Математичари примењују алгоритме да зауставе герримандеринг

концептуална илустрација мапе која се исече и спаја

Алекандер Гландиен



Мапе за конгресне и државне законодавне трке у САД често подсећају на изборне бестијарије, са бизарно обликованим окрузима који настају из чудних хибрида округа, округа и пописних блокова.

Цртање ових мапа, више од свега – више од закона о сузбијању бирача, више од превара бирача – одређује како се гласови претварају у то ко ће бити изабран. Можете узети исти скуп гласова, са различитим мапама округа, и добити веома различите резултате, каже Џонатан Матингли, математичар са Универзитета Дјук у љубичастој држави Северна Каролина. Поставља се питање, ако је избор мапа толико важан за то како тумачимо ове гласове, коју карту да изаберемо и како да одлучимо да ли је неко добро урадио посао у избору те карте?





Последњих месеци, Маттингли и математичари истомишљеници били су заузети у ишчекивању објављивања података које се очекује данас, 12. августа, од америчког Бироа за попис становништва. Сваке деценије, нови пописни подаци покрећу десетогодишњи циклус редоследа – државни законодавци (или понекад именоване комисије) цртају нове мапе, померајући линије округа да би се узела у обзир демографска померања.

У припреми, математичари изоштравају нове алгоритме — алате отвореног кода, развијене последњих година — који откривају и супротстављају се герримандерингу, еклатантној пракси која доводи до ових бестијарија, при чему политичари намећу мапе и искривљују резултате да би дали предност једној политичкој странци у односу на другу . Републиканци су отворено изјавили да са овим циклусом редистрикције намеравају да убрзају пут ка поновно преузимање Представничког дома америчког Конгреса 2022 .

„Ситуација се променила у последњој деценији, пошто је компјутерска технологија ухватила корак са проблемом који је изазвао.“



ЕРИЦ ЛАНДЕР

Ово је време кризе, каже Моон Дуцхин путем е-поште. Математичар на Универзитету Туфтс, Дуцхин води Групу за метричку геометрију и Герримандеринг, а она је коаутор новији рад о новом алату под називом ГерриЦхаин (први пут развијен 2018.), који је преузет 20.000 пута.

Косуке Имаи, политиколог са Харварда, и његова истраживачка група — фокусирали су се на оно што називају методологијом редистрикције уз помоћ алгоритма ( АЛАРМНИ )—прерађује софтверски пакет тзв редист , чинећи га што једноставнијим за употребу чак и за научнике са подацима о грађанима. Овог лета имам два средњошколца који то користе и раде анализу, каже Имаи. Један гледа како би се промена дистрикта могла одиграти у Алабами.

Алати попут ових ће играти кључну улогу у надолазећим политичким биткама. Компјутерска математика и квантитативна анализа су спремне да имају велики утицај на редистрикцију, обезбеђујући објективан и практичан стандард—алгоритамски тест—за идентификацију герримандеред мапа. Идеално би било да се користе током читавог процеса, на јавним форумима и консултацијама са законодавцима који би могли утицати на то које мапе ће бити усвојене у закону; али и, можда реалније и пресудније, доћи ће до изражаја накнадно, у очекиваним тужбама. Ово ће бити први пут да имамо другачији ниво техничке способности да разговарамо о томе шта се дешава, каже Маттингли.

Политика гуштера

Термин герримандер датира из 1812. године, када је округ Масачусетса привучен у корист гувернера Елбриџа Џерија био толико чудног облика да је био упоређен са даждевњаком. Дакле, герримандер значи манипулисати границама округа са политичком агендом, и на тај начин манипулисати изборним исходима.



Употреба рачунара за генерисање и геримандовање изборних мапа постала је релативно уобичајена током 1990-их, иако је рани софтвер за преобликовање био изузетно скуп, коштајући од 500.000 до милион долара. Сада је индустријски стандард Маптитуде, који је направио Цалипер. Када је први пакет Маптитуде фор Редистрицтинг објављен, касних 1990-их, коштао је 2.999 долара. Тренутна цена се креће од 1.000 до 10.000 долара, у зависности од потреба корисника.

Да ли су рачунари спремни да реше овај озлоглашено гломазан математички проблем?

Покушај да се ухвати у коштац са неумољивом Цоллатз претпоставком је племенити неуспех који демонстрира обећање аутоматизованих техника резоновања.

Деценијама је један од тих корисника био Томас Хофелер, Микеланђело модерног геримандера , дугогодишњи званични директор за преуређење округа Републичког националног комитета, који је умро 2018.

Шеме Герримандеринга укључују разбијање и паковање—распршивање гласова за једну странку по дистриктима, разводњавајући на тај начин њихову моћ и трпање гласача истомишљеника у један округ, расипајући моћ коју би имали на другом месту. Град Остин у Тексасу је напукнут, подељен на шест округа (то је највећи град у САД који нема округ).

