Šuniukai! O kad jau klausotės, kompleksiškumo teorija

Gyvūnų elgesys yra ne sudėtingas, o kompleksiškas. Nicolas Perony tiria kaip atskiri gyvūnų individai -- ar tai būtų škotų terjerai, šikšnosparniai, ar surikatos -- vadovaujasi paprastomis taisyklėmis, kurios bendruomenės mąstu kuria stambesnius elgesio fenomenus ir kaip šis paprastumo vedamas kompleksiškumas leidžia jiems prisitaikyti prie naujai besiklostančių aplinkybių.

Mokslas,

mokslas leido mums sužinoti tiek daug

apie tolimiausius visatos kampus,

kas tuo pat metu yra ir ypatingai svarbu,

ir ypatingai tolima,

bet daug artimiau,

daug labiau susieta su mumis

nei daugelis dalykų, kurių išties nesuprantame.

Ir vienas jų yra neįsivaizduojamas

mus supančių gyvūnų socialinis kompleksiškumas,

ir šiandien norėčiau jums papasakoti kelias istorijas

apie gyvūnų kompleksiškumą.

Bet visų pirma, ką mes vadiname kompleksiškumu?

Kas yra kompleksiška?

Na, kompleksiška tai nėra sudėtinga.

Kažką sudėtingo sudaro daugybė mažų dalių,

kurių kiekviena skirtinga ir turinti

tikslią funkciją šioje mašinoje.

Ir atvirkščiai, kompleksinė sistema

sudaryta iš daugybės panašių dalių,

ir būtent jų tarpusavio sąveika

sukuria vientisą elgseną sistemos mąstu.

Tokios sistemos turi daug sąveikaujančių dalių

kurios veikia pagal paprastas, individualias taisykles,

ir to rezultatas yra išryškėjančios savybės.

Sistemos kaip vieneto elgsena

negali būti nuspėta

žinant tik individų elgsenos taisykles.

Kaip rašė Aristotelis,

visuma yra daugiau nei jos dalių suma.

Bet nuo Aristotelio pereikime prie

konkretesnių kompleksinių sistemų pavyzdžių.

Štai škotų terjerai.

Iš pradžių, sistema yra padrika.

Tada atsiranda perturbacija: pienas.

Kiekvienas individas ima stumti į vieną pusę

ir štai kas įvyksta.

Besisukantis ratas yra išryskėjanti savybė

atsiradusi dėl sąveikos tarp šuniukų,

kurių vienintelė taisyklė yra stengtis gauti pieno

ir dėl to stumti kitus atsitiktine kryptimi.

Tad tereikia atrasti tas paprastas taisykles,

iš kurių išryškėja kompleksiškumas.

Aš tai vadinu kompleksiškumo paprastinimu,

ir tai yra ką mes veikiame Sistemų dizaino katedroje

Ciuricho Valstybiniame Technologijų Institute.

Renkame duomenis apie gyvūnų populiacijas,

tiriame jų kompleksiškumą ir bandome tai aiškinti.

Tam reikia kad fizikų, kurie dirbtų su biologais,

su matematikais ir informatikais,

ir būtent jų bendradarbiavimas sukuria

tarpdisciplinines žinias, kurių reikia

sprendžiant šias problemas.

Vėlgi, visuma yra daugiau

nei atskirų dalių suma.

Tam tikra prasme šis bendradarbiavimas

yra dar vienas kompleksinės sistemos pavyzdys.

Ir jūs turbūt klausiate savęs

kurioje srityje esu aš, biologijoje ar fizikoje?

Iš tikrųjų, yra kiek kitaip,

ir kad paaiškinčiau, turiu jums papasakoti

trumpą istoriją apie save.

Kai buvau vaikas,

mėgdavau statyti, kurti sudėtingas mašinas.

Todėl ėmiausi studijuoti elektros inžinerijos

ir robotikos,

ir savo bakalaurinio darbo projektui

kūriau robotą vardu ER-1 --

jis atrodė taip --

kuris turėjo rinkti informaciją apie savo aplinką

ir naudojantis ja judėti pagal baltą liniją ant grindų.

