Deborah Gordon: What ants teach us about the brain, cancer and the Internet

Translator: Eivind Tøstesen Reviewer: Anders Finn Jørgensen

I study ants

Jeg studerer myrer

in the desert, in the tropical forest

i ørkenen, i tropisk skov,

and in my kitchen,

og i mit køkken

and in the hills around Silicon Valley where I live.

og i bakkerne omkring Silicon Valley hvor jeg bor.

I've recently realized that ants

Jeg har fornylig opdaget at myrer

are using interactions differently

kommunikerer på forskellige måder

in different environments,

i forskellige miljøer,

and that got me thinking that we could learn from this

og jeg tænkte at det kan lære os

about other systems,

noget om andre systemer,

like brains and data networks that we engineer,

som hjerner og de datanetværk vi bygger,

and even cancer.

og selv kræft.

So what all these systems have in common

Det alle disse systemer har til fælles

is that there's no central control.

er at de har ingen central kontrol.

An ant colony consists of sterile female workers --

Et myresamfund består af sterile arbejderhunner,

those are the ants you see walking around —

det er dem man ser går omkring,

and then one or more reproductive females

og en eller flere frugtbare hunner

who just lay the eggs.

som bare lægger æg.

They don't give any instructions.

De giver ingen ordrer.

Even though they're called queens,

Selvom de kaldes dronninger,

they don't tell anybody what to do.

bestemmer de ikke hvad andre skal gøre.

So in an ant colony, there's no one in charge,

I en myretue er der ingen som styrer,

and all systems like this without central control

og alle systemer uden central styring

are regulated using very simple interactions.

virker ved hjælp af simpel kommunikation.

Ants interact using smell.

Myrer kommunikerer med lugte.

They smell with their antennae,

De lugter med deres følehorn,

and they interact with their antennae,

og kommunikerer med dem,

so when one ant touches another with its antennae,

så når en myre rører en anden med følehornene

it can tell, for example, if the other ant

kan den lugte om den anden myre

is a nestmate

er fra samme tue

and what task that other ant has been doing.

og hvilken opgave den anden har gjort.

So here you see a lot of ants moving around

Her ser du en masse myrer kravle rundt

and interacting in a lab arena

og kommunikere i en boks i laboratoriet

that's connected by tubes to two other arenas.

som er forbundet til andre bokse med rør.

So when one ant meets another,

Når myrer møder hinanden

it doesn't matter which ant it meets,

er det lige meget hvem de møder,

and they're actually not transmitting

de udveksler ikke nogen form for

any kind of complicated signal or message.

kompliceret signal eller besked.

All that matters to the ant is the rate

Det eneste som betyder noget

at which it meets other ants.

er hvor hyppigt de møder hinanden.

And all of these interactions, taken together,

Og al kommunikationen mellem dem

produce a network.

producerer et netværk.

So this is the network of the ants

Så dette er netværket for de myrer

that you just saw moving around in the arena,

vi lige har set bevæge sig rundt i boksen,

and it's this constantly shifting network

Og dette netværk i konstant forandring

that produces the behavior of the colony,

er det som skaber koloniens adfærd,

like whether all the ants are hiding inside the nest,

f.eks. om alle myrerne gemmer sig i boet,

or how many are going out to forage.

eller hvor mange som er ude at samle føde.

A brain actually works in the same way,

En hjerne fungerer faktisk på samme måde,

but what's great about ants is

men det gode med myrer er

that you can see the whole network as it happens.

at man kan se hele netværket mens det sker.

There are more than 12,000 species of ants,

Der er over 12.000 myrearter

in every conceivable environment,

i alle tænkelige miljøer

and they're using interactions differently

og de kommunikerer på forskellige måder

to meet different environmental challenges.

afhængig af hvert miljøs udfordringer.

