Κουτάβια! Και τώρα που έχω την προσοχή σας, θεωρία πολυπλοκότητας

Η συμπεριφορά των ζώων δεν είναι περίπλοκη, είναι όμως πολύπλοκη. Ο Νίκολας Περόνι μελετάει τον τρόπο με τον οποίον διάφορα ζώα -- είτε αυτά είναι σκωτσέζικα τεριέ, είτε νυχτερίδες, είτε σουρικάτες -- ακολουθούν απλούς κανόνες που, συλλογικά, δημιουργούν ευρύτερα μοντέλα συμπεριφοράς. Και τον τρόπο με τον οποίον αυτή η πολυπλοκότητα που γεννιέται από την απλότητα μπορεί να τα βοηθήσει να προσαρμοστούν σε νέες συνθήκες, όταν αυτές προκύπτουν.

Επιστήμη.

H επιστήμη μάς επέτρεψε
να μάθουμε τόσα πολλά

για τα πέρατα του σύμπαντος,

που είναι ταυτόχρονα
τρομερά σημαντικά

και τρομερά απομακρυσμένα,

και όμως, πολύ,
πολύ πιο κοντά,

πολύ πιο άμεσα
συνδεδεμένα με εμάς.

Yπάρχουν πολλά πράγματα
που πραγματικά δεν καταλαβαίνουμε,

και ένα από αυτά
είναι η εκπληκτική

κοινωνική πολυπλοκότητα
των ζώων γύρω μας,

και σήμερα θέλω
να σας πω μερικές ιστορίες

σχετικά με την πολυπλοκότητα
των ζώων.

Πρώτα όμως,
τι ονομάζουμε πολυπλοκότητα;

Τι είναι το πολύπλοκο;

Λοιπόν, το πολύπλοκο
δεν είναι περίπλοκο.

Κάτι περίπλοκο αποτελείται
από πολλά μικρά μέρη,

όλα τους διαφορετικά,
και κάθε ένα

έχει τον δικό του ακριβή
ρόλο στον μηχανισμό.

Αντίθετα, ένα πολύπλοκο σύστημα

αποτελείται από πολλά,
πολλά όμοια μέρη,

και η αλληλεπίδρασή τους

είναι που παράγει
μια γενικά συνεκτική συμπεριφορά.

Τα πολύπλοκα συστήματα
έχουν πολλά αλληλεπιδρώντα μέρη

που συμπεριφέρονται σύμφωνα
με απλούς, ξεχωριστούς κανόνες,

και αυτό έχει ως αποτέλεσμα
την ανάδυση ιδιοτήτων.

Η συμπεριφορά του συστήματος
ως συνόλου

δεν μπορεί να προβλεφθεί

από τους ξεχωριστούς κανόνες μόνο.

Όπως έγραψε ο Αριστοτέλης,

το σύνολο είναι μεγαλύτερο
από το άθροισμα των μερών του.

Αλλά ας πάμε από τον Αριστοτέλη

σε ένα πιο συγκεκριμένο παράδειγμα
πολύπλοκων συστημάτων.

Αυτά είναι σκωτσέζικα τεριέ.

Στην αρχή,
το σύστημα είναι αποδιοργανωμένο.

Μετά εμφανίζεται μια διαταραχή: γάλα.

Κάθε άτομο αρχίζει να σπρώχνει
προς μία κατεύθυνση

και συμβαίνει αυτό που βλέπετε.

Αυτός ο «ανεμόμυλος»
είναι μια αναδυόμενη ιδιότητα

των αλληλεπιδράσεων
ανάμεσα στα κουτάβια

με μοναδικό κανόνα να προσπαθούν
να διατηρήσουν την πρόσβαση στο γάλα

και έτσι σπρώχνουν
προς μια τυχαία κατεύθυνση.

Έτσι, το παν είναι να βρούμε
τους απλούς κανόνες

από τους οποίους
αναδύεται η πολυπλοκότητα.

