ฉันศึกษามด
ในทะเลทราย, ในป่าเขตร้อน
และในครัวของฉัน
และในหุบเขารอบๆ ซิลิคอนแวลลีย์ที่ฉันอาศัยอยู่
ฉันเพิ่งค้นพบไม่นานมานี้ว่ามด
ใช้การสื่อสารแตกต่างกันออกไป
ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่าง
และนั่นทำให้ฉันคิดว่า พวกเราสามารถเรียนรู้ได้จากสิ่งนี้
เกี่ยวกับระบบอื่น
เช่น สมองและเครือข่ายข้อมูลที่เราสร้างขึ้น
และแม้กระทั่ง มะเร็ง
ดังนั้น อะไรคือสิ่งที่เหมือนกันของระบบเหล่านี้
มันก็คือการไม่ควบคุมจากศูนย์กลาง
ในฝูงมดประกอบไปด้วยมดงานตัวเมียที่เป็นหมัน
พวกที่คุณเห็นเดินอยู่รอบๆ ตัวคุณ
และมดตัวเมียที่สืบพันธุ์ได้อย่างน้อยหนึ่งตัว
ซึ่งทำหน้าที่เพียงวางไข่
พวกมันไม่ได้ออกคำสั่ง
แม้จะถูกเรียกว่าราชินี
พวกมันไม่สั่งให้ใครทำอะไร
ดังนั้น ในกลุ่มมด จะไม่มีใครเป็นหัวหน้า
และในทุกๆ ระบบ ที่ไม่มีการควบคุมจากศูนย์กลาง
จะใช้การสื่อสารอย่างง่ายๆ ในการจัดระเบียบ
มดใช้การดมกลิ่น
พวกมันดมโดยใช้หนวด
และพวกมันก็สื่อสารโดยใช้หนวด
ดังนั้นเวลามดสัมผัสมดตัวอื่นด้วยหนวด
มันสามารถบอกได้
ว่าเป็นมดรังเดียวกันหรือเปล่า
และอะไรคืองานที่มดตัวนั้นทำอยู่
ดังนั้น คุณจะเห็นมดมากมายเดินรอบตัวคุณ
และสื่อสารกันภายในห้องควบคุม
ซึ่งถูกเชื่อมตัวด้วยหลอดไปยังอีกสองห้องอื่น
เวลามดตัวหนึ่งเจอกับมดอีกตัวหนึ่ง
ไม่สำคัญว่าจะเป็นมดตัวไหนที่มันเจอ
แท้จริงพวกมันไม่ได้สื่อสาร
สัญญาณหรือข้อความที่มีความสลับซับซ้อน
สิ่งสำคัญสำหรับมดคือความบ่อย
ที่มันเจอมดตัวอื่น
และการสื่อสารเหล่านี้ นำมารวมกัน
เกิดเป็นเครือข่าย
และนี่คือเครือข่ายของมด
ที่คุณเห็นเคลื่อนไหวในห้องควบคุม
และมันเป็นเครือข่ายที่เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา
ซึ่งก่อเกิดเป็นพฤติกรรมของกลุ่ม
เช่นว่ามดทุกตัวจะหลบซ่อนอยู่ภายในรัง
หรือมดกี่ตัวกำลังออกไปหาอาหาร
แท้จริงแล้วสมองก็ทำงานในลักษณะเดียวกัน
แต่สิ่งที่เยี่ยมเกี่ยวกับมดคือ
คุณมองเห็นเครือข่ายทั้งหมดขณะที่มันกำลังเกิดขึ้น
มดมีมากกว่า 12,000 สายพันธุ์
ในทุกๆสภาพแวดล้อมที่นึกออก
พวกมันล้วนสื่อสารแตกต่างกันออกไป
เพื่อให้เข้ากับความท้าทายทางสภาพแวดล้อม
