Come fanno i banchi di pesci a nuotare in armonia? - Nathan S.Jacobs

Vedi l'intera lezione: http://ed.ted.com/lessons/how-do-schools-of-fish-swim-in-harmony-nathan-s-jacobs

Come fanno i banchi di pesci a nuotare in armonia? Come fanno le minuscole cellule del nostro cervello a dar vita a pensieri complessi, ricordi e coscienza che, di fatto, siamo noi? Straordinariamente, queste domande hanno le stesse risposte. Nathan S. Jacobs spiega il concetto di proprietà emergente, la creazione spontanea di comportamenti e funzioni sofisticati ad opera di un vasto gruppo di elementi semplici.

Lezione di Nathan S. Jacobs, animazione di TED-Ed.

Come fanno i banchi di pesci
a nuotare in armonia?

Come fanno le cellule del nostro cervello
a dar vita a quei pensieri complessi,

quei ricordi,

quella coscienza,
che di fatto siamo noi?

Straordinariamente, queste domande hanno
la stessa risposta, in generale:

proprietà emergente,

o creazione spontanea di comportamenti
e funzioni sofisticate

da grandi gruppi di elementi semplici.

Come molti animali,
i pesci si raggruppano tra loro,

non solo per il piacere di stare insieme

ma per una questione di sopravvivenza.

I banchi di pesci mostrano
comportamenti complessi da sciame

che li aiutano a evitare
i predatori affamati,

mentre un pesce solitario è individuato
come preda facile.

Allora, quale pesce intelligente
è il capo di tutti gli altri?

In realtà, non lo è nessuno,

e lo sono tutti.

E questo cosa significa?

Mentre il banco di pesci ruota,
gira e schiva gli squali con eleganza

in un movimento
volontario e coordinato,

ogni pesce sta solo seguendo
due semplici regole

che non hanno nulla a che vedere
con lo squalo:

primo, stai vicino, ma non troppo,
al pesce accanto a te

e secondo, continua a nuotare.

Ogni singolo pesce si concentra su
queste minuscole interazioni locali

ma se si uniscono abbastanza pesci,
succede qualcosa di interessante.

Il movimento del singolo pesce
si confonde in un'entità nuova:

il banco, che ha il suo personale
assetto di comportamenti.

Il banco non è controllato da
un singolo pesce.

Nasce quando abbastanza pesci
seguono la giusta serie di regole locali.

è come un caso che si ripete
all'infinito,

permettendo ai pesci di tutto l'oceano
di sfuggire ai predatori.

E non vale solo per i pesci.

La proprietà emergente esiste in molti
sistemi complessi di elementi interagenti.

Per esempio, il modo particolare
in cui milioni di granelli di sabbia

collidono e rotolano gli uni sugli altri,

crea quasi sempre lo stesso
motivo ondulato.

E quando l'umidità si congela
nell'atmosfera,

le specifiche proprietà di legame
delle molecole dell'acqua

producono reticoli che si irradiano
e formano bellissimi fiocchi di neve

La proprietà emergente
è così complessa

che non la si può capire
semplicemente scomponendola,

come il motore di un'auto.

Smontare gli elementi è un primo passo
per capire i sistemi complessi.

Ma se riduciamo un banco di pesci,
a dei pesci singoli,

perderà la sua capacità di evitare
i predatori

e non ci resterà più niente
da studiare.

E se riduciamo il cervello,
a dei singoli neuroni,

rimarremo con qualcosa di
totalmente inaffidabile,

che non c'entra niente con il
nostro modo di pensare e comportarci,

o almeno la maggior parte del tempo.

Comunque, qualunque cosa
stiate pensando in questo momento

non dipende da un singolo neurone
in un angolo del vostro cervello.

Al contrario, la mente si sviluppa
grazie all'attività collettiva

di molti, molti neuroni.

Ci sono milioni di neuroni
nel cervello umano,

e miliardi di collegamenti
tra tutti quei neuroni.

Quando accendiamo un sistema
così complicato,

questo potrebbe comportarsi in una
miriade di modi strani, ma non lo fa.

I neuroni nel nostro cervello seguono
semplici regole, come i pesci

cosicché in gruppo, la loro attività
si organizza secondo schemi affidabili

che ci fanno fare cose come
riconoscere i volti,

compiere con successo
la stessa azione all'infinito,

e conservare quelle semplici abitudini,
che tutti apprezzano di noi.

Quindi, nel caso del cervello
quali sono queste semplici regole?

La funzione principale
di ogni neurone nel cervello

è di stimolare o inibire
gli altri neuroni.

Se colleghiamo tra loro alcuni neuroni
in un circuito semplice,

possiamo generare schemi
di attività ritmici,

anelli reattivi che intensificano o
smorzano un segnale,

rivelatori di coincidenza

e disinibizione,

in cui due neuroni inibitori
possono attivare un altro neurone

rimuovendo i freni inibitori.

A mano a mano che i neuroni
si connettono,

si sviluppano sempre maggiori
schemi di attività complessi.

Presto, diversi neuroni interagiscono
in diversi modi contemporaneamente

tanto da rendere il sistema caotico.

La traiettoria dell'attività della rete
non può essere spiegata così facilmente

dai circuiti locali semplici
descritti finora.

Eppure, da questo caos,
gli schemi emergono,

e si sviluppano sempre di più
duplicandosi.

A un certo punto, questi
schemi emergenti di attività

diventano sufficientemente complessi

e curiosi da iniziare a studiare
le proprie origini biologiche,

senza parlare della proprietà emergente.

E ciò che abbiamo trovato nel fenomeno
emergente in scale differenti

è la stessa straordinaria caratteristica
che ci hanno mostrato i pesci:

che la proprietà emergente non
pretende qualcuno o qualcosa per esserci.

Se ci sono le giuste regole,

e si incontrano le condizioni essenziali,

un sistema complesso ricadrà
nelle stesse abitudini, ripetutamente,

trasformando il caos in ordine.

Succede così nel pandemonio molecolare
che fa funzionare le cellule,

l'intricata selva di neuroni
che produce i pensieri e l'identità,

la nostra rete di amici e famiglia,

fino ad arrivare alle strutture
ed economie cittadine del nostro pianeta.