Karıncaları inceliyorum;
çölde, tropik ormanlarda
ve mutfağımda.
Ayrıca, yaşadığım Silikon Vadisi civarındaki tepelerde.
Geçenlerde şunu fark ettim ki karıncalar
farklı çevrelerde
farklı etkileşimlerde bulunuyorlar.
Bunun bize başka sistemler hakkında bir şeyler
öğretebileceğini düşündüm.
Örneğin beyinler ve mühendisliğini yaptığımız veri ağları,
hatta kanser.
Tüm bu sistemlerdeki ortak nokta
merkezi bir kontrole sahip olmayışları.
Bir karınca kolonisi, çevrede dolaşırken gördüğünüz
kısır dişi işçiler ile
yumurta bırakan bir veya birkaç
doğurgan dişiden oluşur.
Doğurgan dişiler kraliçe olarak adlandırılsalar da,
hiçbir emir vermezler;
kimseye ne yapacağını söylemezler.
Yani bir karınca kolonisinde yönetici yoktur
ve merkezi kontrolün olmadığı böyle tüm sistemler
çok basit etkileşimlerle düzenlenirler.
Karıncalar kokuyu kullanarak birbiriyle etkileşir.
Antenleriyle koklarlar
ve birbiriyle etkileşimde antenlerini kullanırlar,
böylece bir karınca anteniyle diğerine dokunduğunda
örnek olarak, diğer karıncayla
aynı yuvayı paylaşıp paylaşmadığını
veya diğer karıncanın hangi görevde bulunduğunu anlayabilir.
Burada hareket halinde birçok karınca görüyorsunuz,
tüp geçitlerle diğer iki alana bağlanan
bir laboratuvar alanında etkileşiyorlar.
Bir karınca diğeriyle karşılaştığında,
hangi karıncayla karşılaştığı önemli değil,
aslında birbirlerine karmaşık
bir sinyal veya mesaj göndermiyorlar.
Bir karınca için önemli olan
diğer karıncalarla karşılaşma hızıdır.
Tüm bu etkileşimler birlikte ele alındığında
bir ağ oluşturuyor.
İşte bu alanda hareket halinde gördüğünüz
karıncaların oluşturduğu ağ
ve bu ağ sürekli olarak değişen
aynı zamanda koloninin davranışını düzenleyen bir ağ,
yani tüm karıncaların yuvada saklanıp saklanmayacağını
veya kaçının dışarı besin aramaya gideceğini düzenlemek gibi.
Bir beyin de aslında aynı yolla çalışır,
fakat karıncalarda muhteşem olan
tüm ağı gerçekleştiği anda görebilmenizdir.
Yaşama uygun her türlü çevrede
12.000'den fazla çeşit karınca yaşar
ve çeşitli çevresel faktörlerlerle başa çıkmak için
farklı etkileşimlerde bulunurlar.
Her sistemin başa çıkmak zorunda olduğu
çevresel sorunlardan biri
işletme maliyetidir.
Yani sistemi çalıştırmak için gerekenlerin sağlanması.
Bir başka çevresel sorun kaynaklardır,
kaynakları bulmak ve toplamak.
Çölde işletme maliyeti fazladır;
çünkü su azdır.
Ayrıca çölde incelediğim tohum yiyen karıncalar
su bulmak için su harcamak zorundalardı.
Yani bir karınca besin bulmaya çıktığında,
sıcak güneş altında tohum ararken
kaybettiği suyu havaya verir.
Ama koloni de yediği tohumların
dışındaki yağı özümseyerek su elde eder.
Yani bu çevrede, etkileşimler
besin bulmaya karınca göndermek için kullanılır.
Bir işçi, geri dönen işçilerle yeterli miktarda
etkileşime girmediyse dışarı çıkmaz.
Burada geri dönen işçileri görüyorsunuz.
Tünelden yuvaya giriyorlar
ve yolları üzerindeki diğer işçilerle karşılaşıyorlar.
Bu koloni için mantıklı bir şey
çünkü dışarda ne kadar fazla yiyecek varsa
işçiler onu o kadar hızlı bulup
o kadar çabuk geri döner
ve daha fazla işçi dışarı yollanır.
Olumlu bir şey olmadığı sürece
sistem durmadan çalışacaktır.
Yani etkileşimler, işçileri harekete geçirmeye yarar.
İşte biz bu sistemin evrimi üzerinde çalışmaktayız.
