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

Como é que os cardumes de peixes nadam em harmonia? — Nathan S. Jacobs

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Isabel Vaz Belchior

How do schools of fish swim in harmony?

Como é que os cardumes de peixes nadam em harmonia?

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

Como é que as pequenas células do cérebro

dão origem aos pensamentos complexos, às memórias

memories,

and consciousness that are you?

e à consciência de quem somos?

Oddly enough, those questions have the same general answer:

Curiosamente, estas perguntas têm uma mesma resposta genérica:

emergence,

a emergência,

or the spontaneous creation of sophisticated behaviors and functions

ou seja, a criação espontânea de comportamentos e funções sofisticadas

from large groups of simple elements.

a partir de grandes grupos de elementos simples.

Like many animals, fish stick together in groups,

Tal como muitos animais, os peixes juntam-se em grupos,

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

mas não é por gostarem da companhia uns dos outros,

It's a matter of survival.

é uma questão de sobrevivência.

Schools of fish exhibit complex swarming behaviors

Os cardumes de peixes exibem comportamentos complexos de grupo

that help them evade hungry predators,

que os ajudam a escapar aos predadores esfomeados,

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

enquanto um peixe solitário é rapidamente detetado como uma presa fácil.

So which brilliant fish leader is the one in charge?

Então qual é o peixe líder, qual é o que comanda?

Actually, no one is,

Na verdade, não há nenhum, são todos eles.

and everyone is.

So what does that mean?

O que é que isso significa?

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

Embora o cardume de peixes evolua com elegância, fintando os tubarões,

in what looks like deliberate coordination,

no que parece uma coreografia deliberada,

each individual fish is actually just following two basic rules

cada peixe está a seguir apenas duas regras básicas

that have nothing to do with the shark:

que não têm nada a ver com os tubarões:

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

uma, manter-se perto do vizinho, mas não perto demais,

and two, keep swimmming.

e dois, manter-se em movimento.

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

Enquanto indivíduos, os peixes concentram-se

nas minúcias dessas interações locais,

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

mas se se juntarem peixes suficientes ao grupo,

acontece uma coisa espantosa.

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

O movimento dos peixes individualmente desaparece perante uma nova entidade:

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

o cardume, que tem um conjunto próprio de comportamentos.

The school isn't controlled by any single fish.

O cardume não é controlado por nenhum peixe.

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

Aparece espontaneamente se houver peixes suficientes

para seguirem o conjunto certo de regras locais.

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

É como um acidente que acontece repetidamente,

allowing fish all across the ocean to reliably avoid predation.

permitindo que os peixes nos oceanos evitem eficazmente a predação.

And it's not just fish.

Não acontece apenas com os peixes.

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

A emergência é uma propriedade básica

de muitos sistemas complexos de elementos interativos.

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

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

collide and tumble over each other

colidem e caem uns por cima dos outros

almost always produces the same basic pattern of ripples.

quase sempre produz o mesmo padrão básico de ondulação.

And when moisture freezes in the atmosphere,

Quando a humidade congela na atmosfera,

the specific binding properties of water molecules

as propriedades específicas de ligação das moléculas de água

reliably produce radiating lattices that form into beautiful snowflakes.

produzem segmentos irradiantes que vão formar belos cristais de neve.

What makes emergence so complex

O que torna a emergência tão complexa

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

é que não podemos entendê-la observando-a isoladamente,

like the engine of a car.

como ao motor dum carro.

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

Separar as coisas é uma boa abordagem para entender um sistema complexo.

But if you reduce a school of fish to individuals,

Mas se reduzirmos um cardume de peixes aos seus indivíduos

it loses the ability to evade predators,

ele perde a capacidade de escapar aos predadores

and there's nothing left to study.

e deixamos de ter o que estudar.

And if you reduce the brain to individual neurons,

Se reduzirmos o cérebro aos neurónios individuais,

you're left with something that is notoriously unreliable,

ficamos com uma coisa que obviamente é insuficiente,

and nothing like how we think and behave,

não se parece nada com o que pensamos e como agimos,

at least most of the time.

pelo menos na maior parte do tempo.

Regardless, whatever you're thinking about right now

O que quer que estejamos a pensar neste momento,

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

não depende de um só neurónio alojado num canto do cérebro.

Rather, the mind emerges from the collective activities

Pelo contrário, o espírito surge das atividades coletivas

of many, many neurons.

de muitos, muitos neurónios.

There are billions of neurons in the human brain,

Há milhares de milhões de neurónios no cérebro humano,

and trillions of connections between all those neurons.

e biliões de ligações entre todos esses neurónios.

When you turn such a complicated system like that on,

Quando ligamos um sistema tão complicado como este,

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

ele podia comportar-se de todo o tipo de formas estranhas, mas não o faz.

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

Tal como os peixes,

os neurónios do cérebro seguem regras simples.

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

Enquanto grupo, a sua atividade auto-organiza-se em padrões fiáveis

that let you do things like recognize faces,

que nos permitem fazer coisas, como reconhecer caras,

successfully repeat the same task over and over again,

repetir com êxito a mesma tarefa, variadas vezes,

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

e manter todos os pequenos hábitos idiotas que os outros apreciam em nós.

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

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

The basic function of each neuron in the brain

A função básica de cada neurónio no cérebro

is to either excite or inhibit other neurons.

é excitar ou inibir outros neurónios.

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

Se ligarmos alguns neurónios num circuito simples,

you can generate rhythmic patterns of activity,

podemos gerar padrões rítmicos de atividade,

feedback loops that ramp up or shut down a signal,

alimentar ciclos que se abrem ou fecham a um sinal,

coincidence detectors,

detetores de coincidência

and disinhibition,

e de desinibição,

where two inhibitory neurons can actually activate another neuron

em que dois neurónios inibidores podem ativar outro neurónio

by removing inhibitory brakes.

suprimindo os travões inibidores.

As more and more neurons are connected,

À medida que o número de neurónios aumenta,

increasingly complex patterns of activity emerge from the network.

surgem da rede padrões de atividade cada vez mais complexos.

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

Em breve, há tantos neurónios a interagir de formas tão diferentes, ao mesmo tempo,

that the system becomes chaotic.

que o sistema torna-se caótico.

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

A trajetória da atividade da rede não se explica facilmente

by the simple local circuits described earlier.

pelos simples circuitos locais descritos atrás.

And yet, from this chaos, patterns can emerge,

No entanto, a partir deste caos podem surgir padrões

and then emerge again and again in a reproducible manner.

e depois voltarem a surgir de modo reprodutivo.

At some point, these emergent patterns of activity

A certa altura, estes padrões de atividade

become sufficiently complex,

tornam-se suficientemente complexos e curiosos

and curious to begin studying their own biological origins,

para começarem a ser estudados nas suas origens biológicas,

not to mention emergence.

para não falar da emergência.

And what we found in emergent phenomena at vastly different scales

Encontramos nos fenómenos de emergência, em escalas muito diferentes,

is that same remarkable characteristic as the fish displayed:

a mesma característica notável exibida pelos peixes.

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

Essa emergência não exige alguém ou alguma coisa no comando.

If the right rules are in place,

Se se aplicarem as regras corretas,

and some basic conditions are met,

e estiverem satisfeitas certas condições básicas,

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

um sistema complexo cairá nos mesmos hábitos repetitivos,

turning chaos into order.

transformando o caos em ordem.

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

Isso é verdade para o pandemónio molecular que permite que as células funcionem,

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

para o matagal de neurónios que produz os pensamentos e a identidade,

your network of friends and family,

a nossa rede de amigos e família,

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

até às estruturas e economias das cidades em todo o planeta.