Jak to się dzieje, że ławice ryb pływają w harmonii? - Nathan S. Jacobs

Obejrzyj całą lekcję: http://ed.ted.com/lessons/how-do-schools-of-fish-swim-in-harmony-nathan-s-jacobs

Jak to się dzieje, że ławice ryb pływają w harmonii? Jak niewielkie komórki w mózgu tworzą złożone myśli, wspomnienia, i naszą świadomość? To zaskakujące, że na te pytania jest ta sama ogólna odpowiedź. Nathan S. Jacobs wyjaśnia pojęcie emergencji, czyli spontanicznego powstawania złożonych zachowań i funkcji z dużego zbioru prostych elementów.

Lekcja: Nathan S. Jacobs. Animacja: TED-Ed.

Jak to się dzieje, że ławice ryb
pływają w harmonii?

Jak niewielkie komórki w mózgu
tworzą złożone myśli,

wspomnienia

i naszą świadomość?

To zaskakujące, że na te pytania
jest ta sama ogólna odpowiedź:

emergencja,

spontaniczne powstanie
złożonych zachowań i funkcji

z dużego zbioru prostych elementów.

Podobnie jak większość zwierząt,
ryby trzymają się razem w grupach,

ale nie dlatego, że dobrze się czują
w swoim towarzystwie.

To kwestia przetrwania.

Ławice ryb przejawiają
złożone zachowania stadne,

które pomagają uniknąć
głodnych drapieżników,

podczas gdy samotna ryba
zostaje szybko wychwycona jako ofiara.

Który wyjątkowy rybi lider
jest za to odpowiedzialny?

Tak naprawdę żaden

i jednocześnie wszyscy.

Co to oznacza?

Kiedy ławica rym zgrabnie zakręca,
obraca się i daje nura przed rekinami,

co przypomina przemyślaną koordynację,

wówczas każda ryba postępuje
według dwóch prostych zasad,

które nie mają nic wspólnego z rekinem.

Po pierwsze, trzymaj się blisko,
ale nie za blisko, sąsiada.

Po drugie, płyń.

Każda ryba z osobna jest skupiona
na niewielkich, lokalnych interakcjach,

a gdy do grupy dołączy
wystarczająca liczba ryb,

wtedy dzieje się coś niezwykłego.

Ruch każdej ryby przyćmiewa nowy byt:

ławica o wyjątkowym zestawie zachowań.

Ławica nie jest pod kontrolą jednej ryby.

Wyłania się, gdy wystarczająca liczba ryb

przestrzega zbioru miejscowych przepisów.

To przypadek, który ciągle się powtarza,

pozwalając rybom w oceanie
uniknąć zostania ofiarą drapieżcy.

Nie dotyczy to tylko ryb.

Emergencja to podstawowa właściwość

wielu złożonych, współdziałających części.

Jak na przykład określony sposób,
w jaki miliony ziarenek piasku

zderzają i przewracają się,

tworząc prawie zawsze wzór fali.

Kiedy woda zamarza w atmosferze,

określone, wiążące właściwości
cząsteczek wody

niezawodnie tworzą rozchodzące się sieci,

które formują płatki śniegu.

Wielką złożoność emergencji ukazuje fakt,

że nie da się jej zrozumieć,
rozkładając ją na części,

podobnie jak silnika samochodu.

Rozkład na czynniki pierwsze

to pierwszy, dobry krok
do zrozumienia złożonego systemu.

Jeśli jednak zredukujemy ławicę ryb
do pojedynczych osobników,

wtedy traci ona zdolność
ucieczki przed drapieżnikami,

i nie pozostaje nic więcej do badania.

Jeśli zredukujemy mózg do neuronów,

wtedy mamy coś, co notorycznie zawodzi

i nie da się z niego odczytać informacji
o naszych myślach i zachowaniu,

przynajmniej zazwyczaj.

Nieważne, o czym teraz myślisz,

nie zależy to od pojedynczego neuronu
znajdującego się w mózgu.

Umysł wyłania się ze wspólnej aktywności

bardzo wielu neuronów.

Ludzki mózg składa się z miliarda neuronów

i trylionów połączeń
między tymi neuronami.

Po uruchomieniu tak złożony system
mógłby się on zachowywać dziwnie,

ale tak się nie dzieje.

Neurony w mózgu podlegają
prostym zasadom, podobnie jak ryby,

dlatego ich aktywność w grupie

samoorganizuje się
w przewidywalne wzorce,

które pozwalają rozpoznawać twarze,

skutecznie powtarzać to same zadanie,

i zachować drobne, śmieszne nawyki,
które każdy w nas lubi.

Jakie są te proste zasady,
jeśli chodzi o mózg?

Podstawową funkcją neuronu w mózgu

jest pobudzanie lub hamowanie
innych neuronów.

Jeśli kilka neuronów
połączymy w prostą sieć,

wtedy można wytworzyć
powtarzające się wzory działania,

pętle przyczynowo-skutkowe,
które wzmacniają lub blokują sygnał,

wykrywanie równoczesności

i dysinhibicję,

gdzie dwa neurony hamujące
pobudzają inny neuron

poprzez usunięcie sygnału hamowania.

Gdy łączy się więcej neuronów,

z sieci wyłaniają się
bardziej złożone wzory działania.

W krótkim czasie jednocześnie
współdziała ze sobą tak wiele neuronów,

że system staje się chaotyczny.

Trajektoria działania sieci
nie może zostać łatwo wyjaśniona

poprzez proste, miejscowe sieci,
które opisano wcześniej.

Jednak z tego chaosu wyłaniają się wzory,

i za każdym razem wyłaniają się one
w przewidywalny sposób.

W końcu emergentne wzorce działania

stają się wystarczająco złożone i ciekawe,

aby badać swoje biologiczne początki,

nie wspominając o emergencji.

W zjawisku emergencji
na bardzo różnorodnych skalach

znajdujemy niesamowitą cechę ławicy ryb:

emergencja nie wymaga
nikogo ani niczego stojącego na czele.

Jeśli mamy właściwe zasady,

i spełnione są podstawowe kryteria,

złożony system zachowuje się
tak samo za każdym razem,

zamieniając chaos w porządek.

Dotyczy to molekularnego chaosu,
dzięki któremu działają komórki,

splątanej gęstwiny neuronów,
która tworzy myśli i tożsamość,

kręgu przyjaciół i rodziny,

aż po struktury i gospodarki miast
na naszej planecie.