How do schools of fish swim in harmony? - Nathan S. Jacobs

Tradutor: Leonardo Silva Revisor: Raissa Mendes

How do schools of fish swim in harmony?

Como os cardumes conseguem nadar em harmonia?

And how do the tiny cells in your brain give rise to the complex thoughts,

E como as minúsculas células do nosso cérebro

dão origem à consciência, às memórias

memories,

and consciousness that are you?

e aos pensamentos complexos que formam quem nós somos?

Por incrível que pareça, essas perguntas têm a mesma resposta:

Oddly enough, those questions have the same general answer:

a emergência,

emergence,

or the spontaneous creation of sophisticated behaviors and functions

ou a criação espontânea de comportamentos e funções sofisticados

from large groups of simple elements.

a partir de grandes grupos de elementos simples.

Like many animals, fish stick together in groups,

Como muitos animais, os peixes formam grupos,

mas não só porque gostam de companhia.

but that's not just because they enjoy each other's company.

É uma questão de sobrevivência.

It's a matter of survival.

Os cardumes exibem comportamentos pululantes complexos

Schools of fish exhibit complex swarming behaviors

that help them evade hungry predators,

que ajudam os peixes a se esquivar de predadores famintos,

while a lone fish is quickly singled out as easy prey.

enquanto um peixe solitário é rapidamente escolhido como presa.

So which brilliant fish leader is the one in charge?

Mas qual é o peixe brilhante no comando do cardume?

Na verdade, nenhum deles e todos eles.

Actually, no one is,

and everyone is.

Mas como?

So what does that mean?

While the school of fish is elegantly twisting, turning, and dodging sharks

Enquanto o cardume se contorce, gira e se esquiva de tubarões

in what looks like deliberate coordination,

no que parece uma coordenação intencional,

each individual fish is actually just following two basic rules

cada peixe está, na verdade, apenas seguindo duas regras básicas

that have nothing to do with the shark:

que nada têm a ver com o tubarão:

primeiro, ficar perto, mas não perto demais de seu vizinho

one, stay close, but not too close to your neighbor,

e, segundo, continuar nadando.

and two, keep swimmming.

As individuals, the fish are focused on the minutiae of these local interactions,

Como indivíduos, os peixes focam as minúcias dessas interações locais,

mas, se peixes suficientes se juntam ao grupo, algo impressionante acontece.

but if enough fish join the group, something remarkable happens.

The movement of individual fish is eclipsed by an entirely new entity:

O movimento de cada peixe é ofuscado por uma entidade totalmente nova:

the school, which has its own unique set of behaviors.

o cardume, que possui seu próprio conjunto de comportamentos.

The school isn't controlled by any single fish.

O cardume não é controlado por qualquer dos peixes.

It simply emerges if you have enough fish following the right set of local rules.

Ele apenas surge se houver peixes o bastante

seguindo o conjunto certo de regras locais.

It's like an accident that happens over and over again,

É como um acidente que ocorre contínuas vezes,

allowing fish all across the ocean to reliably avoid predation.

permitindo que peixes em todo o oceano evitem predadores de forma segura.

And it's not just fish.

E não apenas peixes: a emergência é propriedade básica

Emergence is a basic property of many complex systems of interacting elements.

de muitos sistemas complexos de elementos que interagem.

For example, the specific way in which millions of grains of sand

Por exemplo, a forma específica como milhões de grãos de areia

se chocam uns contra os outros e caem uns sobre os outros

collide and tumble over each other

almost always produces the same basic pattern of ripples.

quase sempre produz o mesmo padrão básico de ondulações.

And when moisture freezes in the atmosphere,

Quando a umidade congela na atmosfera,

as propriedades específicas de ligação das moléculas de água

the specific binding properties of water molecules

reliably produce radiating lattices that form into beautiful snowflakes.

certamente produzem reticulados radiantes

que se transformam em lindos flocos de neve.

What makes emergence so complex

O que torna a emergência tão complexa

é que não é possível entendê-la simplesmente analisando suas partes,

is that you can't understand it by simply taking it apart,

like the engine of a car.

como no caso do motor de um carro.

Taking things apart is a good first step to understanding a complex system.

Dividir em partes é um bom primeiro passo para entender um sistema complexo,

mas, ao reduzir um cardume a indivíduos,

But if you reduce a school of fish to individuals,

it loses the ability to evade predators,

ele perde a capacidade de se esquivar de predadores

and there's nothing left to study.

e nada resta para ser estudado.