So one important environmental challenge

En vigtig miljømæssig udfordring

that every system has to deal with

som ethvert system må håndtere

is operating costs, just what it takes

er driftsomkostninger, altså det det koster

to run the system.

at drive systemet.

And another environmental challenge is resources,

Og en anden udfordring er ressourcer,

finding them and collecting them.

at finde dem og samle dem ind.

In the desert, operating costs are high

I ørkenen er driftsomkostningerne store

because water is scarce,

fordi vand er sparsomt,

and the seed-eating ants that I study in the desert

og de frø-ædende myrer jeg studerer i ørkenen

have to spend water to get water.

må forbruge vand for at finde vand.

So an ant outside foraging,

Så en myre ude for at samle mad

searching for seeds in the hot sun,

som leder efter frø i solen

just loses water into the air.

mister vand ud i luften.

But the colony gets its water

Men kolonien får sit vand

by metabolizing the fats out of the seeds

ved at fordøje fedtet i frøene

that they eat.

som de spiser.

So in this environment, interactions are used

I dette miljø bruges kommunikation

to activate foraging.

til at aktivere indsamling af føde.

An outgoing forager doesn't go out unless

En myre på vej ud, går ikke før

it gets enough interactions with returning foragers,

den får nok signaler fra myrer på vej hjem

and what you see are the returning foragers

og vi ser at myrer som kommer hjem

going into the tunnel, into the nest,

går ind i gangen, ind i tuen,

and meeting outgoing foragers on their way out.

og møder andre myrer på vej ud.

This makes sense for the ant colony,

Dette giver mening for et myresamfund

because the more food there is out there,

fordi jo mere mad der er udenfor,

the more quickly the foragers find it,

jo hurtigere finder myrene den,

the faster they come back,

og jo hurtigere kommer de tilbage,

and the more foragers they send out.

og sender andre myrer ud.

The system works to stay stopped,

Systemet virker ved at holde sig i ro

unless something positive happens.

indtil noget positivt opstår.

So interactions function to activate foragers.

Så kommunikationen aktiverer fødeindsamlerne.

And we've been studying the evolution of this system.

Vi har studeret evolutionen af dette system.

First of all, there's variation.

For det første er der variation.

It turns out that colonies are different.

Det viser sig at kolonier er forskellige.

On dry days, some colonies forage less,

På tørre dage samler nogle kolonier mindre mad,

so colonies are different in how

så kolonier har forskellige

they manage this trade-off

prioriteringer mellem

between spending water to search for seeds

at bruge vand for at samle føde

and getting water back in the form of seeds.

og få vand tilbage i form af frø.

And we're trying to understand why

Vi prøver at forstå hvorfor

some colonies forage less than others

nogle kolonier samler mindre føde end andre

by thinking about ants as neurons,

ved at sammenligne myrer med neuroner

using models from neuroscience.

ved hjælp af modeller fra neurovidenskab.

So just as a neuron adds up its stimulation

En neuron tager summen af alle input

from other neurons to decide whether to fire,

fra andre neuroner for at afgøre om den skal transmittere.

an ant adds up its stimulation from other ants

En myre tager også summen af input fra andre

to decide whether to forage.

når den skal afgøre om den skal ud at lede.

And what we're looking for is whether there might be

Og vi ser efter om der kunne være

small differences among colonies

små forskelle mellem kolonierne

in how many interactions each ant needs

på hvor mange input hver myre behøver

before it's willing to go out and forage,

før den er klar til at gå ud og lede,

because a colony like that would forage less.

fordi disse kolonier ville samle mindre føde.

And this raises an analogous question about brains.

Og vi kan spørge det samme om hjerner.

We talk about the brain,

Vi snakker om hjernen

but of course every brain is slightly different,

men hver hjerne er lidt forskellig

and maybe there are some individuals

og måske er der nogle mennesker

or some conditions

eller nogle omstændigheder

in which the electrical properties of neurons are such

hvor neuronernes elektriske egenskaber

that they require more stimulus to fire,

kræver mere stimulering for at transmittere

and that would lead to differences in brain function.

og det ville give forskellig hjernefunktion.

