diversità: come puoi classificare oggettivamente le differenze tra una generazione di televisori e l'altra? Tutto ciò significa che c'è poca comprensione del modo in cui le tecnologie si evolvono.

Oggi, le cose sembrano destinate a cambiare grazie al lavoro di Erik Gjesfjeld dell'Università della California, Los Angeles, e di alcuni amici, che hanno trovato un modo per analizzare l'evoluzione delle automobili americane dalla loro invenzione nel 19° secolo ad oggi giorno. Il loro metodo fornisce una visione senza precedenti delle forze all'opera nell'evoluzione dell'automobile. E dicono che può essere facilmente applicato ad altre tecnologie.

Il loro metodo aggira molti dei problemi standard nella valutazione dell'evoluzione tecnologica. Uno dei più difficili è misurare i cambiamenti nella diversità nel tempo. Molti ricercatori pensano alla diversità come a una proprietà basata sulla varietà di oggetti o organismi, sull'equilibrio tra di essi e sulla loro disparità.

Ma misurare queste proprietà nel mondo tecnologico è difficile. Comprendere l'equilibrio tra le tecnologie, ad esempio, richiede una comprensione dettagliata dell'abbondanza di prodotti tecnologici nel tempo. E qualsiasi calcolo della disparità richiede la conoscenza delle caratteristiche del prodotto e di come si possono distinguere le classi di prodotto.

Nessuna di queste informazioni è facile da reperire, in particolare per prodotti complessi che si basano su diverse linee di sviluppo tecnologico. Le automobili, ad esempio, sono il risultato dei progressi nelle tecnologie di produzione, tecnologie di progettazione, progettazione dei motori, tecnologie associate al carburante, lubrificazione, aerodinamica, ergonomia, informatica e così via. Ottenere una panoramica di tutti questi è un compito impossibile.

Quindi Gjesfjeld e co hanno escogitato un approccio alternativo. Ignorano tutti i dettagli disordinati su quali tecnologie, nonché il loro equilibrio e la loro disparità, contribuiscono a ciascuna generazione di veicoli. Invece, contano solo la velocità con cui i nuovi modelli compaiono e si estinguono, trattando ogni modello come una nuova specie.

Quindi presumono che l'evoluzione sia responsabile di questi cambiamenti e utilizzano l'analisi del computer per adattare i dati a un modello di evoluzione particolare e ben compreso. Dopo aver fissato i parametri in questo modello, possono quindi utilizzarlo per dedurre le forze ambientali che hanno causato il cambiamento dei modelli di auto e per fare previsioni sull'evoluzione futura delle automobili.

I dettagli rendono interessante la lettura. I dati del team provengono da eBay Motors, che dispone di un ampio database di marca, modello e anno di produzione di auto e camion prodotti negli Stati Uniti tra il 1896 e il 2014. In totale, il team ha raccolto dati su 3.575 diversi modelli di auto realizzati da 172 produttori unici. Questa è la documentazione sui fossili.

Annotano in particolare il primo e l'ultimo anno di produzione per ogni modello. Questa è la data di origine e di estinzione di ogni specie. Il tracciamento di questi dati produce una curva che mostra la velocità con cui le nuove specie si originano e si estinguono nel tempo.

La svolta chiave dei ricercatori, tuttavia, è il modo in cui analizzano questa curva utilizzando un processo chiamato algoritmo Monte Carlo della catena di Markov di nascita-morte. Questo simula il processo di evoluzione tra gli individui per generare una curva che mostra il tasso di origine e di estinzione delle specie.

Il trucco, ovviamente, è generare una curva che corrisponda alla storia della produzione automobilistica. E il team raggiunge questo obiettivo con il modello che attraversa 10 milioni di generazioni di individui. Fatto ciò, possono vedere i principali cambiamenti ambientali che devono aver fatto sì che l'evoluzione dell'automobile seguisse la stessa curva.

Una domanda interessante è chiedersi a cosa corrispondano i cambiamenti ambientali simulati nel mondo reale. Gjesfjeld e compagni affermano che la loro analisi suggerisce che ci sono stati due grandi cambiamenti nella velocità con cui appaiono i nuovi modelli di automobili, uno nel 1933 e un altro nel 1984: 1933, corrispondente alla Grande Depressione, e 1984, in coincidenza con la reingegnerizzazione delle auto per soddisfare standard di efficienza del carburante, dicono.

Allo stesso modo, hanno identificato due cambiamenti nel tasso di estinzione: il 1935, ancora una volta corrispondente alla Grande Depressione, e il 1960, che segna l'apice del dominio delle 'Tre Grandi' nel mercato automobilistico statunitense, dicono.

I dati rivelano anche una caratteristica curiosa dello sviluppo automobilistico a partire dagli anni '80. Si scopre che da allora il tasso di estinzione dei modelli di auto americane è stato superiore al tasso di origine. Ciò indica che negli ultimi 30 anni sono stati persi più modelli di auto americane all'anno di quanti ne siano stati guadagnati, dicono.

Allo stesso tempo, anche la diversità è diminuita. Ciò significa che, sebbene nel presente siano stati introdotti meno nuovi modelli di auto, la durata di vita di questi modelli ha avuto la tendenza ad aumentare, dicono.

Ciò fornisce prove importanti a favore di alcune teorie dell'evoluzione tecnologica. La nostra ricerca è coerente con l'idea che una volta stabiliti i modelli di auto 'dominanti' dopo la seconda guerra mondiale, i modelli sperimentali di breve durata diventano meno comuni a causa dell'aumento dei costi di produzione di questi modelli rispetto ai progetti consolidati, portando a un calo generale della diversificazione netta , dicono.

Ma questo è solo per le auto a gas. Negli ultimi anni, l'industria automobilistica ha assistito all'emergere di veicoli ibridi e auto elettriche, che stanno seguendo un diverso modello di evoluzione. Prevediamo che le auto elettriche e ibride potrebbero vivere le prime fasi di un evento di radiazione, con una drammatica diversificazione prevista nei prossimi tre o quattro decenni, dicono.

È un lavoro interessante che ha un potenziale significativo. Concentrandosi solo sulle date in cui i nuovi modelli hanno origine e si estinguono, Gjesfjeld e compagni possono creare una comprensione dettagliata della loro evoluzione e delle forze che l'hanno influenzata.

E poiché queste informazioni sono relativamente facili da raccogliere per altre tecnologie moderne, dovrebbe essere solo questione di tempo prima di vedere trattamenti più completi di altre tecnologie come telefoni cellulari, fotocamere, microonde e forse tessuti, mobili e così via.

Tutto ciò può essere messo insieme per fornire un quadro dell'evoluzione culturale che gli antropologi non hanno mai avuto. E se questo non annuncia l'emergere di un'era d'oro per le scienze sociali, cosa lo fa?

Rif: arxiv.org/abs/1604.00055 : La concorrenza e l'estinzione spiegano l'evoluzione della diversità nelle automobili americane

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