İlk olarak, çeşitli varyasyonlar var.
Görünüşe bakılırsa, koloniler birbirinden farklı.
Yağmursuz günlerde bazı koloniler daha az besin arıyor,
yani koloniler su harcayarak tohum arama
ve tohum bularak su elde etme
arasındaki dengeye
farklı şekillerde karar veriyorlar.
Biz bazı kolonilerin neden
diğer kolonilerden daha az besin aradığını,
sinirbilimden modeller kullanarak,
karıncaları nöronlar olarak düşünerek anlamaya çalışıyoruz.
Tıpkı bir nöronun diğer nöronlardan gelen
uyarıyla ateşlenmeye karar verip vermemesi gibi,
bir karınca da diğer karıncalardan gelen uyarıyla
besin arama konusunda karar verir.
Bizim aradığımız şey farklı koloniler arasında,
bir karıncanın besin aramaya karar vermeden önce
kaç karıncayla iletişime geçmesi gerektiği
konusunda küçük farklılıklar olup olmadığı.
Çünkü böyle bir koloni daha az besin arardı.
Bu da beyinle ilgili benzer bir soruyu akla getiriyor.
Beyin hakkında konuşuyoruz
fakat elbette her beyin biraz farklıdır.
Bazı insanlarda
veya bazı durumlarda
nöronlar, elektriksel özelliklerinden dolayı
ateşlenmek için daha fazla uyarıya ihtiyaç duyuyor olabilir.
Bu da beyin fonksiyonu konusunda çeşitli farklılıklar oluşturur.
Böylece evrimsel sorular sormak amacıyla,
üreme başarısını bilmemiz gerek.
Bu 28 yıldır izlediğim, ki bir koloni ömrü
yaklaşık bu kadardır,
hasatçı karınca popülasyonunun bulunduğu
çalışma alanının bir haritası.
Her bir sembol bir koloni
ve sembolün büyüklüğü kaç yavru verdiğini gösteriyor;
çünkü ebeveyn ve yavruları eşleştirmek için
genetik varyasyonları kullanabiliyoruz.
Yani, hangi koloninin,
hangi ebeveyn koloninin evladı olan
kraliçe tarafından kurulduğunu anlayabiliyoruz.
Bu benim için inanılmazdı. Bunca yıldan sonra,
çok uzun zamandır bildiğim,
örneğin 154. koloninin büyük büyükanne olduğunu
anlamak benim için inanılmazdı.
İşte onun evlat kolonisi,
işte onun torun kolonisi,
bunlar da onun torun çocuğu kolonileri.
Bu sayede, hangi günün besin aramaya çıkılmayacak
kadar sıcak olduğu konusunda verdikleri karar bakımından
evlat kolonilerin ebeveyn kolonilere benzediklerini öğrenebildim.
Ebeveyn kolonilerin evlatları
birbirlerinden o kadar uzakta yaşıyorlardı ki, karıncalar asla karşılaşmıyordu;
dolayısıyla evlat koloninin karıncaları
bunu ebeveyn koloniden öğrenmiş olamazdı.
Bu yüzden, bir sonraki adımımız
bu benzerliği vurgulayan genetik varyasyona bakmaktı.
Böylece, pekala, kim daha iyi beceriyor, diye sorabildim.
Çalışma süresi boyunca ve özellikle son 10 yılda,
Amerika'nın güneybatısında çok ciddi ve derinleşen bir kuraklık oldu.
Sonunda anlaşıldı ki, suyu saklayan koloniler,
dışarısı çok sıcak olduğunda içeride kalanlar
ve böylece daha fazla yiyecek almayı gözden çıkaranlar,
genellikle evlat koloniye sahip olanlardı.
Yani tüm bu zaman boyunca, 154. koloninin
bir kaybeden olduğunu düşünmüştüm, çünkü gerçekten kuru günlerde,
sadece bir damla arama oluyordu.
Bu arada diğer koloniler aramaya çıkıyorlar,
bir çok yiyecekle dönüyorlardı;
ama aslında, 154. koloni muazzam bir başarıydı.
Bir aile reisiydi.
Bölgedeki nadir büyük büyükannelerden biriydi.
Bildiğim kadarıyla,
doğal bir hayvan popülasyonunda
süregiden bir kollektif davranışın evrimini
ilk kez takip edebiliyorduk.
Böylece neyin en çok işe yaradığını bulabiliyorduk.