So in order to ask evolutionary questions,

For at stille spørgsmål om evolution

we need to know about reproductive success.

må vi kende forplantningens succes.

This is a map of the study site

Dette er et kort over området

where I have been tracking this population

hvor jeg har fulgt en population

of harvester ant colonies for 28 years,

af myrekolonier i 28 år,

which is about as long as a colony lives.

hvilket er en kolonis levetid.

Each symbol is a colony,

Hvert symbol er en koloni

and the size of the symbol is how many offspring it had,

og størrelsen er antal efterkommere den har.

because we were able to use genetic variation

Vi kan nemlig bruge genetisk variation

to match up parent and offspring colonies,

til at matche kolonier og deres aflæggere,

that is, to figure out which colonies

altså finde hvilke kolonier

were founded by a daughter queen

der er grundlagt af døtre

produced by which parent colony.

af hvilke moderkolonier.

And this was amazing for me, after all these years,

Og det var utroligt for mig, efter alle de år

to find out, for example, that colony 154,

at opdage at f.eks. koloni 154

whom I've known well for many years,

som jeg har kendt godt i mange år

is a great-grandmother.

er en oldemor-koloni.

Here's her daughter colony,

Her er dens datterkoloni,

here's her granddaughter colony,

denne koloni er 3. generation

and these are her great-granddaughter colonies.

og disse er 4. generationskolonier.

And by doing this, I was able to learn

På den måde kunne jeg lære

that offspring colonies resemble parent colonies

at efterkommere ligner deres ophav

in their decisions about which days are so hot

i måden de beslutter om det er for varmt

that they don't forage,

til at søge føde.

and the offspring of parent colonies

Kolonier og deres efterkommere

live so far from each other that the ants never meet,

er så langt fra hinanden at myrerne aldrig mødes

so the ants of the offspring colony

så myrerne i en koloni

can't be learning this from the parent colony.

kan ikke have lært det af moderkolonien.

And so our next step is to look

Næste skridt er så at undersøge

for the genetic variation underlying this resemblance.

den genetiske variation bagved ligheden.

So then I was able to ask, okay, who's doing better?

Jeg spurgte, okay, hvem klarer sig bedst?

Over the time of the study,

I løbet af den periode vi har forsket

and especially in the past 10 years,

og særlig de sidste 10 år

there's been a very severe and deepening drought

har der været en alvorlig tørke

in the Southwestern U.S.,

i det sydvestlige USA

and it turns out that the colonies that conserve water,

og det har vist sig at kolonier som sparer vand,

that stay in when it's really hot outside,

som holder sig indendørs når det er varmt

and thus sacrifice getting as much food as possible,

og dermed ofrer at få mest mulig føde,

are the ones more likely to have offspring colonies.

er de kolonier som formerer sig mest.

So all this time, I thought that colony 154

Så jeg troede hele tiden at koloni 154

was a loser, because on really dry days,

var en taber, fordi på meget varme dage

there'd be just this trickle of foraging,

var kun enkelte ude for at samle føde,

while the other colonies were out

mens de andre kolonier var ude

foraging, getting lots of food,

og samle masser af føde,

but in fact, colony 154 is a huge success.

men i virkeligheden er koloni 154 en stor succes.

She's a matriarch.

Hun er en matriark.

She's one of the rare great-grandmothers on the site.

Hun er en af de få oldemødre på stedet.

To my knowledge, this is the first time

Så vidt jeg ved er det første gang

that we've been able to track

man har kunnet følge med på

the ongoing evolution of collective behavior

evolutionen af kollektiv adfærd

in a natural population of animals

i en naturlig population af dyr

and find out what's actually working best.

og finde ud af hvad der virker bedst.