สิ่งท้าทายทางสภาพแวดล้อมที่สำคัญอย่างหนึ่ง
ที่ทุกระบบจะต้องจัดการ
คือ ต้นทุนการจัดการ สิ่งที่จำเป็น
ในการเดินระบบ
และสิ่งท้าทายทางสภาพแวดล้อมอีกอย่างคือ ทรัพยากร
ค้นหามัน และ จัดเก็บมัน
ในทะเลทราย ต้นทุนการทำงานสูง
เพราะน้ำหายาก
และมดกินเมล็ดพืชที่ฉันศึกษาในทะเลทราย
ต้องใช้น้ำในการหาน้ำ
ดังนั้นมดที่ออกไปหาอาหาร
ค้นหาเมล็ดพืชกลางแดดร้อน
จะสูญเสียน้ำไปในอากาศ
แต่กลุ่มของมันจะได้แหล่งน้ำที่มันหา
โดยการเผาผลาญไขมันจากเมล็ดพืช
ที่มันกิน
ดังนั้นในสภาพแวดล้อมเช่นนี้ การสื่อสารถูกใช้
เพื่อกระตุ้นการหาอาหาร
มดหาอาหารจะไม่ออกไปข้างนอกจนกว่า
มันจะได้รับการสื่อสาร มากพอจากมดหาอาหารที่กลับมา
และสิ่งที่คุณเห็นคือมดหาอาหารที่กลับมา
กำลังเดินผ่านไปในอุโมงค์ เข้าสู่รัง
และเดินสวนกับมดหาอาหารที่กำลังจะออกไป
วิธีนี้เหมาะสมสำหรับกลุ่มมด
เพราะยิ่งมีอาหารอยู่ภายนอกมากเท่าไร
มดหาอาหารจะหามันได้เร็วขึ้น
กลับเข้ารังได้เร็วขึ้น
และมดหาอาหารก็จะยิ่งออกไปมากขึ้น
ระบบจะหยุดทำงาน
จนกว่าจะมีสัญญาณที่ดีเกิดขึ้น
ดังนั้นการสื่อสารเป็นตัวกระตุ้นมดหาอาหาร
และเราทำการศึกษาวิวัฒนาการของระบบนี้
สิ่งแรก การแปรผัน
กลายเป็นว่าหลายกลุ่มมีความแตกต่าง
วันที่อากาศแห้ง บางกลุ่มหาอาหารน้อย
ดังนั้นหลายกลุ่มแตกต่างกันที่วิธีการ
ที่พวกมันจัดการการได้อย่างเสียอย่าง
ระหว่างการใช้น้ำเพื่อค้นหาเมล็ดพืช
และการได้น้ำกลับมาจากเมล็ดพืช
และพวกเราพยายามทำความเข้าใจถึงสาเหตุ
บางกลุ่มหาอาหารน้อยกว่ากลุ่มอื่น
โดยการคิดว่ามดคือเซลล์ประสาท
ใช้แบบจำลองจากประสาทวิทยาศาสตร์
ขณะที่เซลล์ประสาทสะสมการกระตุ้น
จากเซลล์ประสาทอื่นๆ เพื่อดูว่าจะส่งสัญญาณหรือไม่
มดสะสมการกระตุ้นจากมดตัวอื่นๆ
เพื่อดูว่าจะออกไปหาอาหารหรือไม่
และเรากำลังค้นหา
ว่ามีความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างกลุ่ม
ในปริมาณการสื่อสารที่มดแต่ละตัวต้องการ
ก่อนที่มันจะออกไปหาอาหารหรือไม่
เพราะกลุ่มเช่นนั้นจะออกหาอาหารน้อย
และนี่ก่อให้เกิดคำถามเปรียบเทียบเกี่ยวกับสมอง
พวกเราพูดถึงสมอง
แต่แน่นอนว่าทุกสมองมีความแตกต่าง
และอาจมีบางส่วน
หรือบางเงื่อนไข
