Cuccioli! Ora che ho la vostra attenzione, teoria della complessità

Il comportamento animale non è complicato, ma complesso. Nicolas Perony studia come individui singoli, che siano Scottish terrier, pipistrelli o suricati, seguono semplici regole che, insieme, creano un modello comportamentale più ampio. E come questa complessità nata dalla semplicità può aiutarli ad adattarsi all'emergere di circostanze nuove.

La scienza,

la scienza ci ha permesso
di conoscere moltissime cose

dei più remoti angoli dell'universo,

il che è allo stesso tempo di enorme importanza

e lontanissimo da noi,

eppure molto, molto più vicino,

molto più direttamente legato a noi

di molte cose che non comprendiamo davvero.

E una di esse è la straordinaria

complessità sociale
degli animali attorno a noi,

e oggi voglio raccontarvi qualche storia

di complessità animale.

Ma prima, cosa chiamiamo complessità?

Cosa è complesso?

Be', complesso non significa complicato.

Qualcosa di complicato comprende molte piccole parti,

tutte diverse, e ciascuna

ha il suo ruolo specifico nell'ingranaggio.

All'opposto, un sistema complesso

è fatto di molte parti simili,

ed è la loro interazione

che produce un comportamento coerente nell'insieme.

I sistemi complessi hanno molte parti che interagiscono tra loro

che si comportano secondo regole semplici, individuali,

e il risultato sono proprietà emergenti.

Il comportamento del sistema nel suo insieme

non si può prevedere

a partire dalle regole individuali.

Come scrisse Aristotele,

il tutto è più grande
della somma delle sue parti.

Ma da Aristotele, passiamo

a un esempio più complesso di sistemi complessi.

Questi sono scottish terrier.

All'inizio, il sistema è disorganizzato.

Poi arriva un elemento di disturbo: il latte.

Ogni individuo comincia a spingere
in una direzione (Risate)

e questo è quel che succede.

La girandola è una proprietà emergente

dell'interazione tra i cuccioli

la cui unica regola è cercare
di non perdere l'accesso al latte

e perciò spingere in una direzione a caso.

Quindi si tratta solo di trovare
le semplici regole

da cui emerge la complessità.

Lo chiamo semplificare la complessità,

ed è quel che facciamo
alla cattedra di design di sistema

al ETH di Zurigo.

Raccogliamo dati su popolazioni animali,

analizziamo modelli complessi,
cerchiamo di spiegarli.

Richiede fisici che lavorino con biologi,

con matematici e informatici,

ed è la loro interazione che produce

la competenza interconnessa

per risolvere i problemi.

Quindi, il tutto è maggiore

della somma delle parti.

In un certo senso, la collaborazione

è un altro esempio di sistema complesso.

E magari vi chiederete

da che parte sto io, biologia o fisica?

In realtà le cose stanno un po' diversamente

e per spiegarlo vi devo raccontare

un aneddoto sulla mia vita.

Quand'ero piccolo,

adoravo costruire cose, creare macchine complicate.

Quindi decisi di studiare ingegneria elettrica

e robotica,

e il mio progetto di tesi

era sulla costruzione di un robot chiamato ER-1

aveva questo aspetto...

che potesse raccogliere informazioni
dall'ambiente circostante

e così seguire una linea bianca sul pavimento.

Era molto, molto complicato,

ma in laboratorio funzionava alla perfezione,

e il giorno della dimostrazione, si erano riuniti
dei professori per dare un voto al progetto.

Quindi portammo ER-1 nella stanza di valutazione.

Scoprimmo che la luce nella stanza

era un po' diversa.

Il sistema di visione del robot si confuse.

E alla prima curva della linea

uscì dal percorso
e andò a sbattere contro un muro.

Avevamo impiegate settimane a costruirlo,

e per distruggerlo è bastato

un minimo cambiamento nel tono della luce

nella stanza.

A quel punto mi resi conto

che più complicata fai la macchina,

più facilmente fallirà

a causa di qualcosa di inaspettato.

E ho deciso che, in realtà,

non volevo sul serio creare cose complicate.

Volevo capire la complessità,

la complessità del mondo intorno a noi

e soprattutto del regno animale.

Il che ci porta ai pipistrelli.

I vespertili di Bechstein sono una specie comune di pipistrello europeo.

Sono animali molto sociali.

Per lo più si appendono,
o dormono, insieme.