Artık, Internet verinin akışını düzenlemek için
bir algoritma kullanıyor;
bu hasatçı karıncaların
toplayıcıların akışını düzenlemek için
kullandıklarına çok benziyor.
Tahmin edin, bu benzerliğe ne isim veriyoruz?
Anternet geliyor.
(Alkışlar)
Yani veri, eğer seyahat edebilmesi için
yeterli bant genişliği yoksa
kaynak bilgisayarı terketmiyor.
Internetin ilk zamanlarında,
operasyon harcamaları gerçekten yüksekken
ve herhangi bir veriyi kaybetmemek çok önemliyken,
sistem veri akışını etkinleştirecek
etkileşimler için ayarlanmıştı.
Karıncaların yakın zamanda icat ettiğimize
benzer bir algoritmayı kullanıyor olması ilginçtir;
ancak bu bildiğimiz bir avuç karınca algoritmasının
sadece bir tanesi.
Karıncaların gerçekten iyi olan bir çoğunu
geliştirmek için 130 milyon yılı vardı
ve sanıyorum,
diğer 12 bin türün bazısı
şimdiye kadar duymadığımız veri ağları için
ilginç olacak algoritmalara
sahip olacaklar.
Peki işletme masrafları düşük olduğunda ne olur?
Tropiklerde işletme masrafları düşüktür;
çünkü çok nemlidir ve karıncaların dışarıda
dolaşabilmeleri kolaydır.
Ancak tropiklerdeki karıncalar
çok fazla ve çeşitlidir.
O nedenle çok fazla rekabet vardır.
Bir türün kullandığı kaynak ne olursa olsun,
başka bir tür de aynı zamanda
muhtemelen onu kullanıyordur.
Yani bu çevre içinde, etkileşimler
ters biçimde kullanılır.
Sistem, olumsuz bir şey olmadığı sürece
devam eder.
Çalıştığım bir tür, yem arayan karıncaların
ağaçlarında devriye geziyordu.
Yuvadan yemek kaynağına ve tekrar geriye,
sadece döne döne,
olumsuz bir şey olmadığı sürece,
başka türlerin karıncaları ile
bir etkileşim gibi.
İşte karınca güvenliğine dair bir örnek.
Ortada, bir karınca
diğer bir türle etkileşimlere cevap olarak
yuva girişini kafasıyla kapatıyor.
Şunlar, karınları havaya doğru dönmüş
etrafta koşturup duran küçükler.
Ancak tehdit geçer geçmez,
giriş tekrar açılıyor.
Belki bilgisayar güvenliğinde
kalıcı bir güvenlik duvarı
ya da kalesi kurmak yerine
işletme masraflarının yeterince düşük olduğu,
ki ani bir tehdite karşı geçici olarak
erişimi engellediğimiz
ve sonra tekrar açtığımız,
durumlar vardır.
Tüm sistemlerin baş etmek zorunda olduğu
çevresel güçlük kaynaklardır,
onları bulmak ve toplamak.
Bunu yapmak için, karıncalar
kollektif toplama sorununu çözmüşlerdir,
Bu sorun şu anda robotik konusunda
çalışanları ilgilendiriyor.
Çünkü anladık ki,
tek bir, karmaşık, pahalı robotu
başka bir gezegeni keşfetmeye
ya da yanan bir binayı aramaya
yollamak yerine, çok minimal
bilgi değiş tokuşu yapan
daha ucuz bir grup robotu almak
daha etkili olabilir.
Karıncaların yaptığı da budur.
İstilacı Arjantin karıncası
genişleyebilir araştırma ağları kurar.
Kollektif araştırma ana sorunuyla
baş etmede iyidirler;
bu da çok detaylı araştırma
ve her yönüyle ele almanın
arasında yapılmış bir değiş tokuştur.
Şunu yaparlar:
Küçük bir alanda çok karınca varsa,
her biri çok detaylı bir şekilde araştırabilir;
çünkü yakınında, oralarda bir yerde,
başka bir karınca araştırıyordur.
Ancak ne zaman daha büyük bir alanda
daha az karınca varsa,
o zaman daha geniş bir alanı
kapsayabilmek için yollarını genişletirler.
Sanırım yoğunluğu değerlendirmek için etkileşimleri kullanıyorlar.
Böylece gerçekten kalabalık olduklarında,
daha sık karşılaşıyorlar
ve daha detaylıca araştırıyorlar.
