Щенята! Ага - Ви звернули увагу! А тепер поговоримо про теорію комплексності.

Поведінка тварин не є складною, вона комплексна. Ніколас Пероні вивчає як тварини - чи то шотландські тер'єри,чи кажани, або сурикати - дотримуються простих правил, котрі в своїй комплексності створюють моделі поведінки, і як ця складність, породжена простотою, може допомогти їм пристосуватися до нових умов, які виникають.

Наука,

наука дає нам можливість дізнатися

про безмежні далі всесвіту,

що надзвичайно важливі й водночас

безкінечно віддалені

і все ж дуже близькі,

все ж мають до нас безпосередній стосунок,

як і багато речей, яких ми не розуміємо.

Однією з них є незвичайна

соціальна складність тварин, які нас оточують,

і сьогодні я хочу розповісти кілька історій

про це.

Але спершу з'ясуймо, що таке комплексність?

Що таке комплекс?

Комплекс - це не складеність.

Щось складене містить у собі багато різних частинок,

і кожна з них

має свою конкретну роль у механізмі.

Натомість комплексна система

створена з багатьох однакових частинок,

і їхня взаємодія

виробляє глобальну взаємопов'язану систему поведінки.

Комплексні системи мають багато взаємопов'язаних частин,

котрі ведуть себе відоповідно до простих, індивідуальних правил,

і це виявляє певні властивості.

Поведінку системи як одного цілого

не можна визначити

з поведінки одного лише індивіда.

Арістотель пише,

що єдине ціле є більшим ніж сума всіх його частин.

Але відходячи від Арістотеля, повернімось до

більш конкретного прикладу комплексної системи.

Це шотландські тер'єри.

Спочатку система безладна.

Тоді з'являється збурення: молоко.

Кожне цуценя починає штовхатися в одному напрямку,

і ось що стається.

Цей штир становить сукупність

взаємодій між цуценятами,

завданням яких є втримати доступ до молока,

і таким чином встановлюється довільний рух.

Тому потрібно знайти прості правила,

з яких виникає комплексність.

Я називаю це спрощеною комплексністю,

і саме цим ми займаємось на кафедрі системи проектування

у Швейцарському федеральному інституті технологій у Цюріху.

Ми збираємо дані про популяції тварин,

аналізуємо складні схеми, пробуємо пояснити їх.

Цей процес вимагає фізиків, які працюють із біологами

математиками та комп'ютерними науковцями,

і з їхньої взаємодії виникає

транскордонна компетентність

для розв'язання цих проблем.

Отже, знову підсумуємо, що ціле є більшим

ніж сума частин.

Таким чином, співпраця

є ще одним прикладом складної системи.

І ви можете запитати себе,

на чиїй я стороні, біолога чи фізика?

По суті, це трохи інакше,

і щоб пояснити це, мушу розповісти вам

дещо про себе.

Коли я був дитиною,

я любив впорядковувати речі для створення складних машин.

Тому я розпочав навчання з електричної інженерії

і робототехніки,

і моя дипломна робота

була присвячена побудові робота ER-1-

він виглядав таким чином —

він мав збирати інформацію із довкілля

і рухатися уздовж білої лінії на землі.

Це було дуже, дуже складно,

але він прекрасно працював у випробувальній кімнаті,

і ось професори зібралися на захист диплому.

Ми взяли ER-1 до тестового приміщення.

Виявилося, що світло в цій кімнаті

дещо відрізнялось.

У системі бачення робота стався збій.

На першому ж повороті по лінії

він втратив курс і вдарився об стіну.

Ми тижнями працювали над тим, щоб його сконструювати.

А щоб його знищити, достатньо було лише

незначної зміни у кольорі світла

кімнати.

Саме тоді я зрозумів:

що складнішу ви робите машину,

то більшою є ймовірність неполадки

через щось зовсім несподіване.

І я вирішив, що насправді

я не хотів створювати щось надскладне.

Я хотів би розуміти складність,

складність світу навколо нас

і особливо в тваринному царстві.

Це підводить нас до кажанів.

Кажани Бехштейна - це напоширеніший вид кажанів на території Європи.

Вони дуже соціальні тварини.

В основному вони гніздяться та сплять разом.