ในคุณสมบัติทางไฟฟ้าของเซลล์ประสาท
ที่มันต้องการการกระตุ้นที่มากกว่าก่อนส่งสัญญาน
และนั่นจะนำไปสู่การทำงานที่แตกต่างของสมอง
ดังนั้นเพื่อที่จะตั้งคำถามเกี่ยวกับวิวัฒนาการ
พวกเราต้องรู้เกี่ยวกับความสำเร็จของการสืบพันธุ์
นี่คือแผนที่ของสถานที่ที่เราศึกษา
บริเวณที่ฉันทำการติดตามประชากร
ของกลุ่มมดเก็บเกี่ยวมากว่า 28 ปี
ซึ่งนานพอกับอายุของกลุ่มมด
แต่ละสัญลักษณ์คือกลุ่ม
และขนาดของสัญลักษณ์คือปริมาณทายาทของมัน
เพราะว่าเราเคยสามารถ ใช้การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม
เพื่อหาพ่อแม่และลูกหลานของกลุ่ม
และเพื่อสืบหาว่ากลุ่มไหน
ถูกตั้งโดยลูกตัวเมียของราชินี
ก่อกำเนิดโดยกลุ่มพ่อแม่ไหน
และนี่ทำให้ฉันประหลาดใจ หลังจากหลายปีมานี้
เช่น กลุ่ม 154
กลุ่มที่ฉันรู้จักมานานหลายปี
คือทวด
และนี่คือกลุ่มของลูกสาวมัน
และนี่คือกลุ่มของหลานสาวมัน
และนี่คือกลุ่มของเหลนสาวมัน
และการทำเช่นนี้ ฉันสามารถเรียนรู้
ว่ากลุ่มทายาทคล้ายคลึงกับกลุ่มของพ่อแม่
ในการตัดสินใจว่าวันไหนร้อน
จนจะไม่ไปหาอาหาร
และทายาทของกลุ่มพ่อแม่
อาศัยอยู่ไกลกันจนไม่มีโอกาสเจอกัน
ดังนั้นมดในกลุ่มทายาท
จะไม่สามารถเรียนรู้สิ่งนี้ได้จากกลุ่มพ่อแม่
ขั้นถัดไปคือการสำรวจ
เรื่องการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม อันเป็นพื้นฐานของความคล้ายกันนี้
ดังนั้นฉันเลยถามได้ว่า ใครทำได้ดีกว่า
ช่วงเวลาศึกษา
โดยเฉพาะใน 10 ปีหลัง
เกิดความแห้งแล้งอย่างรุนแรง
ในตอนตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา
และกลายเป็นว่ากลุ่มที่เก็บน้ำ
พักอยู่ภายในขณะที่อากาศภายนอกร้อน
และทุ่มเทเพื่อกักตุนอาหารให้ได้มากที่สุด
คือกลุ่มที่มีแนวโน้มจะมีกลุ่มทายาท
ตลอดเวลานั้น ฉันคิดว่า กลุ่ม 154
คือผู้แพ้ เพราะในวันที่อากาศแห้งมากๆ
มีการหาอาหารน้อยมากๆ
ในขณะที่กลุ่มอื่นๆออกไป
หาอาหาร เก็บตุนอาหาร
แต่ความจริงแล้ว กลุ่ม 154 ประสบความสำเร็จมาก
เธอเป็นผู้นำ
เธอเป็นหนึ่งในทวดที่หายาก
เท่าที่ฉันรู้ นี่คือครั้งแรก
ที่เราสามารถติดตาม
วิวัฒนาการที่ดำเนินอย่างต่อเนื่องของพฤติกรรมหมู่
ในประชากรทางธรรมชาติของสัตว์