Године 2010., пуна снага претње се материјализовала са Пројектом за редослед већине републиканаца, или РЕДМАП. Потрошио је 30 милиона долара на парламентарне изборе у држави, са победничким резултатима на Флориди, Северној Каролини, Висконсину, Мичигену и Охају. Победе 2010. дале су им моћ да цртају мапе 2011. каже Дејвид Дејли, аутор, Ратф**кед: Истинита прича иза тајног плана за крађу америчке демократије .

'Оно што је некада била мрачна уметност сада је мрачна наука.'

МИЦХАЕЛ ЛИ

То што је технологија напредовала у скоковима и границама од претходног циклуса редистрикције само је повећала резултат. То је учинило геримандере нацртане те године много трајнијим и издржљивијим од било ког другог геримандера у историји наше нације, каже он. То је софистицираност компјутерског софтвера, брзина рачунара, количина доступних података, што омогућава партизанским креаторима мапа да своје мапе ставе кроз 60 или 70 различитих итерација и да заиста прецизирају и оптимизују партијски учинак тих мапа.

Као што каже Мајкл Ли, стручњак за преуређење у Бренан центру за правду на правном факултету Универзитета у Њујорку: Оно што је некада била мрачна уметност сада је мрачна наука. А када се изманипулисане мапе имплементирају на изборима, каже он, јесу скоро немогуће савладати .

Математички микроскоп

Маттингли и његов Дуке теам остају до касно у писању кода за који очекују да ће алгоритамски произвести огромну победу – припремајући се за примену њиховог најновијег алата у стварном животу, који је дебитовао у раду (тренутно у ревизији) са технички опојним насловом Мулти-Сцале Мерге-Сплит Марков ланац Монте Карло за редистриктовање .

нуклеарних реактора ИВ генерације

Унапређење техничког дискурса, међутим, није главни приоритет. Маттингли и његове колеге се надају да ће подједнако образовати политичаре и јавност, као и адвокате, судије, колеге математичаре, научнике—све који су заинтересовани за ствар демократије. У јулу, Маттингли је одржао јавно предавање са приступачнијим насловом који је био брз: Да ли чујете вољу народа на гласању?

За округе Мисхапен се често мисли да су обележје герримандера. Са мапом из 2012. у Северној Каролини, конгресни дистрикти су били веома чудне звери, каже Матингли, који је (са својим кључним сарадником Грегом Хершлагом) дао експертско сведочење у неким од судских процеса који су уследили. Током последње деценије, било је правних изазова широм земље - у Илиноису, Мериленду, Охају, Пенсилванији, Висконсину.

Али док такви унакажени округи праве заиста лепе постере и шољице за кафу и мајице, каже Маттингли, истина је да заустављање чудних геометрија неће зауставити герримандеринг. И у ствари, са свим технолошки софистицираним потезима руке, мапу са геримандерима може бити тешко открити.

Ове мапе конгресног округа Северне Каролине илуструју како геометрија није сигуран показатељ герримандеринга. Судови су сматрали да је мапа НЦ 2012, са својим бизарним границама округа, расна фигура. Замена, мапа НЦ 2016, изгледа сасвим другачије и питома у поређењу, али се сматрала неуставним политичким маневаром. Анализа Дукеовог Џонатана Матинглија и његовог тима показала је да су карте из 2012. и 2016. биле политички еквивалентне у својим страначким исходима. Судски одређен вештак нацртао је карту НЦ 2020.

ЈОНАТХАН МАТТИНГЛИ

Алати које су истовремено развили бројни научници математике обезбеђују оно што се зове тест екстремног одступања. Приступ сваког истраживача је мало другачији, али резултат је следећи: мапа за коју се сумња да је урађена упоређена је са великом колекцијом или збирком непристрасних, неутралних мапа. Математички метод на делу—засновано на тзв Алгоритми Марковљевог ланца Монте Карло —генерише насумични узорак мапа из универзума могућих мапа и одражава вероватноћу да ће било која нацртана мапа задовољити различита разматрања политике.

Мапе ансамбла су кодиране да обухвате различите принципе који се користе за цртање округа, узимајући у обзир начин на који ови принципи утичу на геополитичку геометрију државе. Принципи (који се разликују од државе до државе) укључују критеријуме као што су одржавање округа релативно компактним и повезаним, чинећи их приближно једнаким по броју становника, и очување округа, општина и заједница са заједничким интересима. А мапе округа морају бити у складу са Уставом САД и Законом о гласачким правима из 1965. године.

Када је Биро за попис становништва објавио податке за 2020. годину, Маттингли и његов тим ће учитати скуп података, покренути свој алгоритам и генерисати колекцију типичних, нестраначких планова округа за Северну Каролину. Из ове огромне дистрибуције мапа и узимајући у обзир историјске обрасце гласања, они ће уочити мерила која би требало да служе као заштитна ограда. На пример, они ће проценити релативну вероватноћу да ће те мапе произвести различите изборне исходе — рецимо, број места које су освојили демократе и републиканци — и са којом разликом: са поделом гласова 50-50 и уз веродостојно гласање обрасци, мало је вероватно да би неутрална мапа републиканцима дала 10 места, а демократама само три (као што је био случај са том мапом из 2012).