E vivono in colonie di maternità,

il che significa che ogni primavera

le femmine si incontrano
dopo il letargo invernale

e restano insieme per circa sei mesi

per crescere i piccoli,

e ciascuna di esse ha un chip piccolissimo,

il che significa che ogni volta che una di loro

entra in una di queste speciali casette per pipistrelli,

sappiamo dov'è

e cosa più importante

sappiamo con chi è.

Studio l'associazione
di nidificazione dei pipistrelli,

ed ecco a cosa assomiglia.

Durante il giorno, i pipistrelli
se ne stanno appesi

in molto sottogruppi diversi in più casette.

Può accadere che un giorno

la colonia si divida in due casette,

ma un altro giorno

potrebbero essere di nuovo tutte insieme,

o dividersi in tre o più nidi,

e sembra tutto molto casuale, davvero.

si chiama dinamica fissione-fusione

la proprietà di un gruppo animale

di dividersi e riunirsi con regolarità

in sottogruppi differenti.

Quello che facciamo
è prendere tutti questi dati

dei diversi giorni

e metterli assieme

per estrarre un modello associativo a lungo termine

applicando tecniche di analisi di rete

per avere l'immagine completa

della struttura sociale della colonia.

Ok? Questo è quel che appare.

In questa rete, tutti i cerchi

sono nodi, pipistrelli individuali,

e le linee tra loro

sono i vincoli sociali,
le associazioni tra individui.

Viene fuori un'immagine molto interessante.

Questa colonia di pipistrelli è organizzata

in due comunità differenti

non prevedibili

a partire dalla dinamica
di fissione-fusione quotidiana.

Le chiamiamo unità sociali criptiche.

Cosa ancora più interessante:

ogni anno, verso ottobre,

la colonia si divide,

e i pipistrelli vanno in letargo separatamente,

ma anno dopo anno,

quando si riuniscono di nuovo in primavera,

le comunità sono di nuovo le stesse.

Quindi questi pipistrelli ricordano gli amici

molto a lungo.

Con un cervello grande come una nocciolina,

mantengono legami

sociali individuali a lungo termine.

Non sapevamo che fosse possibile.

Sapevamo che i primati

e gli elefanti e i delfini sanno farlo,

ma paragonati a dei pipistrelli
hanno cervelli enormi.

Quindi com'era possibile

per i pipistrelli mantenere questa complessa

e stabile struttura sociale

con abilità cognitive tanto ridotte?

E qui la complessità dà la risposta.

Per capire il sistema

costruiamo un modello di nidificazione
al computer

basato su semplici regole individuali

e simuliamo migliaia e migliaia di giorni

nella colonia di pipistrelli virtuali.

È un modello matematico,

ma non è complicato.

Quel che ci ha detto, in soldoni,

è che ogni pipistrello riconosce
qualche altro membro della colonia

come amico, e quindi è un po' più propenso

ad appendersi nello stesso nido.

Semplici regole indivuali.

Basta questo a spiegare

la complessità sociale di questi pipistrelli.

Ma c'è di più.

Tra il 2010 e il 2011

la colonia perse
più di due terzi dei suoi membri,

probabilmente a causa
di un inverno molto rigido.

La primavera successiva,
non formò due comunità

come ogni anno,

perché avrebbe potuto condurre
l'intera colonia alla morte

perché troppo piccola.

Invece formò una singola unità sociale coesiva,

il che permise alla colonia
di sopravvivere quella stagione

e prosperare di nuovo
nei due anni successivi.

Quel che sappiamo è che i pipistrelli

non sono consapevoli
del comportamento della colonia.

Seguono solo delle semplici regole associative,

e da questa semplicità

emerge la complessità sociale

che permette alla colonia di sopportare

dei cambiamenti drammatici
nella struttura della popolazione.

E io trovo che sia incredibile.

Ora voglio raccontarvi un'altra storia

ma per questa dobbiamo spostarci dall'Europa

al deserto del Kalahari in Sud Africa.

Qui vivono i suricati.

Sono certo che li conoscete.

Sono creature affascinanti.

Vivono in gruppi
con una struttura gerarchica severissima.

C'è una coppia dominante

e molti subordinati,

alcuni svolgono il ruolo di sentinelle,

altri di babysitter,

altri istruiscono i cuccioli e così via.

Noi mettiamo dei piccolissimi collari GPS

a questi animali

per studiare come si muovono in gruppo,

e in che modo questo è influenzato
dalla loro struttura sociale.

E c'è un esempio molto interessante

di movimento collettivo dei suricati.