Αυτό το ονομάζω απλοποίηση
της πολυπλοκότητας,

και αυτό είναι που κάνουμε
στην έδρα σχεδιασμού συστημάτων

στο Ελβετικό Iνστιτούτο Τεχνολογίας
στη Ζυρίχη.

Συλλέγουμε δεδομένα
για πληθυσμούς ζώων,

αναλύουμε πολύπλοκες διατάξεις,
προσπαθούμε να τις εξηγήσουμε.

Αυτό απαιτεί τη συνεργασία
φυσικών με βιολόγους,

με μαθηματικούς
και επιστήμονες υπολογιστών,

και είναι η αλληλεπίδρασή τους
που παράγει

διεπιστημονικές ικανότητες

για την επίλυση
αυτών των προβλημάτων.

Και πάλι λοιπόν,
το σύνολο είναι μεγαλύτερο

από το άθροισμα των μερών.

Κατά μια έννοια, η συνεργασία

αποτελεί ένα ακόμη παράδειγμα
πολύπλοκου συστήματος.

Και μπορεί να αναρωτιέστε,

με ποια πλευρά είμαι,
της βιολογίας ή της φυσικής;

Στην πραγματικότητα,
τα πράγματα είναι λίγο διαφορετικά

και για να το εξηγήσω αυτό,
πρέπει να σας διηγηθώ

μια μικρή ιστορία για μένα.

Όταν ήμουν μικρός,

μου άρεσε πολύ να φτιάχνω πράγματα,
να κατασκευάζω περίπλοκες μηχανές.

Έτσι άρχισα
να σπουδάζω ηλεκτρολογία

και ρομποτική,

και το πρότζεκτ
στο τέλος των σπουδών μου

αφορούσε την κατασκευή
ενός ρομπότ με το όνομα ER-1 --

έμοιαζε με αυτό —

που θα συγκέντρωνε πληροφορίες
από το περιβάλλον του

και θα προχωρούσε ακολουθώντας
μια λευκή γραμμή στο έδαφος.

Ήταν πολύ, πολύ περίπλοκο

αλλά λειτουργούσε τέλεια
στην αίθουσα δοκιμών μας,

και την ημέρα της επίδειξης,
οι καθηγητές θα το βαθμολογούσαν.

Πήραμε λοιπόν το ER-1
στην αίθουσα αξιολόγησης.

Όπως αποδείχθηκε,
το φως σε εκείνη την αίθουσα

ήταν κάπως διαφορετικό.

Το οπτικό σύστημα
του ρομπότ μπερδεύτηκε.

Στην πρώτη στροφή της γραμμής,

ξέφυγε από την πορεία του
και έπεσε πάνω σε έναν τοίχο.

Είχαμε ξοδέψει εβδομάδες
για την κατασκευή του,

και το μόνο που χρειάστηκε
για να καταστραφεί

ήταν μια αδιόρατη αλλαγή
στο χρώμα του φωτός

στην αίθουσα.

Τότε ήταν που συνειδητοποίησα

ότι όσο πιο περίπλοκη
φτιάχνεις μια μηχανή,

τόσο πιο πιθανό είναι να χαλάσει

από κάτι τελείως αναπάντεχο.

Και αποφάσισα ότι,
στην πραγματικότητα,

δεν ήθελα να φτιάχνω
περίπλοκα πράγματα.

Ήθελα να καταλάβω
την πολυπλοκότητα,

την πολυπλοκότητα
του κόσμου γύρω μας

και ιδιαίτερα στο ζωικό βασίλειο.

Κάτι που μας φέρνει στις νυχτερίδες.

Οι νυχτερίδες του Μπέχσταιν είναι
ένα κοινό είδος ευρωπαϊκών νυχτερίδων.

Είναι πολύ κοινωνικά ζώα.

Τις περισσότερες φορές
κουρνιάζουν ή κοιμούνται μαζί.

