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

Почему косяки рыб плавают слаженно? — Натан Якобс

687,263 views

2016-03-31 ・ TED-Ed


New videos

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

Почему косяки рыб плавают слаженно? — Натан Якобс

687,263 views ・ 2016-03-31

TED-Ed


Пожалуйста, дважды щелкните на английские субтитры ниже, чтобы воспроизвести видео.

Переводчик: Ростислав Голод Редактор: Anna Kotova
00:07
How do schools of fish swim in harmony?
0
7596
4249
Как косяку рыб удаётся плавать так слаженно?
00:11
And how do the tiny cells in your brain give rise to the complex thoughts,
1
11845
4564
И как крохотные клеточки в вашем мозге порождают сложные мысли,
00:16
memories,
2
16409
1061
воспоминания
00:17
and consciousness that are you?
3
17470
2907
и сознание, из которых складывается ваше «Я»?
00:20
Oddly enough, those questions have the same general answer:
4
20377
3629
Это покажется странным, но на эти вопросы существует один общий ответ:
00:24
emergence,
5
24006
1475
эмерджентность,
00:25
or the spontaneous creation of sophisticated behaviors and functions
6
25481
4289
или спонтанное возникновение сложного поведения и функций
00:29
from large groups of simple elements.
7
29770
4172
больших групп, состоящих из простых элементов.
00:33
Like many animals, fish stick together in groups,
8
33942
3102
Как и многие другие животные, рыбы собираются в группы
00:37
but that's not just because they enjoy each other's company.
9
37044
2958
не просто потому, что им нужна компания.
00:40
It's a matter of survival.
10
40002
2290
Для них это вопрос выживания.
00:42
Schools of fish exhibit complex swarming behaviors
11
42292
3277
Косяки рыб являются примером сложного поведения толпы,
00:45
that help them evade hungry predators,
12
45569
2639
позволяющего избежать голодных хищников,
00:48
while a lone fish is quickly singled out as easy prey.
13
48208
5471
так как одну рыбу легко заприметить в качестве добычи.
00:53
So which brilliant fish leader is the one in charge?
14
53679
3483
Которая из рыб в косяке является опытным вожаком?
00:57
Actually, no one is,
15
57162
1960
Вообще-то, никто
00:59
and everyone is.
16
59122
2121
и все одновременно.
01:01
So what does that mean?
17
61243
1520
Что это означает?
01:02
While the school of fish is elegantly twisting, turning, and dodging sharks
18
62763
4567
Пока косяк рыб так элегантно кружится, изгибается и уворачивается от акул,
01:07
in what looks like deliberate coordination,
19
67330
2415
что кажется, будто движения осознанны,
01:09
each individual fish is actually just following two basic rules
20
69745
5054
каждая рыба в отдельности подчиняется двум основным правилам,
01:14
that have nothing to do with the shark:
21
74799
2443
на которые никак не влияют акулы:
01:17
one, stay close, but not too close to your neighbor,
22
77242
3996
первое — будь рядом с соседом, но не слишком близко к нему,
01:21
and two, keep swimmming.
23
81238
3222
и второе — всё время плыви.
01:24
As individuals, the fish are focused on the minutiae of these local interactions,
24
84460
5594
По отдельности рыбы сосредоточены на множестве мелочей таких взаимодействий,
01:30
but if enough fish join the group, something remarkable happens.
25
90054
4321
но как только собирается много рыб, происходит невероятное.
01:34
The movement of individual fish is eclipsed by an entirely new entity:
26
94375
5533
Движение каждой из них строго подчиняется новому существу —
01:39
the school, which has its own unique set of behaviors.
27
99908
3997
косяку, который ведёт себя особым образом.
01:43
The school isn't controlled by any single fish.
28
103905
2956
Косяк не подчиняется одной рыбе,
01:46
It simply emerges if you have enough fish following the right set of local rules.
29
106861
6761
он образуется, если достаточно рыб следуют определённым правилам.
01:53
It's like an accident that happens over and over again,
30
113622
3214
Это похоже на случайность, которая повторяется снова и снова,
01:56
allowing fish all across the ocean to reliably avoid predation.
31
116836
5159
так действуют морские рыбы, чтобы гарантированно избежать хищников.
02:01
And it's not just fish.
32
121995
1634
Но не только рыбы.