Tai buvo labai labai sudėtinga,

bet testavimo kambaryje veikė gražiai,

ir demostracijos dieną visi profesoriai susirinko vertinti projekto.

Taigi mes nunešėme ER-1 į vertinimo kambarį

ir pasirodė, kad šviesa tame kambaryje

buvo šiek tiek kitokia.

Roboto regos sistema susimaišė.

Pirmajame linijos posūkyje

robotas išklydo iš kelio ir trenkėsi į sieną.

Mes sugaišome savaites jį statydami,

o jam sunaikinti tereikėjo

neryškaus apšvietimo spalvos pokyčio

kambaryje.

Tada supratau,

kad kuo sudetingesnė yra tavo sukurta mašina,

tuo labiau tikėtina, kad ji suges

dėl ko nors visai netikėto.

Ir nutariau, kad aš išties

nenorėjau kurti sudėtingų dalykų.

Norėjau suprasti kompleksiškumą,

kompleksiškumą mus supančiame pasaulyje

ir ypač gyvūnų karalystėje.

Ir tai mus atveda pas šikšnosparnius.

Bechšteino pelėausiai yra dažna šikšnosparnių rūšis Europoje.

Jie yra itin socialūs gyvūnai.

Dauguma jų peri ir miega kartu.

Ir jie gyvena motinystės kolonijose,

kas reiškia, kad kiekvieną pavasarį

patelės susitinka po žiemos miego

ir leidžia laiką kartu apie 6 mėnesius

augindamos savo jaunuosius,

ir jie nešioja mažytę mikroschemą,

kas reiškia, kad kaskart vienai jų

užėjus į šią specialiąją šikšnosparnių dėžę

mes žinome, kur ji yra,

ir, kas dar svarbiau,

mes žinome su kuo ji.

Taigi aš tiriu šikšnosparnių perėjimo ryšius,

ir tai atrodo štai taip.

Dieną šikšnosparniai peri

keletoje mažesnių grupių skirtingose dėžėse.

Gali būti, kad vieną dieną

kolonija pasidalinusi į dvi dėžes,

bet kitą dieną

jie visi vienoje,

arba trijose ar daugiau dėžių,

ir visa tai atrodo gana padrika, iš tikro.

Tai vadinama skilimo-jungimosi dinamika,

gyvūnų grupės savybė

pastoviai skirtis į grupes ir vėl jungtis

į skirtingus pogrupius.

Taigi mes paimame visus šiuos duomenis

iš visų skirtingų dienų

ir sudedame kartu,

kad ištrauktume ilgalaikę santykių struktūrą

panaudodami metodus kaip tinklų analizė

kad gautume pilną kolonijos

socialinių struktūrų vaizdą.

Gerai? Tai atrodo štai taip.

Šiame tinkle visi taškai

yra vienetai, atskiri šikšnosparniai,

ir linijos tarp jų

yra socialiniai ryšiai, ryšiai tarp atskirų individų.

Pasirodo, kad tai labai įdomus piešinys.

Ši šikšnosparnių kolonija persiskyrusi

į dvi mažesnes kolonijas,

kurių negalima nuspėti

vien iš kasdienės skilimo-jungimosi dinamikos.

Mes juos vadiname užšifruotais socialiniais vienetais.

Kai kas, iš tikro, dar įdomiau:

kasmet apie spalį

kolonija išsidalina

ir visi šikšnosparniai žiemoja atskirai,

bet metai po metų,

kai jie sugrįžta atgal pavasariui,

bendruomenės išlieka tos pačios.

Taigi šie šikšnosparniai prisimena savo draugus

labai labai ilgam.

Su žemės riešuto dydžio smegenimis

jie išlaiko individualius

ilgalaikius socialinius saitus.

Mes nežinojome, kad tai įmanoma.

Žinojome, kad primatai,

ir drambliai, ir delfinai gali,

bet jų smegenys daug didesnės už šikšnosparnių.