Και ζουν σε αποικίες μητρότητας,

που σημαίνει ότι κάθε άνοιξη,

τα θηλυκά συναντιούνται
μετά τη χειμέρια νάρκη

και μένουν μαζί
για περίπου έξι μήνες

ώστε να μεγαλώσουν
τα μικρά τους,

και όλα τους φέρουν
ένα πολύ μικρό τσιπ,

που σημαίνει ότι κάθε φορά
που κάποιο από αυτα

μπαίνει σε ένα από τα ειδικά
εξοπλισμένα κουτιά νυχτερίδων,

εμείς ξέρουμε πού είναι,

και το πιο σημαντικο,

ξέρουμε με ποιον είναι.

Μελετάω λοιπόν
τις συναθροίσεις νυχτερίδων,

και να πώς μοιάζουν.

Κατά τη διάρκεια της ημέρας,
οι νυχτερίδες κουρνιάζουν

σε έναν αριθμό υποομάδων
σε διαφορετικά κουτιά.

Μπορεί την μία ημέρα

η αποικία να είναι χωρισμένη
σε δύο κουτιά,

αλλά την άλλη μέρα

να είναι όλες μαζί
σε ένα και μοναδικό κουτί,

ή χωρισμένες σε τρία
ή περισσότερα κουτιά

και όλο αυτό μοιάζει πράγματι
μάλλον ακανόνιστο.

Ονομάζεται δυναμική
διαχωρισμού-συγχώνευσης,

η ιδιότητα μιας ομάδας ζώων

να χωρίζεται και να συγχωνεύεται
ανά τακτά διαστήματα

σε διαφορετικές υποομάδες.

Αυτό που κάνουμε λοιπόν είναι
να παίρνουμε όλα αυτά τα δεδομένα

από όλες τις διαφορετικές ημέρες

και να τα συγκεντρώνουμε

ώστε να εξάγουμε ένα μακροχρόνιο
μοντέλο συνάθροισης

εφαρμόζοντας τεχνικές
με ανάλυση δικτύου

για να πάρουμε
μια ολοκληρωμένη εικόνα

της κοινωνικής δομής της αποικίας.

Εντάξει;
Η εικόνα λοιπόν μοιάζει έτσι.

Σε αυτό το δίκτυο, όλοι οι κύκλοι

είναι κόμβοι, μεμονωμένες νυχτερίδες,

και οι γραμμές μεταξύ τους

είναι οι κοινωνικοί δεσμοί,
οι συναναστροφές μεταξύ ατόμων.

Αποδεικνύεται ότι αυτή
είναι μια πολύ ενδιαφέρουσα εικόνα.

Αυτή η αποικία νυχτερίδων
είναι οργανωμένη

σε δύο διαφορετικές κοινότητες

που δεν μπορούν να προβλεφθούν

από την ημερήσια δυναμική
διαχωρισμού-συγχώνευσης.

Τις ονομάζουμε κρυφές
κοινωνικές μονάδες.

Ακόμη πιο ενδιαφέρον,
στην πραγματικότητα:

Κάθε χρόνο, γύρω στον Οκτώβριο,

η αποικία χωρίζεται

και όλες οι νυχτερίδες πέφτουν
σε χειμέρια νάρκη ξεχωριστά,

αλλά χρόνο με τον χρόνο,

όταν οι νυχτερίδες
ξανασυναντιούνται την άνοιξη,

οι κοινότητες παραμένουν οι ίδιες.

Αυτές οι νυχτερίδες λοιπόν
θυμούνται τους φίλους τους

για πραγματικά πολύ καιρό.

Με εγκέφαλο
στο μέγεθος ενός φιστικιού,

διατηρούν εξατομικευμένους,

μακροχρόνιους κοινωνικούς δεσμούς.

Δεν ξέραμε ότι αυτό ήταν δυνατό.

Γνωρίζαμε ότι τα πρωτεύοντα

και οι ελέφαντες και τα δελφίνια
μπορούν να το κάνουν,

αλλά σε σύγκριση με τις νυχτερίδες,
αυτά έχουν τεράστιους εγκεφάλους.