І живуть у материнських колоніях,

це означає, що кожної весни

самки зустрічаються після зимової сплячки

і залишаються разом близько шести місяців

виховувати малят.

Всім їм вживили крихітний чіп,

і це означає, що кожного разу одна з них

входила в так звану систему спеціально оснащених коробок кажанів.

Ми знали, де знаходиться самка,

і що важливіше,

ми знали, з ким вона.

Так я вивчаю взаємозв'язки між кажанами,

і ось як це виглядає.

Протягом дня кажани мостяться на ночівлю

у кількох підгрупах у різних вікнах.

Могло трапитися так, що одного дня

колонія розколюється між двома нішами,

але наступного дня

зграя могла бути разом в одній так званій ніші.

або розділена між трьома або більше,

і це все здається досить безладним.

Це називається хаотично-змішувальною динамікою:

властивість для групи тварин

регулярно розділятися та зливатися

у різні підгрупи.

Таким чином наша робота полягає у тому, щоб зібрати дані

з усіх цих днів

і їх об'єднати,

щоб здобути довгостроковий асоціативний графік,

застосовуючи техніку мережевого аналізу,

і отримати цілісну картину

соціальної структури колонії.

Зрозуміло? Так от як ця картина виглядає.

У цій мережі всі кільця

є вузлами, окремими кажанами,

а лінії між ними -

це соціальні нитки, зв'язки між окремими особами.

Виявляється, це дуже цікава картина.

Ця колонія кажанів організована

у двох різних спільнотах,

що не можливо передбачити

із щоденної хаотичної динаміки.

Ми називаємо це - загадкові соціальні одиниці.

Ще цікавіше:

щороку приблизно в жовтні

колонія розділяється,

і всі кажани входять у сплячку окремо,

але рік за роком,

коли кажани злітаються разом знову навесні,

угрупування залишаються такими ж.

Таким чином кажани пам'ятають своїх друзів

протягом дуже довгого часу.

Із мозком завбільшки з арахіс

вони підтримують індивідуалізовані

довготривалі соціальні узи.

Ми не знали, що це можливо.

Ми знали, що примати,

слони і дельфіни могли так робити,

але порівняно з кажанами, вони мають величезний мозок.

То як це могло бути,

що кажани підтримують цей комплекс,

непорушну соціальну структуру,

маючи такі обмежені розумові можливості?

І саме тут знаходить своє пояснення комплексність.

Щоб зрозуміти цю систему,

ми сконструювали комп'ютерні моделі процесу гніздування

на основі простих правил індивідів

і моделювали тисячі й тисячі днів

віртуальної колонії кажанів.

Це математична модель,

але нескладна.

Ось що стало відомо в двох словах:

кожен кажан знає кілька членів іншої колонії

як своїх друзів, і є ймовірність

гніздування у ніші разом із ними.

Прості міжусобні правила.

Це все, що потрібно, щоб пояснити

соціальну складність цих кажанів.

Але є покращення.

Між 2010 і 2011 роками

колонія втратила понад дві третини її членів,

ймовірно, через дуже холодну зиму.

Наступної весни не було сформовано двох громад

як щороку,

що могло привести до смерті цілої колонії,

адже вона стала занадто малою.

Замість цього було сформовано єдиний, нероздільний соціальний союз,

що дав колонії змогу вижити тої пори року

і процвітати знову в наступні два роки.

Ми знаємо, що кажани

не мають поняття, що їхня колонія робить це.

Все, що вони роблять, керується простими правилами співіснування,

і з цієї простоти

виникає соціальна складність,

яка дає колонії змогу опиратися

кардинальним змінам у структурі популяції.

Я вважаю це просто неймовірним явищем.

Тепер я хочу розповісти вам іншу історію,

але для цього ми повинні вирушити з Європи

у пустелю Калахарі у Південній Африці.

Саме там проживають сурикати.

Я впевнений, ви знаєте їх.

Це захоплюючі істоти.

Вони живуть в групах з дуже чіткою соціальною ієрархією.

Існує одна домінуюча пара

і багато підлеглих,

деякі діють як вартові,

деякі як няні,

деякі навчають малюків і т. д.

Ми прикріплюємо так звані невеликі навігаційні комірці

на цих тварин,

щоб вивчати, як вони рухаються разом,

і як це пов'язано з їхньою соціальною структурою.