Now, the Internet uses an algorithm

Internettet bruger en algoritme

to regulate the flow of data

til at styre strømmen af data

that's very similar to the one

som ligner den algoritme

that the harvester ants are using to regulate

myrer bruger til at styre

the flow of foragers.

strømmen af myrer der samler føde.

And guess what we call this analogy?

Og gæt hvad vi kalder denne analogi:

The anternet is coming.

Anternettet er her.

(Applause)

(Applaus)

So data doesn't leave the source computer

Data forlader ikke en afsender

unless it gets a signal that there's enough bandwidth

medmindre den får signal om nok båndbredde

for it to travel on.

til at sende datamængden på.

In the early days of the Internet,

I internettets barndom

when operating costs were really high

da driftsomkostningerne var høje

and it was really important not to lose any data,

og det var vigtigt ikke at miste data

then the system was set up for interactions

da var systemet sat op med signaler

to activate the flow of data.

som kan aktivere en strøm af data.

It's interesting that the ants are using an algorithm

Det er interessant at myrer bruger en algoritme

that's so similar to the one that we recently invented,

som ligner den vi mennesker har opfundet,

but this is only one of a handful of ant algorithms

men dette er bare en af nogle få myrealgoritmer

that we know about,

vi kender til,

and ants have had 130 million years

og myrer har haft 130 millioner år

to evolve a lot of good ones,

til at udvikle mange gode algoritmer,

and I think it's very likely

og jeg tror det er sandsynligt

that some of the other 12,000 species

at nogle af de andre 12.000 arter

are going to have interesting algorithms

har nogle interessante algoritmer

for data networks

for datanetværk

that we haven't even thought of yet.

som vi ikke har tænkt på endnu.

So what happens when operating costs are low?

Hvad sker der hvis driftsomkostningerne er lave?

Operating costs are low in the tropics,

Omkostningerne er lave i troperne

because it's very humid, and it's easy for the ants

fordi luften er fugtig og det er let for myrerne

to be outside walking around.

at gå rundt udendørs.

But the ants are so abundant

Men der er så mange myrer

and diverse in the tropics

og diversiteten er stor i troperne

that there's a lot of competition.

så der er stor konkurrence.

Whatever resource one species is using,

Hvis en art bruger en ressource

another species is likely to be using that

er der sikkert en anden art der også bruger den

at the same time.

på samme tid.

So in this environment, interactions are used

I dette miljø bruges kommunikation

in the opposite way.

til det modsatte.

The system keeps going

Systemet arbejder hele tiden

unless something negative happens,

indtil noget negativt sker,

and one species that I study makes circuits

og en art jeg undersøgte laver kredsløb

in the trees of foraging ants

af myrer rundt i træerne

going from the nest to a food source and back,

fra boet til fødekilderne og tilbage igen

just round and round,

de går rundt og rundt

unless something negative happens,

medmindre der sker noget negativt

like an interaction

som f.eks. et møde med

with ants of another species.

myrer af en anden art.

So here's an example of ant security.

Her er et eksempel på myresikkerhed.

In the middle, there's an ant

I midten er der en myre

plugging the nest entrance with its head

som lukker indgangen til boet med sit hovede

in response to interactions with another species.

som reaktion på et møde med en anden art.

Those are the little ones running around

Det er de små som løber rundt

with their abdomens up in the air.

med deres maver op i luften.

But as soon as the threat is passed,

Men så snart faren er ovre

the entrance is open again,

åbner indgangen igen,

and maybe there are situations

og måske er der situationer

in computer security

indenfor computersikkerhed

where operating costs are low enough

hvis driftsomkostninger er lave nok

that we could just block access temporarily

hvor vi bare kan blokere adgangen midlertidigt

in response to an immediate threat,

i respons til en trussel

and then open it again,

og så åbne igen,

instead of trying to build

i stedet for at bygge

a permanent firewall or fortress.

en permanent brandmur eller en fæstning.