Користимо рачунарску математику да схватимо шта очекујемо као исходе за непристрасне мапе, а затим можемо да упоредимо са одређеном мапом, каже Маттингли.

До средине септембра они ће објавити своје налазе и надају се да ће државни законодавци обратити пажњу на заштитне ограде. Када нове мапе округа буду предложене касније на јесен, анализираће резултате и укључити се у јавне и политичке разговоре који уследе — а ако се поново посумња да су мапе намештене, биће још тужби, у којима ће математичари поново играју централну улогу.

Не желим само да убеђујем некога да нешто није у реду, каже Маттингли. Желим да им дам микроскоп како би могли да погледају карту и разумеју њена својства, а затим да извуку сопствене закључке.

Јонатхан Маттингли

Џонатан Матингли је примењени математичар на Универзитету Дјук.

ЦОУРТЕСИ ПХОТО

Када је Маттингли сведочио 2017. и 2019., анализирајући две накнадне итерације мапа округа Северне Каролине, суд се сложио да су дотичне мапе биле претерано пристрасне герримандере, дискриминишући демократе. Вес Пегден, математичар са Универзитета Карнеги Мелон, сведочио је користећи сличан метод у случају у Пенсилванији; суд се сложио да је мапа у питању дискриминисала републиканце.

Судови се дуго муче око тога како да измере партизански геримандинг, каже Ли. Али тада се чинило да је дошло до помака, када су судови за судом уништавали мапе користећи неке од ових нових алата.

Када је случај Северне Каролине стигао до Врховног суда САД 2019. године (заједно са случајем Мериленд), математичар и генетичар Ериц Ландер, професор на Харварду и МИТ-у, који је сада главни научни саветник председника Бајдена, приметио је у кратким цртама да компјутерска технологија има ухватио у коштац са проблемом који је изазвао. Он је сматрао да је стандард екстремних изузетака — тест који једноставно поставља питање: „Који је део планова за преограничење мање екстреман од предложеног плана?“ — једноставно, квантитативно математичко питање за које постоји јел тако одговор.

Већина судија закључио другачије .

Пет судија Врховног суда су једини који су изгледа имали проблема да виде како математика и модели функционишу, каже Ли. Државни и други савезни судови су успели да га примене – ово није било изван интелектуалне способности судова да се баве, као што је то случај са сложеним случајем полне дискриминације или сложеним случајем преваре са хартијама од вредности. Али пет судија Врховног суда је рекло: „Ово је претешко за нас“.

Такође су рекли: ’Ово није на нама да поправљамо – ово треба да поправљају државе; ово је да Конгрес поправи ; није на нама да поправљамо“, каже Ли.

Хоће ли бити важно?

Како Дејли види, одлука Врховног суда даје државним законодавцима зелено светло и нема ограничења брзине када је у питању врста партизанских геримандера које могу да уведу приликом израде мапа касније овог месеца. Истовремено, каже он, технологија се побољшала на такво место да сада можемо [је] користити да видимо кроз технологију вођене герримандере које су креирали законодавци.

Недавне промене у софтверу Маптитуде за редистриктовање такође имају за циљ да се заштите од герримандеринга. Најновија верзија, објављена за кориснике крајем јула, укључује метод ансамбла, као и метрику која мери фрацкинг (фракционисање географских јединица као што су округи) и континуитет путовања (путовање би требало да буде могуће са било ког места на било које друго место у округу без напуштања округа). А ту је и нови производ под називом Маптитуде Онлине Редистрицтинг који омогућава јавности да види и процени планове и предложи своје.

У прошлости је људима било веома тешко да реагују, каже Ли. Али сада људи могу да узму мапу и прикључе је на рачунар: за неколико минута, користећи разне метрике, рачунар избацује процену да ли је мапа добра или лоша.

Демократизација технологије, стављање рачунарских алата у руке грађана, могла би понудити највећу прилику да се супротстави претњи герримандеринга.

Питање на које морамо да одговоримо је колико ће то бити важно? каже Дејли. У стварном свету политике, колико ће то бити важно? И мислим да је одговор, компликовано је.

сакрити

Стварне Технологије

Категорија

Унцатегоризед

Технологија

Биотехнологија

Технолошка Политика

Климатске Промене

Људи И Технологија

Силиконска Долина

Рад На Рачунару

Мит Невс Магазин

Вештачка Интелигенција

Спаце

Паметни Градови

Блоцкцхаин

Репортажа

Алумни Профил

Алумни Веза

Функција Мит Невс

1865. Године

Мој Поглед

77 Масс Аве

Упознајте Аутора

Профили У Великодушности

Виђено У Кампусу

Алумни Леттерс

Вести

Избори 2020

Витх Индек

Под Куполом

Ватрогасно Црево

Бесконачне Приче

Пандемиц Тецхнологи Пројецт

Од Председника

Насловна Прича

Фото Галерија

Рецоммендед