และค้นหาว่าอะไรได้ผลที่สุด
ขณะนี้ อินเทอร์เน็ตใช้อัลกอริธึม
เพื่อกำหนดการไหลของข้อมูล
และนี่ก็คล้ายคลึงมากกับ
ที่มดเก็บเกี่ยวใช้ในการกำหนด
การเคลื่อนไหวของมดหาอาหาร
และเดาซิว่าเราเปรียบเทียบสิ่งนี้ได้กับอะไร
แอนเทอร์เน็ตกำลังมา
(เสียงปรบมือ)
ข้อมูลจะไม่ถูกส่งไปจากคอมพิวเตอร์ต้นทาง
จนกว่ามันจะได้รับสัญญาณว่ามีแบนด์วิดท์เพียงพอ
เพื่อส่งมันออกไป
ในช่วงแรกๆของการมีอินเทอร์เน็ต
ขณะที่ต้นทุนการทำงานยังสูง
และมันสำคัญมากที่ห้ามทำข้อมูลหาย
ระบบก็ถูกสร้างขึ้นเพื่อตอบรับ
และกระตุ้นให้เกิดการส่งผ่านข้อมูล
มันน่าสนใจมากที่มดกำลังใช้อัลกอริทึม
ที่คล้ายคลึงกับสิ่งที่เราคิดค้นขึ้น
แต่นี่เป็นเพียงหยิบมือหนึ่งของอัลกอริทึมของมด
ที่พวกเรารู้
และมดมีเวลากว่า 130 ล้านปี
ที่จะพัฒนาพวกมัน
และฉันคิดว่ามันมีแนวโน้ม
ที่บางส่วนของ 12,000 สายพันธุ์
กำลังจะมีอัลกอริทึมที่น่าสนใจ
สำหรับเครือข่ายข้อมูล
ที่เรายังคิดไม่ถึง
ดังนั้น อะไรจะเกิดขึ้นหากต้นทุนทางการทำงานต่ำ
ต้นทุนการทำงานต่ำในเขตร้อน
เพราะอากาศชื้น และมันง่ายสำหรับมด
ที่จะเดินข้างนอก
แต่มดมีจำนวนมาก
และหลากหลายในเขตร้อนชื้น
ที่มีการแข่งขันสูง
ทรัพยากรใดๆ ที่สายพันธุ์หนึ่งใช้
อีกสายพันธุ์อื่นก็มีแนวโน้มจะใช้
ในเวลาเดียวกัน
ดังนั้นในสภาพแวดล้อมเช่นนี้ การสื่อสารจะถูกใช้
ในทางกลับกัน
ระบบจะดำเนินต่อไป
จนกว่าจะมีอะไรผิดปรกติเกิดขึ้น
และสายพันธุ์หนึ่งที่ฉันศึกษาทำวงจร
ในต้นไม้ของมดหาอาหาร
จากรังไปสู่แหล่งอาหารและกลับ
รอบแล้วรอบเล่า
ยกเว้นมีบางอย่างผิดปรกติเกิดขึ้น
เช่นเดียวกับการสื่อสาร
กับมดสายพันธุ์อื่น
ดังนั้น นี่คือตัวอย่าง การรักษาความปลอดภัยของมด
ตรงกลาง มีมด
ต่อเชื่อมทางเข้ารังด้วยหัวของมัน
เพื่อตอบรับการสื่อสารของสายพันธุ์อื่น
พวกนั้นที่วิ่งไปมาคือมดเล็กๆ
ที่ยกช่องท้องขึ้น
แต่ทันทีที่ผ่านไป
ทางเข้าจะเปิดอีกครั้ง
และบางครั้งก็มีเหตุการณ์
ที่ความปลอดภัยในคอมพิวเตอร์
ขณะที่ต้นทุนปฏิบัติการลดน้อยลงระดับนึง
ที่เราจะปิดการเข้าถึงอย่างชั่วคราว
เพื่อเป็นการตอบสนองการบุกรุกอย่างทันท่วงที
และจะเปิดใหม่อีกครั้ง
แทนที่จะพยายามสร้าง
