science >> Wetenschap >  >> anders

Nieuw algoritme voor machine learning kan voorspellen hoe de raciale samenstelling van buurten zal veranderen

Een voorspellende kaart van Cook County in 2030, uiterst rechts, laat zien hoe de raciale samenstelling van buurten zal veranderen in vergelijking met kaarten die gebruik maken van US Census-gegevens van 2010 en 2020. Credit:Tomasz Stepinski/UC

Een kaart gemaakt door onderzoekers van de Universiteit van Cincinnati kan met verrassende nauwkeurigheid voorspellen hoe de raciale samenstelling van buurten zal veranderen.

Tomasz Stepinski, hoogleraar aardrijkskunde aan het UC College of Arts and Sciences, heeft een algoritme voor machine learning ontwikkeld om tot in detail te voorspellen hoe buurten de komende 10 jaar min of meer gesegregeerd zullen worden.

Stepinski, die werkt bij UC's Space Research Institute for Discovery and Exploration, analyseerde elk decennium gegevens die door het US Census Bureau werden verzameld. Ze brachten de gegevens in kaart op basis van raciale samenstelling in de hoge resolutie van vierkanten van 300 meter die cellen worden genoemd.

Het algoritme moest worden "getraind" om de gegevens van twee tellingsjaren met een tussenruimte van 10 jaar te interpreteren. Het algoritme onderzocht ook individuele cellen in relatie tot die om hen heen.

"De naam 'machine learning' suggereert dat het iets magisch heeft, maar het zijn gewoon krachtigere statistieken," zei Stepinski.

Stepinski valideerde zijn algoritme door de voorspellingen te vergelijken met werkelijke gegevens van de tellingen van 2010 en 2020 en ontdekte dat het tot 86% nauwkeurig was.

"Onze hypothese dat je de klasse van een cel in 10 jaar kunt voorspellen op basis van de vorige twee klassen en de omringende klassen was correct," zei hij. "Het is niet perfect, maar je kunt zien dat het best goed is."

Stepinski en co-auteur Anna Dmowska, een assistent-professor bij de afdeling Geo-informatie aan de Adam Mickiewicz University in Polen, pasten hun algoritme toe op Chicago's Cook County, Illinois, dat ooit werd beschouwd als een van de meest raciaal gescheiden plaatsen in Amerika.

De kaart van UC toonde aan dat veel buurten die worden gedomineerd door blanke en zwarte bevolkingsgroepen tegen 2030 minder gesegregeerd zullen zijn met minder opvallende veranderingen in buurten die worden gedomineerd door Latijns-Amerikaanse en Aziatisch-Amerikaanse bevolkingsgroepen.

Stepinski zei dat onderzoekers in Chicago baanbrekend sociologisch onderzoek hebben gedaan naar ras, etniciteit en gentrificatie met Cook County als hun model. De uitgestrekte, dichtbevolkte provincie biedt ook een goed model om het algoritme te bestuderen, omdat het nog steeds veel gesegregeerde buurten heeft, ondanks de trend in de richting van grotere raciale en etnische diversiteit in de afgelopen 50 jaar, zei hij.

Stepinski paste het algoritme ook toe op Houston, Texas en Los Angeles en San Francisco in Californië, met vergelijkbaar succes.

"Het vermogen om demografische veranderingen te voorspellen is essentieel vanuit wetenschappelijk oogpunt en voor beleidsmakers, stadsontwikkeling, enz.", aldus co-auteur Dmowska.

"Zoals in de krant wordt getoond, zijn de voorspellende kaarten behoorlijk nauwkeurig en laten ze zien hoe het gebied er de komende 10 jaar uit zou kunnen zien", zei ze.

Tomasz Stepinski, hoogleraar aardrijkskunde aan de Universiteit van Cincinnati, ontwikkelde een algoritme dat met 86% nauwkeurigheid kan voorspellen hoe de raciale samenstelling van buurten de komende 10 jaar zal veranderen. Krediet:Joseph Fuqua II/UC

Stepinski zei dat de voorspellende kaarten kunnen worden gebruikt om scholen of overheden te helpen bij het plannen van meer diensten, zoals Spaanstalige klaslokalen of tolken. Het zou sociologen ook kunnen helpen de drijvende krachten achter de veranderende demografie van buurten te begrijpen.

"Mijn interesse is niet sociologisch. Mijn specialiteit is rekenen," zei Stepinski. "Ik laat het waarom aan iemand anders over. Maar ik kan me voorstellen wat er gebeurt."

Stepinski zei dat jongere generaties vaak in nabijgelegen buurten zullen blijven als ze al in een gebied blijven. En als een bepaalde raciale populatie in een gebied afneemt, vullen anderen meestal de leegte.

"Het is diffusie," zei Stepinski. "Dus in Cook County heb je een Spaanse bevolking die sneller groeit dan de blanke bevolking. Ze gaan dichterbij wonen. Ze gaan niet ver van huis verhuizen."

Michael Chavarria, uitvoerend directeur van de non-profitorganisatie HOPE Fair Housing Center in Illinois, zei dat hij verrast was door de voorspellende nauwkeurigheid van de kaart.

"Een ongelooflijk krachtig ding dat het doet, is het verhaal bevestigen dat mensen niet zoveel controle hebben over waar ze wonen als besluitvormers denken dat ze doen," zei hij.

"Mensen denken dat segregatie het resultaat is van individuele keuzes. En sommige mensen kiezen ervoor om op plaatsen te wonen waar iedereen op hen lijkt," zei Chavarria. "Maar het idee dat een algoritme kan voorspellen waar mensen wonen, laat zien dat er andere factoren zijn die deze beslissingen bepalen. Dat vertelt me ​​dat de keuze over waar we wonen niet volledig gebaseerd is op keuzevrijheid."

In het geval van Cook County zei Chavarria dat de momentopname die de voorspellende kaart biedt, zou kunnen suggereren dat sommige buurten in Cook County minder gesegregeerd worden. Maar het kan ook alleen de overgang vastleggen van het ene type gesegregeerde buurt naar het andere, net zo gesegregeerd.

"Als we deze buurten zien veranderen, kan dit een voorbode zijn van meer segregatie", zei Chavarria.

Olivia Cobbins, een onderzoeker bij de Cook County Human Rights Commission, zei dat het belangrijk is om rassenscheiding te onderzoeken in de context van zaken als discriminatie op het gebied van huisvesting of openbare diensten.

"Chicago heeft een geschiedenis van rassendiscriminatie, redlining en ongelijkheden jegens Afro-Amerikanen", zei ze.

Cobbins zei dat het beleid en de wetten de veranderende demografie moeten bijhouden om gelijke kansen voor iedereen te garanderen.

"Overheidsfunctionarissen en de samenleving hebben een morele verantwoordelijkheid en verplichting om te zorgen voor gerechtigheid, gelijkheid en gelijkheid en om te zorgen voor openbare bijstand en fatsoenlijke, betaalbare huisvesting voor mensen in nood." + Verder verkennen

Nieuwe kaart toont raciale diversiteit van elke buurt in continentale V.S.