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

Translator: Lam Nguyen Reviewer: Ly Nguyễn

How do schools of fish swim in harmony?

Tại sao những đàn cá lớn có thể bơi trong trật tự?

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

Tại sao những tế bào nhỏ bé trong não bạn có thể tạo ra các suy nghĩ phức tạp,

memories,

những kí ức,

and consciousness that are you?

và sự nhận thức về bản thân bạn?

Oddly enough, those questions have the same general answer:

Kì lạ là những câu hỏi này đều có chung một đáp án:

emergence,

đó là sự xuất hiện,

or the spontaneous creation of sophisticated behaviors and functions

hay sự hình thành của những hành vi và chức năng phức tạp

from large groups of simple elements.

xuất phát từ số lượng lớn các yếu tố đơn giản.

Like many animals, fish stick together in groups,

Như nhiều loài động vật, cá sống theo đàn,

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

nhưng lý do không phải vì chúng thích đi chung với nhau.

It's a matter of survival.

Đó là vấn đề về sinh tồn.

Schools of fish exhibit complex swarming behaviors

Chúng thể hiện những hành vi theo bầy đàn rất phức tạp

that help them evade hungry predators,

giúp tránh kẻ thù săn mồi,

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

trong khi một con cá đơn độc sẽ nhanh chóng trở thành con mồi.

So which brilliant fish leader is the one in charge?

Vậy thì con cá nổi bật nào sẽ trở thành con đầu đàn?

Actually, no one is,

Thực sự thì không con nào cả,

and everyone is.

hay con cá nào cũng như nhau.

So what does that mean?

Điều này thể hiện việc gì?

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

Trong khi những đàn cá khéo léo di chuyển và tránh cá mập,

in what looks like deliberate coordination,

sự kết hợp đó có vẻ rất nhịp nhàng,

each individual fish is actually just following two basic rules

nhưng thực ra từng cá thể chỉ tuân theo hai quy tắc rất cơ bản

that have nothing to do with the shark:

chẳng liên quan gì đến cá mập hết:

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

thứ nhất, hãy ở gần nhau, nhưng đừng quá gần con bên cạnh,

and two, keep swimmming.

và thứ hai, hãy bơi liên tục.

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

Trên quy mô cá thể, chúng tập trung vào từng chi tiết trong mối tương tác đó,

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

nhưng nếu số lượng cá trong đàn đủ lớn, một điều kì diệu sẽ xảy ra.

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

Sự chuyển động của từng con cá bị che khuất bởi thực thể hoàn toàn mới:

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

bầy đàn, ở đó tập hợp những hành vi độc đáo.

The school isn't controlled by any single fish.

Đàn cá không bị điều khiển bởi bất kì một con cá đơn lẻ nào.

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

Nó đơn giản chỉ xuất hiện nếu có đủ số cá và chúng tuân theo các "luật" nội bộ.

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

Điều đó giống như một sự việc được lặp đi lặp lại nhiều lần,

allowing fish all across the ocean to reliably avoid predation.

giúp chúng sở hữu khả năng tránh kẻ săn mồi.

And it's not just fish.

Điều đó không chỉ xảy ra ở mỗi cá.

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

Trong mọi hệ thống, các liên kết mới thường xuất hiện khi số cá thể đủ lớn.

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

Ví dụ, cách hàng triệu hạt cát

collide and tumble over each other

va chạm và xếp chồng llên nhau

almost always produces the same basic pattern of ripples.

gần như luôn tạo ra các mô hình gợn sóng giống nhau.

And when moisture freezes in the atmosphere,

Và khi hơi nước đóng băng trong không khí,

the specific binding properties of water molecules

những liên kết đặc trưng của các phân tử nước

reliably produce radiating lattices that form into beautiful snowflakes.

sẽ tạo ra những tinh thể và hình thành nên các bông tuyết xinh đẹp.

What makes emergence so complex

Điều phức tạp ở đây

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

đó là bạn không thể hiểu nó nếu chỉ tìm cách bóc tách chúng ra,

like the engine of a car.

như cách bạn làm với động cơ xe.

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

Bóc tách thành các phần nhỏ là bước đầu để tìm hiểu một hệ thống phức tạp.

But if you reduce a school of fish to individuals,

Nhưng nếu bạn tách đàn cá ra những cá thể riêng,

it loses the ability to evade predators,

chúng sẽ mất khả năng tránh kẻ săn mồi,

and there's nothing left to study.

và sẽ chẳng còn gì để nghiên cứu.

And if you reduce the brain to individual neurons,

Nếu bạn chia nhỏ não bộ thành những nơ-ron đơn lẻ,

you're left with something that is notoriously unreliable,

sẽ chỉ còn lại những phần tử chẳng thể làm việc,

and nothing like how we think and behave,

chúng chẳng thể suy nghĩ và hành động như chúng ta,

at least most of the time.

gần như chắc chắn là như vậy.

