Modeling And Analyzing Path Dependence

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2014Yol bağımlılığı teorisi ilk olarak 1980’lerde geliştirilmiştir ve günümüzde de popülerliğini korumaktadır. Teori ilk olarak ekonomist Paul David ve Brian Arthur tarafından analiz edilmiştir. David, yol bağımlılığını “geçmiş önemlidir” ifadesiyle özetlemekte ve Arthur, “sistemlerin belirli yollara kilitli kalması”nı matematiksel olarak ispatlamaktadır. Daha sonra ekonomi, yönetim, biyoloji, fizik, sosyoloji ve politika gibi pek çok farklı alandan bilim adamları bu teori üzerinde ilgili çalışmıştır. Teori temel olarak bir organizasyonun pek çok alternatif arasından yaptığı bir seçime ve bu seçimin, organizasyonu diğer seçeneklerden yoksun bırakıp bırakmadığına odaklanmaktadır. Seçim sonuçları pozitif geri beslemeler sağladığı sürece, organizasyon bu sonuçları sağlayan yolu takip etmeye devam etmekte ve tekrarlı bir şekilde, bu yol ile bağlantılı yeni seçimler yapmaktadır. Belirli bir yol doğrultusunda çok fazla ilerlenmesi, doğrultunun değişimini imkansız kılmaktadır. Dolayısıyla, mevcut yol artık pozitif geri beslemeler sağlamasa bile organizasyon bu yol üzerinde ilerlemeye devam etmektedir. Bu aşamada, organizasyon, mevcut seçimleriyle oluşan yola kilitli hale gelmektedir. Pozitif geri beslemelerle başlayan, verimsiz sonuçlara rağmen devam eden ve kilitli kalma ile sonlanan bu süreç, yol bağımlılığı olarak adlandırılmaktadır. Pozitif geri beslemeler sağlayarak artan getiriler yaratan faktörler ve kilitli kalmaya neden olan faktörler, literatürde genellikle vaka incelemeleri doğrultusunda araştırmacılar tarafından öznel olarak tespit edilmektedir. Koordinasyon, bütünleyicilikler, vb. bazı faktörler, bazı araştırmacılar tarafından artan getirilere neden olan faktörler arasında gruplanırken, bazıları tarafından kilitli kalmaya neden olan faktörler grubuna dahil edilmektedir. Tez çalışması kapsamında, öncelikle literatür araştırmasına dayanan bir sınıflandırma yapılmıştır. Bu sınıflandırma ile artan getirilere neden olan faktörler ve kilitli kalmaya neden olan faktörler tespit edilmiştir. Böylece, yol bağımlı bir sürecin farklı aşamalarında etkili olan faktörlerin vakalardan bağımsız olarak objektif bir şekilde dikkate alınması mümkün hale getirilmiştir. Literatür taramasında, yol bağımlılığı konusundaki araştırmaların ağırlıklı olarak kavramsal çalışmalara ve vaka irdelemesine dayandığı görülmektedir. Vaka çalışmaları genellikle kronolojik olarak incelenmekte ve vakaların geçmişinde “dönüm noktası” olarak adlandırılan olaylar tespit edilmektedir. Daha sonra, dönüm noktalarının oluşumuna yol açan olay sırası, yol bağımlılığı bakış açısı ile yorumlanmaktadır. Teorinin matematiksel olarak modellenmesine ve analizine yönelik çok az sayıda çalışma mevcuttur. Bu çalışmalarda çoğunlukla incelenen vakalarda yol bağımlılığına neden olan birkaç faktör dikkate alınmakta ve aralarındaki ilişki modellenmektedir. Literatürde, yol bağımlı bir sürecin tamamında etkili olan bütün faktörleri dikkate alan ve bu faktörler arasındaki ilişkileri inceleyen, modelleyen ve analiz eden bir model mevcut değildir. Tez çalışması kapsamında, böyle bir modelin geliştirilmesi ve analizi ile literatüre katkı sağlanması amaçlanmıştır. Artan getiriler, kilitli kalma, artan getirilere neden olan faktörler ve kilitli kalmaya neden olan faktörler göz önüne alınmıştır. Bütün faktörler arasındaki karşılıklı etkileşimlerin incelenmesi, modellenmesi ve bir süreçte bu etkileşimlerin sonucunda yol bağımlılığı oluşup oluşmayacağının analiz edilmesi hedeflenmiştir. Bu amaç doğrultusunda, tez çalışmasında, bulanık bilişsel haritalar yöntemi kullanılarak yol bağımlılığı modellenmektedir. Bulanık bilişsel haritalar; stratejik yönetim, mühendislik, kimya, politika çok sayıda alanda başarıyla uygulanmaktadır. Dinamik sistemlerin simülasyonu ve analizi için çok uygun, basit ve güçlü bir araç olan bulanık bilişsel haritalar; genellikle bu tez çalışmasında ele alınan sistem gibi karmaşık sistemlerin modellenmesinde kullanılmaktadır. Çalışmada, geleneksel bulanık bilişsel haritalar yöntemine zaman boyutu ve kavramların zaman içindeki bozulma dereceleri de eklenmiştir. On beş faktörden oluşan modelde, faktörlerin dokuz tanesi artan getiriler mekanizmasını tetikleyen faktörleri temsil ederken, dört tanesi kilitli kalma mekanizmasını tetikleyen faktörleri temsil etmektedir. Geri kalan iki faktör de mekanizmaların kendisine karşılık gelmektedir. Modelin geliştirilmesi aşamasında, bu on beş faktör arasındaki karşılıklı etkileşimlerin ağırlıklarının tespit edilmesi gerekmiştir. İlk aşamada, yol bağımlılığı literatüründe temel teşkil eden vaka çalışmaları baz alınarak gerekli veriler temin edilmiştir. Bunlar; Qwerty-Dvorak klavye, VHS-Beta video kaydedici ve nükleer güç reaktörleri vakalarıdır. Literatürde en çok atıf yapılan vakalar oldukları için bunlar seçilmiştir. İkinci aşamada, tez yazarının fikirlerini temsil eden veriler e-mail ile uzmanlara sunulmuş ve uzmanların verileri de e-mail ile alınmıştır. Üçüncü