Wetenschap,
wetenschap heeft ons kennis gegeven
over de verre uithoeken van het universum,
wat zowel ontzettend belangrijk
en ver van ons verwijderd is,
en toch veel dichterbij,
veel meer aan ons gerelateerd
dan zoveel andere dingen die we niet echt begrijpen.
En één van die dingen is de ongelooflijke
sociale complexiteit van de dieren om ons heen,
en vandaag wil ik jullie een aantal verhalen vertellen
over complexiteit in het dierenrijk.
Maar eerst moeten we complexiteit definiëren.
Wat is complex?
Complex is niet hetzelfde als ingewikkeld.
Iets ingewikkelds bestaat uit vele kleine delen,
allemaal anders van elkaar, en ieder deel
heeft zijn eigen, nauwkeurige rol in de machine waar het deel van is.
Daarentegen is een complex systeem
gemaakt van heel veel gelijke delen
en het is de interactie
die het uiteindelijke samenhangende gedrag produceert.
Complexe systemen hebben veel delen die samenwerken
en die zich gedragen volgens simpele, individuele regels,
en dit resulteert in waargenomen eigenschappen.
Het gedrag van het systeem als een totaal
kan niet voorspeld worden
enkel aan de hand van de individuele regels.
Zoals Aristoteles schreef:
het geheel is meer dan de som der delen.
Maar laten we van Aristoteles doorreizen naar
een meer concreet voorbeeld van een complex systeem.
Dit zijn Schotse terriërs.
In het begin is het systeem chaotisch.
Dan komt er een verandering: melk.
Ieder individu begint in dezelfde richting te duwen,
en dan gebeurt er dit.
Het draaimolentje is een uitkomst
van de interactie tussen de puppy's
wiens enige regel het is om continu melk te drinken,
en daarom dus in een bepaalde richting te duwen.
Het gaat dus om het vinden van simpele regels
van waaruit complexiteit zich ontwikkelt.
Ik noem dit complexiteit vereenvoudigen,
en dat is wat we doen in de vakgroep systeemontwerp
bij ETH Zurich.
We verzamelen data over dierpopulaties,
analyseren complexe patronen, en proberen ze te verklaren.
Het vergt natuurkundigen die samenwerken met biologen,
met wiskundigen en computerwetenschappers,
en het is de interactie tussen hen die
die grensoverschrijdende vaardigheden produceert
om deze problemen op te lossen.
Ook hier is het geheel meer
dan de som der delen.
In zekere zin is samenwerking
een voorbeeld van een complex systeem.
En je kunt je afvragen
aan welke kant sta ik, biologie of natuurkunde?
Het is in feite net iets anders,
en om het uit te leggen moet ik je
een kort verhaal over mezelf vertellen.
Toen ik klein was,
bouwde ik graag dingen, gecompliceerde machines.
Ik wilde dus elektrotechniek
en robotica studeren,
en mijn afstudeerproject
ging over het bouwen van een robot: de ER-1.
Die zag er zo uit.
Hij zou informatie verzamelen over zijn omgeving
en enkel een witte lijn op de grond volgen.
Het was ontzettend ingewikkeld,
maar het werkte prachtig in onze testkamer.
Op de dag van de demonstratie waren de professors bijeen om ons te beoordelen.
Dus brachten we ER-1 naar de evaluatiekamer.
Het bleek dat het licht in die kamer
net iets anders was.
Het visuele systeem van de robot raakte in de war.
Bij de eerste bocht in de lijn,
verloor hij het spoor en knalde tegen de muur.
We hadden er weken aan gebouwd,
en het enige dat nodig was om het te vernietigen
was een subtiele verandering in de lichtkleur
in de evaluatiekamer.
Toen realiseerde ik me dat
hoe complexer de machine is,
hoe groter de kans is dat het zal falen
door iets compleet onverwachts.
Ik besloot dat
ik helemaal geen moeilijke dingen wilde maken.
Ik wilde complexiteit begrijpen,
de complexiteit van de wereld om ons heen,
en dan vooral in het dierenrijk.
Wat ons bij vleermuizen brengt.
De Bechsteins vleermuis is een veelvoorkomende Europese vleermuizensoort.
Het zijn erg sociale dieren.
Ze nesten en slapen vooral samen.
Ze leven in moederlijke kolonies,
wat betekent dat iedere lente,
de vrouwtjes samenkomen na de winterslaap,
en dan blijven ze ongeveer zes maanden samen
om hun jongen op te voeden.
Ze dragen allemaal een hele kleine chip bij zich,
wat betekent dat iedere keer dat één van hen
één van deze speciaal uitgeruste vleermuisboxen binnenvliegt,
we precies weten waar ze is,
en belangrijker,
we weten met wie ze is.