Nel bel mezzo della loro riserva

c'è una strada.

Sulla strada ci sono le macchine,
quindi è pericolosa.

Ma i suricati devono attraversarla

per passare da una fonte di cibo all'altra.

Quindi ci siamo chiesti, come lo fanno?

Abbiamo scoperto che la femmina dominante

di solito è quella che guida il gruppo
fino alla strada,

ma quando è il momento di attraversare la strada,

cede il passo ai subordinati,

un modo per dire,

"Va' avanti, dimmi se è sicuro".
(Risate)

Quel che non sapevo, in realtà,

è quali regole di comportamento seguissero i suricati

per far avvenire questo cambiamento
a bordo del gruppo

e se bastavano regole semplici a spiegarlo.

Così ho costruito un modello
di suricati artificiali

che attraversano una strada artificiale.

È un modello semplificato.

Spostandosi, i suricati sono come particelle casuali

la cui unica regola è quella di allineamento.

si muovono insieme e basta.

Quando le particelle raggiungono la strada,

percepiscono un qualche ostacolo,

e ci rimbalzano contro.

L'unica differenza

tra la femmina dominante, qui in rosso,

e gli altri individui,

è che per lei l'altezza dell'ostacolo,

che è il rischio percepito della strada,

è un po' maggiore,

e questa piccola differenza

nella regola individuale di movimento

basta a spiegare quel che osserviamo,

ossia che la femmina dominante

guida il gruppo fino alla strada

e poi cede il passo agli altri

e li fa attraversare per primi.

George Box, uno statistico inglese,

una volta ha scritto:
"Tutti i modelli sono falsi,

ma alcuni modelli sono utili".

E in realtà è evidente
che questo modello è falso,

perché nella realtà i suricati
non sono affatto delle particelle casuali.

Ma è anche utile,

perché ci dice che l'estrema semplicità

nelle regole di movimento
a livello individuale

può dare come risultato
una grande complessità

a livello di gruppo.

Quindi ci risiamo,
questo è semplificare la complessità.

Vorrei concludere

con quel che significa questo
per la specie nel suo insieme.

Quando la femmina dominante

cede il passo a un subordinato,

non è un gesto di cortesia.

In realtà, la femmina dominante

è importantissima per la coesione del gruppo.

Se muore sulla strada,
l'intero gruppo è in pericolo.

Quindi questo evitare il rischio

è una vecchissima risposta evolutiva.

Questi suricati replicano una tattica
che si è evoluta

attraverso migliaiai di generazioni,

e l'adattano a un rischio moderno,

in questo caso una strada costruita dagli uomini.

Adattano regole semplicissime,

e il comportamento complesso
che ne risulta

permette loro di sopravvivere all'intrusione umana

nel loro habitat naturale.

Alla fine,

possono essere pipistrelli
che cambiano la struttua sociale

in risposta a un calo della popolazione,

o suricati

che mostrano un adattamento nuovo
alla strada umana,

o possono essere altre specie.

Il mio messaggio qui -- e non è complicato,

ma semplice di meraviglia e speranza --

il mio messaggio è che gli animali

mostrano una straordinaria complessità sociale,

e questo permette loro di adattarsi

e rispondere ai cambiamenti
del loro ambiente.

In tre parole, nel regno animale,

la semplicità porta alla complessità

che porta alla sopravvivenza.

Grazie.

(Applausi)

Dania Gerhardt: Grazie tante, Nicolas,

per questo inizio grandioso.
Un po' nervoso?

Nicolas Perony: Sto bene, grazie.

DG: Ok, fantastico.
Sono sicura che molti tra il pubblico

hanno cercato di fare dei collegamenti

tra gli animali di cui stavi parlando --

i pipistrelli, i suricati e gli umani.

Hai fatto qualche esempio:

le femmine sono quelle sociali,

le femmine sono quelle dominanti,

non so esattamente chi pensa come.

Ma possiamo fare questi collegamenti?

Sono stereotipi che tu puoi confermare

come validi tra specie e specie?

NP: Be', posso dire che ci sono

anche contro-esempi a questi stereotipi.

Per esempio, nei cavallucci marini o nei koala,

sono sempre i maschi
che si prendono cura dei cuccioli.

E questo ci insegna che è sempre difficile,

e a volte ance un po' pericoloso,

fare paralleli tra uomini e animali.

Tutto qui.

DG: Ok. Grazie ancora
per il grandioso inizio.

Grazie, Nicolas Perony.
(Applausi)