aşamada, faktörler arasındaki etkileşimler ile ilgili olarak uzman görüşlerinin tartışılması için bir toplantı düzenlenmiştir. Bunu takiben, bütün veriler bir araya getirilmiş ve ilişki matrisi hazırlanmıştır. Son aşamada, bulanık bilişsel harita modelinin testlerini yapmak için Excel’de bir makro kodu yazılmıştır. Deney senaryolarının çeşitli simülasyonları gerçekleştirilmiş ve sonuçlar analiz edilmiştir. Test senaryoları iki gruba ayrılmıştır. İlk grup, modelin doğruluğunu inceleyen testlerden oluşmuş ve bu testlerin sonuçları literatür araştırmasının beklentileri ile karşılaştırılmıştır. On beş testten on ikisi, literatür bulguları ile uyumlu sonuç vermiştir. Bu bulgu, modelin yüzde seksen tutarlılıkta olduğunu göstermekt ve yüksek bir güvenilirlik oranına karşılık gelmektedir. Bu da modelin yol bağımlılığının modellenmesi ve analizi için uygun olduğunu göstermektedir. Geri kalan üç test için ileri analizler yapılmıştır ve bu analizlerdeki bulgular da literatürle uyumlu sonuç vermiştir. Senaryoların ikinci grubu, modelin davranış analizini yapmak için oluşturulmuştur. İlk aşamada, faktörler, merkezilik dereceleri göz önüne alınarak sıralanmıştır. Bir faktörün merkezilik derecesi, o faktörün bir bulanık bilişsel haritada diğer faktörlere kıyasla göreceli önemini ifade etmektedir. Modelde, merkezilik dereceleri on ve üzerinde olan dört tane faktör, en önemli faktörler olarak belirlenmiştir. Bu faktörlerin bütün kombinasyonları test edilmiş ve sonuçlar analiz edilmiştir. İkinci aşamada, duyarlılık analizleri yapılmıştır. Model üzerinde zıt etkiye sahip olan iki faktör dikkate alınmıştır. Faktörlerden biri sistemin yol bağımlılığına gitmesine neden olurken, diğeri sistemi yol bağımlılığından uzaklaştırmaktadır. Bu iki faktörün aynı anda etkili olduğu varsayılmıştır. Faktörlerin farklı aktivasyon seviyelerine göre çeşitli testler yapılmış ve modelin yüksek bir duyarlılık derecesine sahip olduğu ve faktörlerin aktivasyon derecelerindeki 0.1 birimlik farkı yansıttığı görülmüştür. Deney sonuçları literatür ile uyumlu olduğundan, modelin yol bağımlılığının analizi için uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Modelde en önemli kavramın öğrenme olduğu ancak en etkili kavramın ağ etkileri olduğu görülmektedir. Deney bulguları, öğrenmenin yanı sıra tahmin edilmezlik kavramının da sistem üzerinde çok yüksek etkiye sahip olması durumunda yol bağımlılığı oluşmadığını göstermiştir. Ancak ağ etkilerinin hakim olduğu bir organizasyonda, diğer faktörler arasındaki etkileşimler ne olursa olsun, her zaman yol bağımlılığı oluşmaktadır. Geliştirilen model, gelecek araştırmalar için literatürde önemli bir basamak oluşturmaktadır.Path dependence theory was developed in 1980s, and it has been sustaining its popularity since then. It was first analyzed by the economists Paul David, and Brian Arthur. David summarizes path dependence as “history matters”, and Arthur mathematically proves “the systems’ being locked-into certain paths”. Later on, it has been studied by scientists from so many different areas; such as economy, management, biology, physics, sociology, and politics. The theory mainly focuses on an organization’s choice from so many alternatives, in order to decide if the choice has caused the organization to be deprived of other options. As long as the outputs provide positive feedbacks, the organization continues to keep on following the path resulting in these outputs, and repeatedly makes new choices related with this path. Further movement along the certain path makes it impossible to change its direction, so the organization still continues to move on its existing path, even though there are no positive feedbacks. At this stage, the organization becomes locked-in to the path, formed by its existing choices. The process, which starts with positive feedbacks, continues in spite of the inefficient outputs, and ends in lock-in, is called as path dependence. Factors creating increasing returns by providing positive feedbacks, and factors causing lock-in are generally determined subjectively by researchers via case analyses in the literature. Factors such as coordination, complementarities, etc. are grouped among the factors causing increasing returns by some of the researchers, while some researchers count these factors in the group of the factors causing lock-in. First of all, a classification based on literature survey was made within the scope of the thesis. Factors causing increasing returns, and factors causing lock-in were determined by this classification. This enabled to take the factors, which affect different parts of a path dependent process, objectively into account, independent of the cases. Literature survey reveals that path dependence researches are mainly based on conceptual studies, and case analyses. Case studies are usually chronologically examined, and milestones in the history of the cases are determined. After that, the sequence of the events, which result in milestones, is interpreted in a path dependent