Ik bestudeer slaapgenootschappen in vleermuizen,
en dat ziet er zo uit.
Overdag slapen de vleermuizen
in enkele subgroepen in verschillende boxen.
Het kan zijn dat de ene dag
de groep zich verdeeld over twee boxen,
maar op een andere dag,
zitten ze allemaal samen zijn in één box,
of verdelen ze zich tussen drie of meer boxen,
en dat lijkt allemaal vrij chaotisch.
Het heet fission-fusion dynamica,
de eigenschap van een diergroep
om zich regelmatig te splitsen en samen te voegen
in verschillende subgroepen.
We voegen al deze data
van al deze verschillende dagen bij elkaar
om er een genootschapspatroon op de lange termijn uit te halen
door netwerkanalyse-technieken toe te passen
om een compleet beeld te krijgen
van de sociale structuur van de kolonie.
Dit is dan het totaalbeeld.
In dit netwerk zijn alle cirkels
knooppunten, individuele vleermuizen,
en de lijnen tussen deze knooppunten
zijn de sociale banden tussen individuen.
Het blijkt dat dit een erg interessant beeld is.
Deze vleermuizenkolonie is georganiseerd
in twee verschillende gemeenschappen,
wat niet voorspeld kan worden
vanuit de dagelijke fission-fusion dynamica.
We noemen ze cryptische sociale eenheden.
Nog interessanter is
dat ieder jaar, rond oktober,
de kolonie zich verdeelt
en alle vleermuizen apart overwinteren,
maar ieder jaar,
als de vleermuizen weer samenkomen in het voorjaar,
zijn de gemeenschappen hetzelfde.
Deze vleermuizen onthouden wie hun vrienden zijn
voor een ontzettend lange tijd.
Met een brein ter grootte van een pinda,
behouden ze individuele,
sociale relaties op de lange termijn.
We wisten niet dat dat mogelijk was.
We wisten dat primaten
en olifanten en dolfijnen dit kunnen,
maar vergeleken met vleermuizen hebben zij enorme breinen.
Hoe is het mogelijk
dat de vleermuizen deze complexe,
stabiele, sociale structuur onderhouden
met zulke beperkte cognitieve vermogens?
Hier heeft complexiteitstheorie een antwoord.
Om dit systeem te begrijpen,
hebben we een computermodel van het nesten gebouwd,
gebaseerd op simpele, individuele regels,
en we simuleerden duizenden dagen
in deze virtuele vleermuizenkolonie.
Het is een wiskundig model,
maar het is niet ingewikkeld.
Kort samengevat: dit model toonde ons dat
iedere vleermuis een paar andere vleermuizen uit de kolonie herkent
als zijn vrienden, en zal die gewoon net iets eerder kiezen
om mee te nesten.
Simpele, individuele regels.
Dit is het enige wat nodig is om
de sociale complexiteit van deze vleermuizen te verklaren.
Maar het wordt nog beter.
Tussen 2010 en 2011,
verloor de kolonie meer dan tweederde van haar leden,
waarschijnlijk door de strenge winter.
Het volgende voorjaar, vormde ze niet twee gemeenschappen
zoals ieder jaar,
wat de hele kolonie fataal had kunnen zijn
omdat de groep te klein was geworden.
In plaats daarvan vormde ze één enkele, samenhangende sociale eenheid,
waardoor de kolonie dat seizoen overleefde
en vervolgens weer groeide in de volgende twee jaar.
We weten dat de vleermuizen
zich niet bewust zijn dat de kolonie dit doet.
Zij volgen enkele simpele associatie-regels
en vanuit deze simpliciteit
ontwikkelt zich een sociale complexiteit
waardoor de kolonie bestand is
tegen dramatische veranderingen in de structuur van de populatie.
Ik vind dit ongelooflijk.
Nu wil ik jullie een ander verhaal vertellen,
maar hiervoor moeten we Europa verlaten
en naar de Kalahari-woestijn in Zuid-Afrika reizen.
Dit is waar stokstaartjes leven.
Ik ga er vanuit dat je stokstaartjes kent.
Het zijn fascinerende wezens.
Ze leven in groepen met een heel strikte sociale rangorde.
Er is één dominant paar met veel ondergeschikten,
waarvan sommigen schildwachten zijn,
anderen zijn babysitters,
anderen voeden de jongen op, enzovoorts.
We doen hele kleine GPS halsbanden
om bij deze dieren
om te kijken hoe ze zich samen verplaatsen
en wat dit te maken heeft met hun sociale structuur.
Er is een erg interessant voorbeeld
van gezamenlijke beweging in stokstaartjes.
Midden in het reservaat waar ze leven,
ligt een weg.
Op deze weg rijden auto's, dus het is gevaarlijk.