02:03
Emergence is a basic property of many complex systems of interacting elements.
33
123629
5793
Эмерджентность — основное свойство многих сложных систем связанных элементов.
02:09
For example, the specific way in which millions of grains of sand
34
129422
4667
Например, таким особым способом миллионы песчинок
02:14
collide and tumble over each other
35
134089
2579
сталкиваются и падают друг на друга,
02:16
almost always produces the same basic pattern of ripples.
36
136668
5246
отчего всегда возникают похожие на волны рисунки.
02:21
And when moisture freezes in the atmosphere,
37
141914
2253
А когда влага замерзает в атмосфере,
02:24
the specific binding properties of water molecules
38
144167
3251
особые связующие свойства молекул воды
02:27
reliably produce radiating lattices that form into beautiful snowflakes.
39
147418
6467
формируют расходящиеся лучами решётки, из которых получаются снежинки.
02:33
What makes emergence so complex
40
153885
2128
Сложность эмерджентности состоит в том,
02:36
is that you can't understand it by simply taking it apart,
41
156013
3410
что её работу невозможно понять, просто разобрав её на составляющие,
02:39
like the engine of a car.
42
159423
2163
как двигатель автомобиля.
02:41
Taking things apart is a good first step to understanding a complex system.
43
161586
4536
Разбор на составляющие — хороший первый шаг к пониманию сложных систем,
02:46
But if you reduce a school of fish to individuals,
44
166122
2596
но стоит свести косяк к отдельным рыбам,
02:48
it loses the ability to evade predators,
45
168718
2709
то он моментально утратит способность избегать хищников,
02:51
and there's nothing left to study.
46
171427
2811
и изучать будет больше нечего.
02:54
And if you reduce the brain to individual neurons,
47
174238
3436
Если свести мозг к отдельным нейронам,
02:57
you're left with something that is notoriously unreliable,
48
177674
3317
то вы получите нечто совсем непригодное,
03:00
and nothing like how we think and behave,
49
180991
3215
непохожее на то, как мы думаем или ведём себя,
03:04
at least most of the time.
50
184206
1743
по крайней мере, обычно.
03:05
Regardless, whatever you're thinking about right now
51
185949
2995
Неважно, о чём вы думаете прямо сейчас,
03:08
isn't reliant on a single neuron lodged in the corner of your brain.
52
188944
4089
это происходит не в одном нейроне, где-то в уголке вашего мозга.
03:13
Rather, the mind emerges from the collective activities
53
193033
4184
Напротив, разум формируется в результате слаженных действий
03:17
of many, many neurons.
54
197217
4807
многих, очень многих нейронов.
03:22
There are billions of neurons in the human brain,
55
202024
3076
В человеческом мозге существуют миллиарды нейронов
03:25
and trillions of connections between all those neurons.
56
205100
3417
и триллионы соединительных связей между нейронами.
03:28
When you turn such a complicated system like that on,
57
208517
3632
Если разом «активировать» столь сложную систему,
03:32
it could behave in all sorts of weird ways, but it doesn't.
58
212149
4155
она будет вести себя очень странно, но этого не происходит.
03:36
The neurons in our brain follow simple rules, just like the fish,
59
216304
4543
Как и рыба в косяке, нейроны нашего мозга подчиняются простым правилам,
03:40
so that as a group, their activity self-organizes into reliable patterns
60
220847
5371
их деятельность в группе строится по определённым моделям,
03:46
that let you do things like recognize faces,
61
226218
2479
что позволяет вам, например, узнавать лица,
03:48
successfully repeat the same task over and over again,
62
228697
3834
чётко выполнять определённые задачи несколько раз
03:52
and keep all those silly little habits that everyone likes about you.
63
232531
5788
и приобретать забавные черты характера, которые так нравятся в вас другим.
03:58
So, what are the simple rules when it comes to the brain?
64
238319
3577
Так каким же простым правилам подчиняется мозг?
04:01
The basic function of each neuron in the brain
65
241896
3345
Основная функция каждого нейрона мозга —
04:05
is to either excite or inhibit other neurons.
66
245241
3832
либо возбуждать, либо сдерживать другие нейроны.
