Comment l'exploration de données révèle l'évolution cachée des automobiles américaines

L'évolution est un processus extraordinaire. Il est difficile de sous-estimer son rôle dans la création de la diversité de la vie sur Terre. Mais l'étude de ce processus a forcé les scientifiques à conclure que l'évolution n'est pas un phénomène exclusivement biologique. En effet, la biologie n'est qu'un cas particulier.

Au lieu de cela, l'évolution est un processus général qui joue un rôle dans tout système dans lequel il y a reproduction, variation, test de fitness et itération sur plusieurs générations. Le processus d'évolution peut facilement être reproduit in silico, conduisant à une vie artificielle et à des algorithmes évolutifs capables de résoudre une grande variété de problèmes.

Les modèles informatiques ont également capturé le comportement de l'évolution et permis aux chercheurs de prédire son avenir, comme la diversité qu'elle crée. Ces modèles sont de puissants microscopes pour étudier et comprendre l'évolution dans le monde réel.

Mais alors que les chercheurs étudient depuis longtemps le rôle de l'évolution en biologie et que les informaticiens étudient depuis longtemps l'évolution in silico, les spécialistes des sciences sociales et les anthropologues doivent encore appréhender le rôle de l'évolution dans le développement technologique. C'est ainsi que les objets culturels évoluent au fil du temps, des choses comme des outils en pierre, des armes en métal et des objets plus modernes tels que des caméras, des ordinateurs, des téléviseurs, etc.

Le problème est que personne ne s'accorde sur la façon de mesurer l'évolution de ces systèmes dans lesquels il n'y a pas d'analogie évidente avec les idées familières de la génétique et de la reproduction sexuée. En effet, diverses tentatives pour décrire l'évolution technologique se sont embourbées dans les manières de décrire la diversité - comment pouvez-vous objectivement catégoriser les différences entre une génération de téléviseurs et la suivante ? Tout cela signifie qu'il y a peu de compréhension de la façon dont les technologies évoluent.

Aujourd'hui, cela semble sur le point de changer grâce au travail d'Erik Gjesfjeld de l'Université de Californie à Los Angeles et de quelques amis, qui ont trouvé un moyen d'analyser l'évolution des automobiles américaines depuis leur invention au 19e siècle jusqu'à nos jours. journée. Leur méthode fournit un aperçu sans précédent des forces à l'œuvre dans l'évolution de l'automobile. Et ils disent que cela peut facilement être appliqué à d'autres technologies.

Leur méthode contourne bon nombre des problèmes classiques d'évaluation de l'évolution technologique. L'une des plus difficiles consiste à mesurer l'évolution de la diversité au fil du temps. De nombreux chercheurs pensent que la diversité est une propriété basée sur la variété d'objets ou d'organismes, l'équilibre entre eux et leur disparité.

Mais mesurer ces propriétés dans le monde technologique est difficile. Comprendre l'équilibre entre les technologies, par exemple, nécessite une compréhension détaillée de l'abondance des produits technologiques au fil du temps. Et tout calcul de disparité nécessite une connaissance des caractéristiques des produits et de la manière dont les classes de produits peuvent être distinguées.

Aucune de ces informations n'est facile à obtenir, en particulier pour les produits complexes qui reposent sur de nombreuses lignes de développement technologique différentes. Les automobiles, par exemple, sont le résultat des progrès des technologies de fabrication, des technologies de conception, de la conception des moteurs, des technologies associées au carburant, à la lubrification, à l'aérodynamique, à l'ergonomie, à l'informatique, etc. Obtenir une vue d'ensemble de tout cela est une tâche impossible.

Gjesfjeld et co ont donc proposé une approche alternative. Ils ignorent tous les détails désordonnés sur exactement quelles technologies - et leur équilibre et leur disparité - contribuent à chaque génération de véhicule. Au lieu de cela, ils ne comptent que la vitesse à laquelle de nouveaux modèles apparaissent et disparaissent, traitant chaque modèle comme une nouvelle espèce.

Ensuite, ils supposent que l'évolution est responsable de ces changements et utilisent l'analyse informatique pour ajuster les données à un modèle d'évolution particulier et bien compris. Après avoir fixé les paramètres de ce modèle, ils peuvent ensuite l'utiliser pour déduire les forces environnementales qui ont provoqué le changement des modèles de voitures et pour faire des prédictions sur l'évolution future des automobiles.