Є дуже цікавий приклад

колективного руху сурикатів.

У центрі заповідника, де вони живуть,

є дорога.

На цьому шляху є автомобілі, так що це небезпечно.

Але сурикати повинні перейти її,

щоб потрапити з одного місця годування в інше.

Тому ми запитали, як саме вони роблять це?

Ми виявили, що домінуюча самка

це здебільшого та, яка веде групу на дорогу,

але коли справа доходить до перетину дороги,

вона поступається підлеглим,

немовби каже:

"Ідіть вперед, скажіть мені, чи це безпечно".

Я не знав

правил поведінки, що їх дотримуються сурикати,

коли відбуваються ці зміни в групі,

і чи звичайних правил достатньо, щоб пояснити це.

Тому я побудував модель, що симулює сурикатів,

котрі перетинають дорогу.

Це спрощена модель.

Сурикати в русі, ніби довільні частинки,

чиїм унікальним правилом є шикування по лінії.

Вони просто рухаються разом.

Коли ці частки дістаються дороги,

вони відчувають якусь перешкоду

і відскакують від неї.

Єдиною відмінністю

між домінуючою самкою, тут позначена червоним,

та іншими особами

є висота перешкоди,

котра постає ризиком на дорозі,

вона просто трохи вища,

і ця крихітна різниця

у правилах руху індивіда

є вичерпною, щоб пояснити, що ми спостерігаємо,

коли домінуюча самка

очолює свою групу до дороги

а потім пропускає інших,

щоб ті першими перетнули дорогу.

Джордж Бокс, англійський статист,

одного разу написав, "Всі моделі штучні,

але деякі моделі корисні".

І справді, ця модель є явно штучною,

адже в житті сурикати не є довільними частками.

Але вона також корисна,

тому що вказує на те, що крайня простота

у правилах руху на індивідуальному рівні

може призвести до великої складності

на рівні групи.

Отже, це і є спрощена складність.

Я хотів би зробити висновок

стосовно того, що це означає для всіх біологічних видів.

Коли домінуюча самка

поступається підлеглим,

вона робить це не з ввічливості.

По суті, домінуюча самка

є вкрай важливою для порозуміння групи.

Якщо вона вмирає на дорозі, вся група під ризиком.

Тому така поведінка уникнення ризику -

це дуже давня еволюційна відповідь.

Ці сурикати застосовують давню тактику,

яку пройшли тисячі поколінь,

і вони пристосовують її до сучасних ризиків,

у цьому випадку - це дорога, створена людьми.

Вони пристосовують дуже прості правила,

і така складна поведінка

дає їм змогу протистояти проти людського втручання

в їхнє природнє середовище.

Врешті-решт,

це й кажани, які змінюють свою соціальну структуру

у відповідь на загибель популяції,

і сурикати,

які показують новий спосіб адаптації до людських доріг,

і інші біологічні види.

Висновок моєї промови – і він зовсім не складний,

але дуже простий, сповнений здивування і надії -

висновок моєї промови полягає у тому, що тварини

показують надзвичайну соціальну складність,

і це дає їм можливість пристосуватись

і реагувати на зміни в їхньому середовищі.

В двох словах, у тваринному царстві

простота веде до складності,

що призводить до стійкості.

Дякую.

(Оплески)

Данія Ґергардт: Щиро дякую, Ніколасе,

за такий чудовий початок. Трохи хвилюєшся?

Ніколас Пероні: Ні, все гаразд.

ДҐ: Чудово. Я впевнена, що чимало людей у цьому залі

намагалися провести паралелі

між тваринами, про яких ти розповідав -

кажанами, сурикатами - і людьми.

Ти навів кілька прикладів:

самки є соціальними,

самки домінують.

Не знаю, хто як думає,

а як ти вважаєш - чи варто проводити такі паралелі?

Чи ти можеш підтвердити, що ці стереотипи

стосуються усіх біологічних видів?

НП: Ну, скажу, що для цих стереотипів

знайдуться і приклади протилежного.

Так, у морських коників і коал

про нащадків завжди турбуються самці.

Річ у тім, що дуже важко,

а часом і трохи небезпечно,

проводити паралелі між людьми і тваринами.

Ось так.

ДҐ: Гаразд. Дякую за такий чудовий початок.

Дякую, Ніколасе Пероні.