Maar de stokstaartjes moeten oversteken
om van de ene voederplaats naar de andere te komen.
We vroegen ons af hoe ze dit doen.
We kwamen erachter dat het dominante vrouwtje
voornamelijk degene is die de groep naar de weg leidt,
maar als het aankomt op daadwerkelijk de weg oversteken,
geeft ze de leiding aan de ondergeschikten,
alsof ze wil zeggen:
"Vooruit, laat maar zien dat het veilig is."
Ik wist echter niet
welke gedragsregels de stokstaartjes volgen
om deze verandering in de rand van de groep te laten gebeuren
en of simpele regels genoeg waren om dit te verklaren.
Ik bouwde een model van gesimuleerde stokstaartjes
die een gesimuleerde weg oversteken.
Het is een simpel model.
Bewegende stokstaartjes zijn willekeurige deeltjes
wiens unieke regel samenblijven is.
Ze bewegen zich simpelweg als een geheel.
Wanneer deze deeltjes de weg bereiken,
voelen ze een soort obstakel,
ze botsen er tegen.
Het enige verschil
tussen het dominante vrouwtje, hier in het rood,
en alle andere individuen
is dat voor haar de hoogte van het obstakel,
wat in feite het waargenomen risico van de weg is,
net iets hoger is.
Dit minieme verschil
in de regel van samenzijn in het individu
is genoeg om te verklaren wat we zien:
het dominante vrouwtje
leidt haar groep naar de weg
en laat het dan aan de anderen over
om eerst over te steken.
George Box, een Engelse statisticus,
schreef ooit: "Alle modellen zijn onjuist,
maar sommige modellen zijn nuttig."
Dit model is uiteraard nep,
want in werkelijkheid zijn stokstaartjes alles behalve willekeurige deeltjes.
Maar het is ook nuttig,
want het laat ons zien dat extreme simpliciteit
in bewegingsregels op het niveau van het individu
kunnen resulteren in een behoorlijke complexiteit
op het niveau van de groep.
Dit is ook het simplificeren van complexiteit.
Ik wil eindigen met
wat dit betekent voor de gehele soort.
Als het dominante vrouwtje
plaats maakt voor een ondergeschikte,
is het niet uit beleefdheid.
Het dominante vrouwtje
is extreem belangrijk voor de samenhang in de groep.
Als zij sterft op de weg, loopt de hele groep risico.
Dit risico-ontwijkende gedrag
is een heel oude evolutionaire reactie.
Deze stokstaartjes kopiëren een geëvolueerde tactiek
die al duizenden generaties oud is.
Die adapteren ze aan een modern risico,
in dit geval een weg aangelegd door mensen.
Ze gebruiken hele simpele regels,
en het resulterende complexe gedrag
stelt hen in staat om de menselijke indringing in hun habitat te weerstaan.
Uiteindelijk
kunnen het vleermuizen zijn die hun sociale structuur aanpassen
aan een daling in de populatie,
of het kunnen stokstaartjes zijn
die een nieuwe aanpassing aan een weg laten zien,
of het kan een andere diersoort zijn.
Mijn boodschap hier -- geen moeilijke,
maar een simpele boodschap van verwondering en hoop --
is dat dieren buitengewone sociale complexiteit tentoonspreiden,
waardoor ze zich kunnen aanpassen aan,
en reageren op veranderingen in hun omgeving.
In drie woorden gezegd:
in het dierenrijk leidt simpliciteit tot complexiteit
wat leidt tot weerstandsvermogen.
Bedankt.
(Applaus)
Dania Gerhardt: Heel erg bedankt, Nicolas,
voor dit goede begin. Een beetje nerveus?
Nicolas Perony: Het gaat wel, bedankt.
Oké, super. Ik weet zeker dat veel mensen in het publiek
proberen connecties te maken
tussen de dieren waar jij het over had -
de vleermuizen, de stokstaartjes - en mensen.
Je noemde een aantal voorbeelden:
de vrouwtjes zijn de sociale individuen,
de vrouwtjes zijn de dominante individuen.
Ik weet niet wie op welke manier denkt.
Maar is het correct om deze link te leggen?
Zijn er stereotypes waarvan je, in dit geval, kunt bevestigen
dat ze gelden voor alle diersoorten?
NP: Ik zou zeggen dat er ook
tegenargumenten zijn voor deze stereotypes.
Bijvoorbeeld, in zeepaardjes of in koala's,
zijn het juist de mannetjes die altijd voor de jongen zorgen.
En de les hier is dat het vaak moeilijk is,
en soms zelfs een beetje gevaarlijk,
om paralellen te trekken tussen mens en dier.
Dat is mijn mening.
DF: Oké. Heel erg bedankt voor dit geweldige begin.
Bedankt, Nicolas Perony.