กำแพงอย่างถาวร
ดังนั้นความท้าทายทางสภาพแวดล้อมอย่างอื่น
ซึ่งทุกระบบจะต้องจัดการ
คือการจัดหาและจัดเก็บทรัพยากร
และเพื่อทำเช่นนั้น มดแก้ปัญหา
ด้วยการค้นหาแบบกลุ่ม
และนี่คือปัญหาที่กำลังเป็นที่สนใจอย่างมาก
ในการออกแบบหุ่นยนต์
เพราะเราเข้าใจว่า
แทนที่จะส่งหุ่นยนต์เพียงหนึ่งเดียว
ที่มีความซับซ้อนและราคาแพงออกไป
สำรวจนอกโลก
หรือตึกที่โดนเผา
มันอาจจะมีประสิทธิผลกว่า
หากเราส่งหุ่นยนต์ราคาถูกหลายๆ ตัวออกไป
แลกเปลี่ยนข้อมูลเล็กๆ น้อยๆ
และนั่นคือวิธีที่เหล่ามดทำ
มดอาร์เจนติน่าที่รุกร้ำ
ทำให้เครือข่ายการค้นหาขยายกว้างขึ้น
พวกมันเก่งด้านการจัดการปัญหาหลัก
และการค้นหาแบบกลุ่ม
ซึ่งเป็นการแลกเปลี่ยนระหว่าง
การค้นหาอย่างทั่วถึง
และครอบคลุมพื้นที่กว้างๆ
และที่พวกมันทำคือ
เวลาที่มีมดจำนวนมากในพื้นที่เล็กๆ
แต่ละตัวจะค้นหาอย่างทั่วถึง
เพราะว่ามีมดตัวอื่นอยู่ในบริเวณใกล้เคียง
ค้นหาบริเวณนั้น
แต่เวลามีมดจำนวนน้อย
ในพื้นที่กว้างๆ
มันจำเป็นต้องขยายพื้นที่ออกค้นหา
เพื่อให้ครอบคลุมบริเวณ
ฉันคิดว่ามันใช้การสื่อสารเพิ่มมากขึ้น
ดังนั้น เวลาที่มันแออัดจริงๆ
มันจะเจอกันบ่อยขึ้น
และค้นหาทั่วถึงมากขึ้น
มดต่างสายพันธุ์ใช้กลวิธีแตกต่างกันไป
เพราะพวกมันพัฒนาเพื่อจัดการกับ
ทรัพยากรที่แตกต่าง
และมันมีประโยชน์มากที่ได้เรียนรู้สิ่งเหล่านี้
ไม่นานมานี้พวกเราให้มด
แก้ปัญหาการค้นหาแบบกลุ่ม
ในสภาพแวดล้อมสุดโต่ง
ของการไร้ซึ่งแรงดึงดูด
ในสถานีอวกาศนานาชาติ
เมื่อฉันเห็นภาพครั้งแรก ฉันคิดว่า
โอ้ว พวกเขาสร้างที่อยู่อาศัยพวกมันในแนวตั้ง
แต่แล้วฉันก็คิดได้ว่า แน่นอน มันไม่ใช่เรื่องสำคัญ
ดังนั้นไอเดียหลักคือมด
ทำงานหนักเพื่อยึด
ผนังหรือพื้นแล้วแต่คุณจะเรียก
พวกมันจะใช้การสื่อสารน้อยลง
และดังนั้นสัมพันธภาพระหว่าง
ความแออัดและความถี่ของการเจอกัน
จะถูกรบกวน
พวกเรากำลังทำการวิเคราะห์ข้อมูล
ฉันยังไม่ได้รับผล
แต่มันน่าสนใจที่จะรู้
ว่าสายพันธุ์อื่นแก้ปัญหากันอย่างไร
ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างบนโลกนี้
และเรากำลังสร้างโปรแกรม
เพื่อส่งเสริมเด็กทั่วโลก
ให้ลองทำการทดสอบกับสายพันธุ์ต่างๆ