Kaip taip gali būti,

kad šikšnosparniai išlaiko šią sudėtingą,

stabilią socialinę struktūrą

su taip apribotomis kognityvinėmis galimybėmis?

Ir štai čia kompleksiškumas mums duoda atsakymą.

Norėdami suprasti šią sistemą

mes sukūrėme kompiuterinį perėjimo modelį,

paremtą paprastomis asmeninėmis taisyklėmis

ir simuliavome tūkstančius tūkstančių dienų

šioje virtualioje šikšnosparnių kolonijoje.

Tai matematinis modelis,

tačiau jis nėra sudėtingas.

Iš esmės, šis modelis mums atskleidė, kad

kiekvienas šikšnosparnis pažįsta bent keletą kolonijos narių,

kuriuos laiko savo draugais, ir yra tik truputį labiau linkęs

perėti kartu su jais.

Paprastos, asmeninės taisyklės.

Ir to pakanka paaiškinti

šių šikšnosparnių socialinį kompleksiškumą.

Bet gali būti dar geriau.

Tarp 2010 ir 2011

kolonija prarado daugiau nei du trečdalius savo narių

turbūt dėl itin šaltos žiemos.

Kitą pavasarį jie nesuformavo dviejų bendruomenių

kaip kasmet,

dėl ko galbūt abi kolonijos būtų žuvę

būdamos per mažos.

Vietoje to, jie suformavo vientisą socialinį vienetą,

kuris leido kolonijai išgyventi tą sezoną

ir vėl suklestėti per kitus dvejus metus.

Mes žinome tai, kad šikšnosparniai

nežino, kad jų kolonija tai daro.

Jie tiesiog vadovaujasi paprastomis taisyklėmis,

ir iš šio paprastumo

išryškėja socialinis kompleksiškumas,

kuris leidžia kolonijai lengvai atsigauti

įvykus didžiuliam populiacijos struktūros pokyčiui.

Ir man tai yra neįtikėtina.

Dabar noriu papasakoti dar vieną istoriją,

bet tam turime iškeliauti iš Europos

į Kalahari dykumą Pietų Afrikoje.

Čia gyvena surikatos.

Esu tikras, kad pažįstate surikatas.

Jie žavūs padarai.

Jie gyvena grupėse su labai griežta socialine hierarchija.

Yra viena dominuojanti pora

ir daug pavaldžių individų,

kai kurie jų dirba sargais,

kai kurie rūpinasi vaikais,

kiti moko vaikus, ir t.t.

Mes jiems užkabiname labai mažus

GPS siųstuvus

ir tiriame, kaip jie juda kartu,

ir kaip tai veikia jų socialinę struktūrą.

Ir yra vienas labai įdomus

surikatų kolektyvinio judėjimo pavyzdys.

Viduryje rezervato, kuriame jie gyvena,

yra kelias.

Šiame kelyje yra mašinų, todėl jis pavojingas.

Bet surikatos turi jį praeiti,

kad nusigautų iš vienos maitinimosi vietos į kitą.

Ir mes uždavėme klausimą, kaip jie tai daro?

Aptikome, kad dominuojanti patelė

paprastai veda grupę prie kelio,

bet kai reikia pereiti kelią,

ji leidžia pirmiems žengti pavaldiniams,

lyg sakydama

Eikite pirmyn, pasakykite, ar saugu.

Aš dar nežinojau,

kokios surikatų elgesio taisyklės

leidžia atsirasti tokiam pokyčiui grupės pakraštyje,

ir ar tam paaiškinti pakanka paprastų taisyklių.

Taigi aš sukūriau modelį, simuliuojantį surikatas

einančias per simuliuotą kelią.

Tai yra supaprastintas modelis.

Judančios surikatos yra kaip atsitiktinės dalelės,

kurių vienintelė funkcija yra išsidėstymas.

Jos tiesiog juda kartu.

Kai šios dalelės pasiekia kelią,

jos pajunta kažkokią kliūtį

ir į ją atsimuša.