04:09
If you connect a few neurons together into a simple circuit,
67
249073
3122
Если соединить несколько нейронов в простую цепь,
04:12
you can generate rhythmic patterns of activity,
68
252195
2834
можно создать ритмические структуры активности,
04:15
feedback loops that ramp up or shut down a signal,
69
255029
3436
контуры обратной связи, которые наращивают или гасят сигнал,
04:18
coincidence detectors,
70
258465
1811
синхронизируют работу органов чувств
04:20
and disinhibition,
71
260276
2288
и растормаживание,
04:22
where two inhibitory neurons can actually activate another neuron
72
262564
4313
при которых два подавляющих нейрона могут активировать другой нейрон,
04:26
by removing inhibitory brakes.
73
266877
2603
устранив подавляющие рамки.
04:29
As more and more neurons are connected,
74
269480
2606
Чем больше соединяется нейронов,
04:32
increasingly complex patterns of activity emerge from the network.
75
272086
4247
в сети возникают всё более сложные модели активности.
04:36
Soon, so many neurons are interacting in so many different ways at once
76
276333
5222
Наконец по-разному взаимодействует столько нейронов,
04:41
that the system becomes chaotic.
77
281555
2182
что в системе возникает хаос.
04:43
The trajectory of the network's activity cannot be easily explained
78
283737
4617
Траекторию деятельности сети трудно объяснить
04:48
by the simple local circuits described earlier.
79
288354
3302
простыми короткими цепями, о которых мы говорили раньше.
04:51
And yet, from this chaos, patterns can emerge,
80
291656
2974
Но даже из этого хаоса начинают проступать системы,
04:54
and then emerge again and again in a reproducible manner.
81
294630
4371
которые возникают снова и снова и воспроизводят друг друга.
04:59
At some point, these emergent patterns of activity
82
299001
3245
В определённый момент эмерджентные модели деятельности
05:02
become sufficiently complex,
83
302246
1963
становятся настолько сложны,
05:04
and curious to begin studying their own biological origins,
84
304209
4348
что их начинает интересовать природа собственного происхождения,
05:08
not to mention emergence.
85
308557
2736
не говоря уже об эмерджентности.
05:11
And what we found in emergent phenomena at vastly different scales
86
311293
4120
Что присуще феномену эмерджентности в системах различных масштабов,
05:15
is that same remarkable characteristic as the fish displayed:
87
315413
3640
так это те же свойства, что мы находим у рыб:
05:19
That emergence doesn't require someone or something to be in charge.
88
319053
5367
для эмерджентности не обязательно, чтобы кто-то или что-то были «за главного».
05:24
If the right rules are in place,
89
324420
1810
Если существуют нормальные правила
05:26
and some basic conditions are met,
90
326230
2257
и соблюдаются базовые условия,
05:28
a complex system will fall into the same habits over and over again,
91
328487
4860
сложная система воспроизводит всё те же модели поведения снова и снова
05:33
turning chaos into order.
92
333347
3246
и хаос становится порядком.
05:36
That's true in the molecular pandemonium that lets your cells function,
93
336593
3318
Это верно и для «столпотворения» молекул, позволяющих работать клеткам,
05:39
the tangled thicket of neurons that produces your thoughts and identity,
94
339911
3571
и для спутанной толщи нейронов, порождающих ваши мысли и личность,
05:43
your network of friends and family,
95
343482
2637
и для вашего круга друзей и членов семьи,
05:46
all the way up to the structures and economies of our cities across the planet.
96
346119
4566
а также для инфраструктуры и экономики городов по всему миру.
Об этом сайте

Этот сайт познакомит вас с видеороликами YouTube, полезными для изучения английского языка. Вы увидите уроки английского языка, преподаваемые высококлассными учителями со всего мира. Дважды щелкните по английским субтитрам, отображаемым на каждой странице видео, чтобы воспроизвести видео оттуда. Субтитры прокручиваются синхронно с воспроизведением видео. Если у вас есть какие-либо комментарии или пожелания, пожалуйста, свяжитесь с нами, используя эту контактную форму.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7