มันง่ายมาก
มันสามารถทำได้ด้วยวัสดุราคาถูก
และวิธีนี้ เราสามารถทำแผนที่ทั้งหมด
ของการอัลกอริทึมการค้นหาแบบกลุ่มของมด
และฉันคิดว่ามันมีแนวโน้มที่สายพันธุ์บุกรุก
ที่เข้ามาในตึกของพวกเรา
จะเก่งมาในเรื่องนี้
เพราะมันอยู่ในครัวของพวกคุณ
เพราะมันเก่งในการหาอาหารและน้ำ
ดังนั้นทรัพยากรที่มดคุ้นเคยที่สุด
คือ อาหารกลางแจ้ง
และนี่คือทรัพยากรที่อยู่เป็นกลุ่ม
เวลาที่มีผลไม้ชิ้นหนึ่ง
มันมีแน้วโน้มที่จะมีอีกชิ้นอยู่บริเวณใกล้เคียง
และมดที่ถนัดจัดการทรัพยากร
จะสื่อสารเพื่อคัดเลือก
ดังนั้นเวลาที่มดตัวหนึ่งเจอมดตัวอื่น
หรือเวลาที่มันเจอสารที่ทิ้งไว้
บนพื้นโดยตัวอื่น
มันจะเปลี่ยนทิศทางเดินตาม
ไปในทิศทางของการสื่อสาร
และนั่นคือวิธีที่คุณจะได้เส้นทางของมัน
แบ่งปัน อาหารของคุณ
ขณะนี้ นี่คือสถานที่ ที่ฉันคิดว่าพวกเราอาจสามารถ
เรียนรู้เกี่ยวกับมะเร็ง
ฉันหมายถึง อย่างแรก มันชัดเจนว่าเราทำได้มากมาย
เพื่อป้องกันมะเร็ง
โดยไม่ให้คนอื่นแพร่กระจาย
หรือขายสิ่งเป็นพิษที่ทำก่อให้เกิด
พัฒนาการของมะเร็งในร่างกายเรา
แต่ฉันไม่คิดว่ามดสามารถช่วยเราได้มาก
เพราะมดไม่เคยวางยากลุ่มของมันเอง
แต่เราอาจจะเรียนรู้บางอย่างจากมัน
เกี่ยวกับการรักษามะเร็ง
มะเร็งมีหลายประเภท
แต่ละประเภทเกิดเฉพาะบริเวณต่างๆ ของร่างกาย
และบางประเภทจะแพร่กระจาย
แพร่กระจายไปสู่เนื้อเยื่ออื่น
ไปในที่ที่มันเข้าถึงทรัพยากรที่มันต้องการได้
ดังนั้น ถ้าคุณคิดจากมุมมองนั้น
ของเซลล์มะเร็งแพร่กระจายระยะเริ่มต้น
ขณะที่มันค้นหารอบๆ
เพื่อเข้าถึงทรัพยากรที่มันต้องการ
ถ้าทรัพยากรเหล่านั้นอยู่เป็นกระจุก
มันมีแน้วโน้มที่จะใช้การสื่อสารเพื่อทำการค้ดเลือก
และถ้าเราคิดออกว่าเซลล์มะเร็งคัดเลือกอย่างไร
เมื่อนั้นเราอาจจะสร้างกับดัก
เพื่อจับมันก่อนที่จะก่อตัว
ดังนั้น มดกำลังใช้การสื่อสารวิธีต่างๆ
ตามความหลากหลายของสภาพแวดล้อม
และเราสามารถเรียนรู้ได้จากสิ่งนี้
เกี่ยวกับระบบอื่นๆที่ทำงาน
โดยไม่มีการควบคุมจากส่วนกลาง
ใช้เพียงการสื่อสารง่ายๆ
ฝูงมดได้แสดงให้เห็น
ความสำเร็จอันน่ามหัศจรรย์กว่า 130 ล้านปี
มีสิ่งมากมายให้พวกเราเรียนรู้จากมัน
ขอบคุณค่ะ
(เสียงปรบมือ)