So another environmental challenge

En anden udfordring i et miljø

that all systems have to deal with

som alle systemer står overfor

is resources, finding and collecting them.

er ressourcer og at skaffe dem.

And to do this, ants solve the problem

For at klare dette løser myrer problemet

of collective search,

at søge kollektivt

and this is a problem that's of great interest

og dette problem har stor interesse

right now in robotics,

indenfor robotteknologi

because we've understood that,

fordi vi har forstået at

rather than sending a single,

i stedet for at sende en enkelt

sophisticated, expensive robot out

sofistikeret og dyr robot ud

to explore another planet

for at udforske en anden planet

or to search a burning building,

eller for at gennemsøge en brændende bygning,

that instead, it may be more effective

kan det være mere effektivt

to get a group of cheaper robots

at bruge en gruppe af billige robotter

exchanging only minimal information,

som udveksler minimal information,

and that's the way that ants do it.

og det er sådan myrer gør det.

So the invasive Argentine ant

Den invasive argentinske myre

makes expandable search networks.

laver udvidbare søgenetværk.

They're good at dealing with the main problem

De er gode til at løse hovedproblemet

of collective search,

i kollektiv søgning,

which is the trade-off between

som er valget mellem

searching very thoroughly

at søge meget grundigt

and covering a lot of ground.

eller dække et stort område.

And what they do is,

when there are many ants in a small space,

Det de gør er

at når mange myrer er tilstede i et lille område

then each one can search very thoroughly

kan hver af dem søge grundigt

because there will be another ant nearby

fordi der vil være en anden myre i nærheden

searching over there,

som søger der

but when there are a few ants

men når der er få myrer

in a large space,

på et stort område

then they need to stretch out their paths

må de strække deres stier

to cover more ground.

for at dække et større område.

I think they use interactions to assess density,

Jeg tror de bruger kommunikation til at måle tæthed,

so when they're really crowded,

så når der er trængsel

they meet more often,

mødes de oftere

and they search more thoroughly.

og de kan søge grundigere.

Different ant species must use different algorithms,

Forskellige myrearter må bruge forskellige algoritmer,

because they've evolved to deal with

fordi de har udviklet sig til at bruge

different resources,

forskellige ressourcer,

and it could be really useful to know about this,

og det kunne være nyttigt at vide mere

and so we recently asked ants

så vi har fornylig spurgt myrerne

to solve the collective search problem

om at løse det kollektive søgeproblem

in the extreme environment

i det ekstreme miljø

of microgravity

af mikrogravitation

in the International Space Station.

i Den Internationale Rumstation.

When I first saw this picture, I thought,

Da jeg først så dette billede tænkte jeg

Oh no, they've mounted the habitat vertically,

åh nej, de har monteret habitatet lodret,

but then I realized that, of course, it doesn't matter.

men så kom jeg på at det er ligegyldigt.

So the idea here is that the ants

Ideen er at myrerne

are working so hard to hang on

må arbejde så hårdt for at holde sig fast

to the wall or the floor or whatever you call it

til væggen eller gulvet eller hvad man kalder det

that they're less likely to interact,

at de vil kommunikere mindre,

and so the relationship between

så sammenhængen mellem

how crowded they are and how often they meet

hvor meget trængsel der er og hvor ofte de mødes

would be messed up.

vil blive forstyrret.

We're still analyzing the data.

Vi analyserer stadig data.

I don't have the results yet.

Jeg har ikke resultaterne endnu.

But it would be interesting to know

Men det ville være interessant at vide

how other species solve this problem

hvordan andre arter løser dette problem

in different environments on Earth,

i andre miljøer på Jorden,

and so we're setting up a program

så vi er ved at starte et program

to encourage kids around the world

som skal få børn rundt om i verden

to try this experiment with different species.

til at eksperimentere med forskellige arter.

It's very simple.

Det er meget simpelt.

It can be done with cheap materials.