Πώς γινόταν λοιπόν

οι νυχτερίδες να διατηρούν
αυτή την πολύπλοκη,

σταθερή κοινωνική δομή

με τόσο περιορισμένες
γνωστικές δεξιότητες;

Και σε αυτό το σημείο είναι που
η πολυπλοκότητα δίνει μια απάντηση.

Για να κατανοήσουμε
αυτό το σύστημα,

κατασκευάσαμε στον υπολογιστή
ένα μοντέλο κουρνιάσματος,

βασισμένο σε απλούς,
ξεχωριστούς κανόνες

και προσομοιώσαμε
χιλιάδες ημέρες

σε μια εικονική αποικία νυχτερίδων.

Πρόκειται για ένα μαθηματικό μοντέλο,

αλλά δεν είναι περίπλοκο.

Αυτό που μας είπε το μοντέλο,
με λίγα λόγια,

είναι ότι κάθε νυχτερίδα αναγνωρίζει
κάποια άλλα μέλη της αποικίας

ως φίλους της,
και είναι ελαφρώς πιο πιθανό

να κουρνιάσει σε ένα κουτί μαζί τους.

Απλοί, ξεχωριστοί κανόνες.

Αυτό μόνο χρειάζεται
για να εξηγήσουμε

την κοινωνική πολυπλοκότητα
αυτών των νυχτερίδων.

Αλλά γίνεται και καλύτερο.

Μεταξύ του 2010 και του 2011,

η αποικία έχασε περισσότερα
από τα δύο τρίτα των μελών της,

πιθανόν λόγω του πολύ
ψυχρού χειμώνα.

Την επόμενη άνοιξη,
δεν σχημάτισε δύο κοινότητες

όπως κάθε χρόνο,

κάτι που θα μπορούσε να οδηγήσει
ολόκληρη την αποικία σε αφανισμό

επειδή είχε γίνει τόσο μικρή.

Αντ' αυτού, σχημάτισε μια ενιαία,
συνεκτική κοινωνική μονάδα,

η οποία επέτρεψε στην αποικία
να επιβιώσει εκείνη την περίοδο

και να αναπτυχθεί ξανά
τα επόμενα δύο χρόνια.

Αυτό που ξέρουμε
είναι ότι οι νυχτερίδες

δεν γνωρίζουν ότι η αποικία τους
το κάνει αυτό.

Το μόνο που κάνουν είναι να ακολουθούν
απλούς κανόνες συνάθροισης

και από αυτή την απλότητα

αναδύεται κοινωνική πολυπλοκότητα

που επιτρέπει στην αποικία
να προσαρμόζεται

σε δραματικές αλλαγές
στη δομή του πληθυσμού της.

Και αυτό το βρίσκω απίστευτο.

Τώρα θέλω να σας διηγηθώ
μια άλλη ιστορία,

αλλά γι' αυτό θα πρέπει
να μεταφερθούμε από την Ευρώπη

στην έρημο Καλαχάρι,
στη Νότια Αφρική.

Εκεί ζουν οι σουρικάτες.

Είμαι σίγουρος
ότι ξέρετε τις σουρικάτες.

Είναι εκπληκτικά πλάσματα.

Ζουν σε ομάδες με πολύ αυστηρή
κοινωνική ιεραρχία.

Υπάρχει ένα κυρίαρχο ζευγάρι

και πολλοί υποτελείς,

κάποιοι δρουν ως φύλακες,

κάποιοι ως νταντάδες,

κάποιοι διδάσκουν τα μικρά κ.λπ.

Αυτό που κάνουμε είναι να τοποθετήσουμε
πολύ μικρά περιλαίμια με GPS

σε αυτά τα ζώα

για να μελετήσουμε
πώς κινούνται μαζί

και τι σχέση έχει αυτό
με την κοινωνική τους δομή.

Και υπάρχει ένα πολύ
ενδιαφέρον παράδειγμα

συλλογικής κίνησης
στις σουρικάτες.