Se reduzirmos o cérebro a neurônios individuais,

And if you reduce the brain to individual neurons,

you're left with something that is notoriously unreliable,

o que nos resta é algo evidentemente incerto,

and nothing like how we think and behave,

nada parecido com a forma como pensamos ou nos comportamos,

pelo menos na maioria das vezes.

at least most of the time.

Regardless, whatever you're thinking about right now

Seja como for, o que quer que você esteja pensando agora

isn't reliant on a single neuron lodged in the corner of your brain.

não depende de apenas um neurônio alojado num canto do seu cérebro.

Rather, the mind emerges from the collective activities

Em vez disso, a mente surge a partir de atividades coletivas

of many, many neurons.

de muitos, muitos neurônios.

There are billions of neurons in the human brain,

Há bilhões de neurônios no cérebro humano

e trilhões de conexões entre esses neurônios.

and trillions of connections between all those neurons.

When you turn such a complicated system like that on,

Ao ligarmos um sistema complicado como esse,

it could behave in all sorts of weird ways, but it doesn't.

ele pode funcionar de várias formas estranhas, mas isso não ocorre.

The neurons in our brain follow simple rules, just like the fish,

Os neurônios em nosso cérebro seguem regras simples, como os peixes,

so that as a group, their activity self-organizes into reliable patterns

de forma que, em grupo, suas atividades se auto-organizam em padrões confiáveis

que nos permitem reconhecer rostos,

that let you do things like recognize faces,

successfully repeat the same task over and over again,

repetir com sucesso a mesma tarefa várias vezes

and keep all those silly little habits that everyone likes about you.

e ter todos os pequenos hábitos bobos que todos curtem em você.

Então, quais são as regras simples no que se refere ao cérebro?

So, what are the simple rules when it comes to the brain?

The basic function of each neuron in the brain

A função básica de cada neurônio no cérebro

is to either excite or inhibit other neurons.

é ou estimular ou inibir outros neurônios.

Interconectando alguns neurônios, formando um circuito simples,

If you connect a few neurons together into a simple circuit,

you can generate rhythmic patterns of activity,

podemos gerar padrões rítmicos de atividade,

feedback loops that ramp up or shut down a signal,

circuitos de retorno que conduzem ou interrompem um sinal,

coincidence detectors,

detectores de coincidência

and disinhibition,

e de desinibição,

where two inhibitory neurons can actually activate another neuron

quando dois neurônios inibitórios podem, na verdade, ativar outro neurônio,

by removing inhibitory brakes.

removendo freios inibitórios.

As more and more neurons are connected,

Quanto mais e mais neurônios se interconectam,

increasingly complex patterns of activity emerge from the network.

padrões de atividade cada vez mais complexos surgem dessa rede.

Soon, so many neurons are interacting in so many different ways at once

Logo, haverá tantos neurônios interagindo de formas tão diversas ao mesmo tempo,

that the system becomes chaotic.

que o sistema ficará caótico.

The trajectory of the network's activity cannot be easily explained

A trajetória da atividade da rede não pode ser facilmente explicada

by the simple local circuits described earlier.

pelos circuitos locais simples descritos antes.

And yet, from this chaos, patterns can emerge,

Mesmo assim, desse caos, padrões podem surgir,

and then emerge again and again in a reproducible manner.

e surgir de novo e de novo, de forma reprodutível.

Em certo momento, esses padrões emergentes de atividade

At some point, these emergent patterns of activity

become sufficiently complex,

tornam-se complexos o bastante

and curious to begin studying their own biological origins,

e curiosos por estudar suas próprias origens biológicas,

not to mention emergence.

e até a emergência.

And what we found in emergent phenomena at vastly different scales

O que descobrimos em fenômenos emergentes em escalas amplamente diferentes

is that same remarkable characteristic as the fish displayed:

é a mesma característica marcante demonstrada pelos peixes:

That emergence doesn't require someone or something to be in charge.

que a emergência não requer que alguém ou algo esteja no comando.

If the right rules are in place,

Se as regras certas estiverem atuando

and some basic conditions are met,

e algumas condições básicas forem atendidas,

a complex system will fall into the same habits over and over again,

um sistema complexo cairá nos mesmos hábitos repetidas vezes,

turning chaos into order.

transformando o caos em ordem.

That's true in the molecular pandemonium that lets your cells function,

Isso vale para a confusão molecular que permite que suas células funcionem,

the tangled thicket of neurons that produces your thoughts and identity,

para o emaranhado de neurônios que produzem sua identidade e pensamentos,

your network of friends and family,

para sua rede de amigos e família,

até as estruturas e economias de nossas cidades em todo o planeta.

all the way up to the structures and economies of our cities across the planet.