Det kan gøres med billige materialer.

And that way, we could make a global map

På den måde kan vi lave et globalt kort

of ant collective search algorithms.

over myrers kollektive søgealgoritmer.

And I think it's pretty likely that the invasive species,

Og jeg tror at de invasive arter,

the ones that come into our buildings,

dem som kommer ind i vores huse,

are going to be really good at this,

vil være rigtig gode til dette

because they're in your kitchen

for de er i køkkenet

because they're really good at finding food and water.

fordi de er gode til at finde mad og vand.

So the most familiar resource for ants

Den kendteste ressource for myrer

is a picnic,

er en picknick,

and this is a clustered resource.

og det er en koncentreret ressource.

Hvor der er et stykke frugt

When there's one piece of fruit,

there's likely to be another piece of fruit nearby,

er der sandsynligvis mere frugt i nærheden.

and the ants that specialize on clustered resources

Myrer som specialiserer sig i koncentrerede ressourcer

use interactions for recruitment.

bruger kommunikation til rekruttering.

So when one ant meets another,

Når en myre møder en anden,

or when it meets a chemical deposited

eller støder på et kemisk spor

on the ground by another,

lagt på jorden af en anden myre,

then it changes direction to follow

så ændrer den retning og følger

in the direction of the interaction,

i samme retning

and that's how you get the trail of ants

og på den måde får du en sti af myrer

sharing your picnic.

som spiser din picknick.

Now this is a place where I think we might be able

Dette er et område hvor jeg tror

to learn something from ants about cancer.

vi kan lære noget af myrerne om kræft.

I mean, first, it's obvious that we could do a lot

For det første er det klart at vi kan

to prevent cancer

gøre meget for at forhindre kræft

by not allowing people to spread around

ved at forbyde folk at sprede sig

or sell the toxins that promote

eller sælge de giftstoffer som fremmer

the evolution of cancer in our bodies,

udviklingen af kræft i kroppen,

but I don't think the ants can help us much with this

men det tror jeg ikke myrerne kan hjælpe os med

because ants never poison their own colonies.

fordi myrer aldrig forgifter deres egne samfund.

But we might be able to learn something from ants

Men vi kan måske lære noget af myrer

about treating cancer.

om behandling af kræft.

There are many different kinds of cancer.

Der er mange slags kræft.

Each one originates in a particular part of the body,

Hver af dem opstår i en bestemt del af kroppen

and then some kinds of cancer will spread

og nogle kræfttyper vil så sprede sig

or metastasize to particular other tissues

og metastaser etablerer sig i andre væv

where they must be getting resources that they need.

hvor de må skaffe de ressourcer de behøver.

So if you think from the perspective

Hvis vi tænker os

of early metastatic cancer cells

de tidlige metastatiske kræftceller

as they're out searching around

når de er ude og leder efter

for the resources that they need,

de ressourcer de behøver,

if those resources are clustered,

og hvis disse ressourcer findes i klynger,

they're likely to use interactions for recruitment,

så vil de måske bruge kommunikation til rekruttering,

and if we can figure out how cancer cells are recruiting,

og hvis vi finder ud af hvordan kræftceller rekrutterer

then maybe we could set traps

kunne vi måske sætte fælder

to catch them before they become established.

for at fange dem før de etablerer sig.

So ants are using interactions in different ways

Så myrer bruger kommunikation på mange måder

in a huge variety of environments,

i mange slags miljøer

and we could learn from this

og vi kunne lære noget af dette

about other systems that operate

om andre systemer som virker

without central control.

uden en central kontrol.

Using only simple interactions,

Kun ved hjælp af simpel kommunikation

ant colonies have been performing

har myresamfund udført

amazing feats for more than 130 million years.

utrolige ting i mere end 130 millioner år.

We have a lot to learn from them.

Vi har meget at lære af dem.

Thank you.

Tak.

(Applause)

(Applaus)