Στη μέση του καταφυγίου
όπου ζούνε

υπάρχει ένας δρόμος.

Σε αυτόν τον δρόμο κινούνται αυτοκίνητα,
άρα είναι επικίνδυνος.

Αλλά οι σουρικάτες
πρέπει να τον διασχίσουν

για να πάνε από το ένα μέρος
όπου τρέφονται στο άλλο.

Ρωτήσαμε λοιπόν,
πώς ακριβώς το κάνουν αυτό;

Ανακαλύψαμε ότι το κυρίαρχο θηλυκό

είναι κυρίως αυτό που οδηγεί
την ομάδα στον δρόμο,

αλλά όταν πρόκειται να τον διασχίσουν,
να διασχίσουν τον δρόμο,

δίνει τη θέση του στους υποτελείς,

σαν να λέει,

«Προχωρήστε,
πέστε μου αν είναι ασφαλές».

Αυτό που δεν γνώριζα
στην πραγματικότητα

ήταν ποιους κανόνες ακολουθούν
οι σουρικάτες στη συμπεριφορά τους

ώστε να συμβεί αυτή η αλλαγή
στο προβάδισμα της ομάδας

και αν απλοί κανόνες ήταν
αρκετοί για να την εξηγήσουν.

Κατασκεύασα λοιπόν ένα μοντέλο
με προσομοιωμένες σουρικάτες

που διέσχιζαν έναν
προσομοιωμένο δρόμο.

Πρόκειται για ένα απλοϊκό μοντέλο.

Οι κινούμενες σουρικάτες
είναι σαν τυχαία σωματίδια

που μοναδικός τους κανόνας
είναι αυτός της ευθυγράμμισης.

Απλώς κινούνται μαζί.

Όταν αυτά τα σωματίδια
φθάνουν στον δρόμο,

αισθάνονται κάποιο
είδος εμποδίου

και αναπηδούν πάνω του.

Η μόνη διαφορά

μεταξύ του κυρίαρχου θηλυκού,
εδώ με κόκκινο,

και των άλλων ατόμων,

είναι ότι για εκείνο,
το ύψος του εμποδίου

που στην πραγματικότητα είναι ο κίνδυνος
που αντιλαμβάνονται από τον δρόμο,

είναι απλώς ελαφρά μεγαλύτερο,

και αυτή η πολύ μικρή διαφορά

στον κανόνα κίνησης του ατόμου

επαρκεί για να εξηγήσει
αυτό που παρατηρούμε,

ότι το κυρίαρχο θηλυκό

οδηγεί την ομάδα του στον δρόμο

και μετά δίνει τη θέση του
στους άλλους

ώστε να περάσουν πρώτοι.

Ο Τζωρτζ Μποξ,
ένας Άγγλος στατιστικολόγος,

έγραψε κάποτε,
«'Όλα τα μοντέλα είναι λανθασμένα,

αλλά κάποια μοντέλα είναι χρήσιμα».

Και όντως, αυτό το μοντέλο
είναι εμφανώς λανθασμένο,

επειδή στην πραγματικότητα, οι σουρικάτες
είναι κάθε άλλο παρά τυχαία σωματίδια.

Αλλά είναι επίσης και χρήσιμο,

επειδή μας λέει ότι
η εξαιρετική απλότητα

στους κανόνες κίνησης
σε ατομικό επίπεδο

μπορεί να οδηγήσει
σε μεγάλη πολυπλοκότητα

στο επίπεδο της ομάδας.

Και πάλι λοιπόν έχουμε απλούστευση
της πολυπλοκότητας.

Θα ήθελα να τελειώσω

λέγοντας τι σημαίνει αυτό
για ολόκληρο το είδος.

Όταν το κυρίαρχο θηλυκό

δίνει τη θέση του σε έναν υποτελή,

δεν το κάνει από ευγένεια.

Στην πραγματικότητα,
το κυρίαρχο θηλυκό

είναι εξαιρετικά σημαντικό
για τη συνεκτικότητα της ομάδας.