Les détails rendent la lecture intéressante. Les données de l'équipe proviennent d'EBay Motors, qui possède une vaste base de données sur la marque, le modèle et l'année de production des voitures et des camions produits aux États-Unis entre 1896 et 2014. Au total, l'équipe a recueilli des données sur 3 575 modèles de voitures différents fabriqués par 172 fabricants uniques. C'est le registre fossile.

Ils notent notamment la première et la dernière année de production de chaque modèle. C'est la date d'origine et d'extinction de chaque espèce. Le traçage de ces données produit une courbe montrant la vitesse à laquelle de nouvelles espèces apparaissent et disparaissent au fil du temps.

La percée clé des chercheurs, cependant, est la façon dont ils analysent cette courbe à l'aide d'un processus appelé algorithme Monte Carlo de la chaîne de Markov naissance-mort. Cela simule le processus d'évolution des individus pour générer une courbe montrant le taux d'origine et d'extinction des espèces.

L'astuce, bien sûr, est de générer une courbe qui correspond à l'histoire de la production automobile. Et l'équipe y parvient avec le modèle fonctionnant à travers 10 millions de générations d'individus. Cela fait, ils peuvent voir les changements environnementaux majeurs qui ont dû faire en sorte que l'évolution de l'automobile suive la même courbe.

Une question intéressante est de se demander à quoi correspondent les changements environnementaux simulés dans le monde réel. Gjesfjeld et co affirment que leur analyse suggère qu'il y a eu deux changements majeurs dans le rythme auquel les nouveaux modèles automobiles apparaissent, l'un en 1933 et l'autre en 1984 : 1933, correspondant à la Grande Dépression, et 1984, coïncidant avec la réingénierie des voitures pour répondre normes d'efficacité énergétique, disent-ils.

De même, ils ont identifié deux changements dans le taux d'extinction : 1935, correspondant à nouveau à la Grande Dépression, et 1960, qui marque l'apogée de la domination des « Trois Grands » sur le marché automobile américain, disent-ils.

Les données révèlent également une caractéristique curieuse du développement automobile depuis les années 1980. Il s'avère que depuis lors, le taux d'extinction des modèles de voitures américaines a été supérieur au taux d'origination. Cela indique qu'au cours des 30 dernières années, plus de modèles de voitures américaines ont été perdus par an que gagnés, disent-ils.

Dans le même temps, la diversité a également diminué. Cela signifie que bien que moins de nouveaux modèles de voitures aient été introduits vers le présent, la durée de vie de ces modèles a tendance à augmenter, disent-ils.

Cela fournit des preuves importantes en faveur de certaines théories de l'évolution technologique. Notre recherche est cohérente avec l'idée qu'une fois que les modèles de voitures 'dominants' sont établis après la Seconde Guerre mondiale, les modèles expérimentaux de courte durée deviennent moins courants en raison de l'augmentation des coûts de production de ces modèles par rapport aux conceptions établies, entraînant une baisse globale de la diversification nette. , ils disent.

Mais ce n'est que pour les voitures à essence. Ces dernières années, l'industrie automobile a vu émerger des véhicules hybrides et des voitures électriques, et ceux-ci suivent un schéma d'évolution différent. Nous prévoyons que les voitures électriques et hybrides pourraient connaître les premiers stades d'un événement de rayonnement, avec une diversification spectaculaire attendue au cours des trois à quatre prochaines décennies, disent-ils.

C'est un travail intéressant qui a un potentiel important. En se concentrant uniquement sur les dates d'apparition et de disparition des nouveaux modèles, Gjesfjeld and co peut créer une compréhension détaillée de leur évolution et des forces qui l'ont influencée.

Et comme ces informations sont relativement faciles à rassembler pour d'autres technologies modernes, cela ne devrait être qu'une question de temps avant que nous voyions des traitements plus complets d'autres technologies telles que les téléphones portables, les appareils photo, les micro-ondes, et peut-être les textiles, les meubles, etc.

Tout cela peut être reconstitué pour fournir une image de l'évolution culturelle comme les anthropologues n'en ont jamais eu. Et si cela n'annonce pas l'émergence d'un âge d'or pour les sciences sociales, qu'est-ce que cela signifie ?

Réf : arxiv.org/abs/1604.00055 : Concurrence et extinction expliquent l'évolution de la diversité dans les automobiles américaines

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