Farklı karınca türleri farklı algoritmalar kullanıyor olmalılar,
çünkü farklı kaynaklarla baş etme konusunda
evrimleşmişlerdir.
Bunu bilmek de gerçekten işe yarayabilir
ve bu yüzden, geçenlerde
Uluslararası Uzay İstasyonu'nun
zorlu yerçekimsiz ortamındaki
kollektif araştırma sorununu
çözmelerini istedik karıncalardan.
Bu resmi ilk gördüğümde şöyle düşündüm:
"Ah hayır, yuvayı dikey inşa etmişler."
Ancak sonra fark ettim ki, bu elbette önemli değildi.
Yani fikir şu, karıncalar duvara ya da yere
ya da ne derseniz deyin,
tutunmak için o kadar fazla çalışıyorlar ki,
etkileşme ihtimalleri daha az oluyor.
Böylece ne kadar kalabalık oldukları
ve ne sıklıkla karşılaştıkları arasındaki
ilişki karışıyor.
Hala bu veriyi analiz ediyoruz.
Henüz sonuçlar elime ulaşmadı.
Ancak dünya üzerindeki farklı çevrelerde
diğer türlerin bu sorunu nasıl çözdüğünü
bilmek ilginç olurdu.
Böylece tüm dünyadaki çocukları
farklı türlerle bu deneyi tekrarlamaları için
teşvik eden bir program kuruyoruz.
Bu çok basit.
Ucuz malzemelerle yapılabilir.
Ve bu şekilde, karınca kollektif araştırma
algoritmasının küresel haritasını çıkarabiliriz.
Sanıyorum, istilacı türler,
binalarımıza gelenler,
bu konuda gerçekten iyi olacaklar.
Çünkü mutfağınızdalar,
çünkü yiyecek ve su bulma konusunda gerçekten çok iyiler.
Şimdi, karıncalar için en tanıdık kaynak
bir pikniktir.
Bu kümelenmiş bir kaynaktır.
Bir parça meyve olduğunda,
yakınlarda başka bir parça olma olasılığı vardır.
Kümelenmiş kaynaklar konusunda uzman karıncalar
diğerlerini toplama için etkileşimi kullanır.
Böylece bir karınca diğerine rastladığında
ya da başkası tarafından yere bırakılan
bir kimyasal ile karşılaştığında,
etkileşim yönünü takip edebilmek için
yönünü değiştirir
ve pikniğinizi paylaşan karınca izine
bu şekilde ulaşırsınız.
Burası, karıncalardan kanser hakkında bir şeyler
öğrenebileceğimi düşündüğüm yer.
Yani, öncelikle, bedenlerimizde kanserin gelişimini
destekleyen toksinleri etrafa saçan
ya da satan insanlara
izin vermeyerek, kanseri engellemek için
çok şey yapabileceğimiz aşikar.
Ancak karıncaların bu konuda pek yardımcı olabileceğini
sanmıyorum çünkü karıncalar asla kendi kolonilerini zehirlemez.
Ancak kanserin tedavisi ile ilgili karıncalardan
bazı şeyler öğrenebiliriz.
Kanserin bir çok farklı türü var.
Her biri bedenin belirli bir bölgesinde ortaya çıkıyor
ve sonra bazı tür kanserler dağılıyor.
Ya da belirli diğer dokulara sıçrama yaparak
gereksinim duyduğu kaynaklara oralardan ulaşıyor.
Yani eğer erken metastatik kanser hücresi
bakış açısıyla düşünecek olursanız,
ihtiyaç duydukları kaynakları araştırırken,
eğer bu kaynaklar kümelenmiş ise,
diğer karıncaları toplamak için muhtemelen etkileşimleri kullanacaklardır.
Eğer kanser hücrelerinin nasıl diğerlerini topladığını çözebilirsek,
o zaman yerleşmeden onları yakalayacak
tuzakları kurabiliriz.
Yani karıncalar muazzam çeşitli ortamlarda
farklı yollarla etkileşimler kullanıyorlar.
Bundan da, merkezi kontrol olmadan çalışan
diğer sistemlerle ilgili
bir şeyler öğrenebiliriz.
Sadece basit etkileşimleri kullanarak,
130 milyon yıldan fazla bir zamandır,
karınca kolonileri inanılmaz başarılar gösteriyor.
Onlardan öğrenecek çok şeyimiz var.
Teşekkürler.
(Alkışlar)