Αν σκοτωθεί στον δρόμο,
όλη η ομάδα τίθεται σε κίνδυνο.

Αυτή λοιπόν η συμπεριφορά
αποφυγής κινδύνου

αποτελεί μια πολύ παλιά
εξελικτική αντίδραση.

Αυτές οι σουρικάτες αναπαράγουν
μια εξελικτική τακτική

που αναπτύχθηκε
πριν από χιλιάδες γενιές

και την προσαρμόζουν
σε έναν σύγχρονο κίνδυνο,

σε αυτή την περίπτωση σε έναν δρόμο
που φτιάχτηκε από ανθρώπους.

Προσαρμόζουν πολύ απλούς κανόνες

και η πολύπλοκη συμπεριφορά
που προκύπτει

τους επιτρέπει να αντισταθούν
στην ανθρώπινη καταπάτηση

του φυσικού τους περιβάλλοντος.

Τελικά,

μπορεί να έχουμε νυχτερίδες
που αλλάζουν την κοινωνική τους δομή

αντιδρώντας σε μια πληθυσμιακή κατάρρευση

ή σουρικάτες

που εμφανίζουν μια νέα προσαρμογή σε έναν
δρόμο κατασκευασμένο από ανθρώπους,

ή μπορεί να έχουμε κάποιο άλλο είδος.

Το μήνυμά μου εδώ --
και δεν είναι περίπλοκο μήνυμα,

αλλά απλό, ένα μήνυμα
θαυμασμού και ελπίδας --

το μήνυμά μου εδώ είναι ότι τα ζώα

εμφανίζουν εξαιρετική
κοινωνική πολυπλοκότητα

και αυτό τους επιτρέπει
να προσαρμόζονται

και να αντιδρούν σε αλλαγές
στο περιβάλλον τους.

Με λίγα λόγια,
στο ζωικό βασίλειο,

η απλότητα οδηγεί
στην πολυπλοκότητα

η οποία οδηγεί
στην προσαρμοστικότητα.

Σας ευχαριστώ.

(Χειροκρότημα)

Ντάνια Γκέρχαρντ: Σε ευχαριστώ πολύ Νίκολας

γι' αυτή την εξαιρετική αρχή.
Είσαι λίγο νευρικός;

Νίκολας Περόνι: Είμαι εντάξει,
ευχαριστώ.

ΝΓ: Ωραία. Είμαι σίγουρη
πως πολλά άτομα στο κοινό

προσπάθησαν με κάποιον τρόπο
να κάνουν συσχετισμούς

ανάμεσα στα ζώα
για τα οποία μιλούσες --

τις νυχτερίδες, τις σουρικάτες --
και τους ανθρώπους.

Έδωσες κάποια παραδείγματα:

Τα θηλυκά είναι τα κοινωνικά,

τα θηλυκά είναι τα κυρίαρχα,

δεν είμαι σίγουρη
ποιος σκέφτεται πώς.

Όμως είναι εντάξει να κάνουμε
αυτούς τους συσχετισμούς;

Από αυτή την άποψη, υπάρχουν
στερεότυπα που μπορείς να βεβαιώσεις

και που μπορούν να ισχύουν
για όλα τα είδη;

ΝΠ: Θα έλεγα πως υπάρχουν επίσης

κάποια αντιπαραδείγματα
για αυτά τα στερεότυπα.

Για παράδειγμα,
στους ιππόκαμπους ή στα κοάλα,

το αρσενικό είναι αυτό
που πάντα φροντίζει τα μικρά.

Και το μάθημα είναι
πως συχνά είναι δύσκολο,

και μερικές φορές
ακόμα και επικίνδυνο,

να παραλληλίζεις
τους ανθρώπους με τα ζώα.

Οπότε αυτό είναι.

ΝΓ: Εντάξει. Σ' ευχαριστώ πολύ
γι' αυτή την εξαιρετική αρχή.

Σ' ευχαριστώ, Νίκολας Περόνι.