Vienintelis skirtumas

tarp dominuojačiosios patelės, pažymėtos raudonai,

ir kitų individų,

yra tai, kad jai kliūties aukštis,

kuris atspindi numanomą kelio riziką,

yra tik truputį didesnis,

ir šio mažyčio skirtumo

individo judėjimo taisyklėje

pakanka paaiškinti tam, ką matome,

kad dominuojanti patelė

veda grupę prie kelio,

ir tada leidžia kitiems

per kelią eiti pirmiems.

Anglų statistikas George Box

kartą rašė: Visi modeliai klaidingi,

bet kai kurie yra naudingi.

Ir šis modelis akivaizdžiai klaidingas,

nes tikrovėje surikatos tikrai ne atsitiktinės dalelės.

Bet tai ir labai naudingas,

nes parodo, kad net visiškas paprastumas

judėjimo taisyklėse individo lygmenyje

gali sukurti ypatingą kompleksiškumą

grupės lygmenyje.

Tad vėlgi, tai kompleksiškumo paprastinimas.

Norėčiau pabaigti pasakydamas,

ką tai reiškia ištisai gyvūnų rūšiai.

Kai dominuojanti patelė

leidžia praeiti savo pavaldiesiems,

tai ne dėl mandagumo.

Dominuojanti patelė

yra nepaprastai svarbi visai grupei.

Jei ji žūsta, visai grupei iškyla grėsmė.

Tad šis rizikos vengimas

yra tabai senas evoliucinis atsakas.

Šios surikatos kartoja evoliucijos sukurtą taktiką,

kuri yra tūkstančių kartų senumo,

ir jie tai pritaiko moderniam pavojui,

kurį šiuo atveju sukelia žmonės kelyje.

Jie pritaiko labai paprastas taisykles,

ir dėl to atsirandantis kompleksinis elgesys

leidžia jiems išvengti artėjančių žmonių

savo naturaliame areale.

Galų gale,

tai gali būti šikšnosparniai, kurie keičia savo socialinę struktūrą

taip atsakydami į jų populiacijos sugniuždymą,

arba tai gali būti surikatos,

kurios rodo jauną prisitaikymą žmonių keliui,

arba tai gali būti kitos gyvūnų rūšys.

Mano pranešimas -- ir jis nėra sudėtingas,

bet paprastas, iš gėrėjimosi ir vilties --

mano pranešimas dabar yra tai, kad gyvūnai

demonstruoja ypatingą socialinį kompleksiškumą,

kuris leidžia jiems prisitaikyti

ir reaguoti į pokyčius jų aplinkoje.

Trimis žodžiais, gyvūnų karalystėje

paprastumas kuria kompleksiškumą,

ir tai veda į atsparumą.

Ačiū.

(Plojimai)

Nicalas, dėkojame labai

už šią puikią pradžią. Truputį jaudinatės?

Ačiū, viskas gerai.

Puiku. Aš esu įsitikinusi, kad dauguma žmonių auditorijoje

kaip nors bandė sukurti asociacijas

tarp gyvūnų apie kuriuos jūs kalbėjote

šikšnosparnių, surikatų ir žmonių.

Jūs pateikėte keletą pavyzdžių:

patelės yra tos, kurios bendrauja,

patelės yra dominuojančios,

aš nelabai įsitikinusi kas kaip galvoja.

Tačiau ar būtų teisinga daryti tokias išvadas?

Galbūt yra stereotipų, kuriuos galėtumėte patvirtinti,

kurie yra būdingi visoms rūšims.

NP: Na, sakyčiau, kad taip pat yra

stereotipams prieštaraujantys pavyzdžiai.

Pavyzdžiui, tarp jūros arkliukų arba koalų, beje

būtent patinai yra tie, kurie visada rūpinasi jaunikliais.

Pamoka būtu ta, kad tai visada yra sunku,

o kartais net ir labai pavojinga,

vesti paraleles tarp žmonių ir gyvūnų.

Tai tiek.

DG: Gerai. Dėkoju už tikrai puikią pradžią.

Ačiū, Nicolas Perony.