aspect. There is only a little number of studies, which deals with modeling and analyzing path dependence mathematically. In these studies, generally a few factors causing path dependence are taken into account according to the case studies, and their interactions are modeled. In the literature, there is lack of a model, which takes all of the factors affecting the path dependency process into account, examines the interactions among these factors, forms a model, and analyzes the interactions. It is aimed to model, and analyze path dependence within the scope of the thesis, which will be a contribution to the path dependence literature. Increasing returns, lock-in, factors causing increasing returns, and factors causing lock-in are taken into account. It is aimed to examine, and model the interactions among all factors, and to analyze if path dependence occurs as a result of these interactions. In order to achieve this aim, path dependence is modeled using fuzzy cognitive maps in this study. Fuzzy cognitive maps are used in strategic management, engineering, chemistry, political studies, and so many different areas. It is an easy and powerful tool for the simulation of dynamical systems, and it is often used in modeling complex systems, similar to the system of path dependence. In this study, time dimension and the decaying degrees of the factors are added to the traditional fuzzy cognitive maps in order to increase the effectiveness of the model. There are fifteen factors in the model; nine of them represent the factors triggering the increasing returns mechanism, while four of them represent the factors triggering the lock-in mechanism. The remaining two factors are the mechanisms themselves. During the model development stage, the weights of the interactions among these fifteen factors needed to be determined. In the first step, the necessary data were provided on the basis of fundamental case studies of the path dependence literature. These were the cases of Qwerty-Dvorak keyboard, VHS-Beta video recorder, and nuclear power reactors. These cases were selected, since they are the mostly referred cases in path dependence literature. In the second step, the data, which represent the thesis writer’s opinions, were presented to the experts by e-mails, and their data were collected via e-mails. In the third step, a meeting was held for the discussion of the expert opinions about the interactions between the factors. After that, all data were brought together, and the interaction matrix was formed. The last step was writing a macro code in Excel, in order to run the tests of the fuzzy cognitive map model. Several simulations of the experiments’ scenarios were conducted, and the results were analyzed. Test scenarios were divided into two groups. The first group consisted of the tests, which examined the accuracy of the model. The results of the tests were compared with the prospects of the literature survey. Twelve out of fifteen tests were consistent with the literature findings. This shows that the model has eighty percent consistency, which is a high ratio for reliability, so the model is accepted to be suitable for modeling and analyzing path dependence. Advanced analyses were conducted for the remaining three tests, and the findings were also consistent with the literature. The second group of the scenarios was aimed to make behavioral analysis of the model. In the first step, the factors were ranked by calculating their centrality degrees. Centrality degree of a factor indicates its relative importance among other factors in a fuzzy cognitive map. In the model, four factors’ were ranked as the most important ones, since their centrality degrees were equal to and above 10 percent. All combinations of these factors were tested, and the results were analyzed. The the second step, sensitivity analyses were conducted. Two factors, which have opposite effects on the model, were taken into account. One of the factors caused the system to end in path dependence, while the other one moved the system away from being path dependent. These factors were assumed to be effective at the same time. Several scenarios were tested according to different activation levels, and the results indicate that the model has a high amount of sensitivity, by reflecting the 0.1 unit of change in the factors’ activation degrees in the model. According to the results, the model seems to be convenient to analyze path dependence, since the results are in compliance with the literature. Learning is found to be the most important factor in the model, however network effects are declared as the most effective factor. The experiments indicate that when unpredictability and learning have high activation degrees at the same time, the organization does not end in path dependence. However, network effects always make an organization become path dependent, regardless of the interactions of the other factors’. The developed model provides an important step for further research.DoktoraPh