Regardless, whatever you're thinking about right now

Mọi thứ bạn đang suy nghĩ

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

không hề phụ thuộc vào một nơ-ron đơn lẻ nằm sâu trong não bạn.

Rather, the mind emerges from the collective activities

Thay vào đó, suy nghĩ của bạn xuất hiện từ những một tập hợp các hoạt động

of many, many neurons.

của rất nhiều nơ-ron.

There are billions of neurons in the human brain,

Có hàng tỷ nơ-ron trong não người

and trillions of connections between all those neurons.

và hàng nghìn tỷ kết nối giữa các nơ-ron đó.

When you turn such a complicated system like that on,

Khi bạn khởi động hệ thống vô cùng phức tạp đó,

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

nó sẽ không hoạt động một cách vô tổ chức.

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

Những nơ-ron trong não đều tuân theo các quy tắc đơn giản, cũng giống như cá,

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

với tư cách một tập hợp thống nhất, chúng hoạt động một cách rất đáng tin cậy,

that let you do things like recognize faces,

khiến bạn làm được các việc như nhận dạng khuôn mặt,

successfully repeat the same task over and over again,

giúp bạn làm tốt các công việc lặp đi lặp lại,

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

và giữ những thói quen nhỏ ngớ ngẩn mà ai cũng thích về bạn.

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

Như vậy, các quy tắc đơn giản của bộ não là gì?

The basic function of each neuron in the brain

Chức năng cơ bản của nơ-ron trong não

is to either excite or inhibit other neurons.

là kích thích hoặc ức chế các nơ-ron khác.

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

Nếu bạn nối vài nơ-ron với nhau thành một vòng nhỏ

you can generate rhythmic patterns of activity,

bạn có thể tạo ra một chu trình thể hiện hoạt động của bạn,

feedback loops that ramp up or shut down a signal,

đó có thể là vòng phản hồi, làm tăng cường hoặc triệt tiêu một tín hiệu,

coincidence detectors,

phát hiện các liên kết ngẫu nhiên,

and disinhibition,

hay loại bỏ yếu tố gây ức chế,

where two inhibitory neurons can actually activate another neuron

khi hai nơ-ron bị bất hoạt có thể đánh thức một nơ-ron khác

by removing inhibitory brakes.

bằng việc loại bỏ thành phần gây ức chế nơ-ron.

As more and more neurons are connected,

Khi số lượng nơ-ron được kết nối tăng cao,

increasingly complex patterns of activity emerge from the network.

các hành vi ngày càng phức tạp có thể được tạo ra.

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

Sau đó, các nơ-ron cùng lúc sẽ hoạt động theo nhiều cách khác nhau

that the system becomes chaotic.

khiến hệ thống trở nên hỗn loạn.

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

Việc giải thích cách hoạt động của mạng nơ-ron không hề dễ dàng

by the simple local circuits described earlier.

nếu chỉ dùng những vòng kết nổi nhỏ ta đã nói đến lúc trước.

And yet, from this chaos, patterns can emerge,

Tuy nhiên, từ sự hỗn loạn đó, những mô hình phức tạp xuất hiện,

and then emerge again and again in a reproducible manner.

và chúng xuất hiện càng nhiều nhờ kế thừa các mô hình trước đó.

At some point, these emergent patterns of activity

Đến một thời điểm nào đó, những mô hình hoạt động trong não

become sufficiently complex,

trở nên đủ phức tạp

and curious to begin studying their own biological origins,

và đủ tò mò để tự tìm hiểu nguồn gốc sinh học

not to mention emergence.

và sự xuất hiện của chính bản thân nó.

And what we found in emergent phenomena at vastly different scales

Những gì ta đã biết về sự khác biệt của các cá thể khi chúng trong tập hợp lớn

is that same remarkable characteristic as the fish displayed:

đó chính là những diều đặc biệt như những gì loài cá đã thể hiện:

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

chúng chẳng cần con đầu đàn hay một chỉ huy trưởng.

If the right rules are in place,

Nếu những luật lệ được đặt đúng chỗ,

and some basic conditions are met,

và những điều kiện cơ bản được thỏa mãn,

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

một hệ thống phức tạp sẽ lặp lại những thói quen giống nhau

turning chaos into order.

và biến hỗn loạn thành trật tự.

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

Sự thật là sự hỗn loạn ở mức phân tử khiến những tế bào của bạn hoạt động,

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

đống lộn xộn này của tế bào tạo nên ý nghĩ và bản chất của bạn,

your network of friends and family,

mạng lưới bạn bè và gia đình bạn,

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

xa hơn là cấu trúc thượng tầng và kinh tế của các thành phố trên khắp hành tinh.