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

Deborah Gordon: Was wir von Ameisen über das Gehirn, Krebs und das Internet lernen können

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2014-05-13 ・ TED


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

Deborah Gordon: Was wir von Ameisen über das Gehirn, Krebs und das Internet lernen können

78,446 views ・ 2014-05-13

TED


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Übersetzung: Cornelia Koller Lektorat: Nadine Hennig
00:13
I study ants
0
13099
1619
Ich erforsche Ameisen
00:14
in the desert, in the tropical forest
1
14718
3297
in der Wüste, im Regenwald
00:18
and in my kitchen,
2
18015
1528
und in meiner Küche
00:19
and in the hills around Silicon Valley where I live.
3
19543
4020
sowie in den Hügeln rund um das Silicon Valley, wo ich lebe.
00:23
I've recently realized that ants
4
23563
1676
Vor Kurzem wurde mir klar,
00:25
are using interactions differently
5
25239
2278
dass Ameisen je nach Umgebung
00:27
in different environments,
6
27517
1828
unterschiedlich interagieren
00:29
and that got me thinking that we could learn from this
7
29345
2000
und mir kam der Gedanke, daraus etwas über
00:31
about other systems,
8
31345
1555
andere Systeme lernen zu können,
00:32
like brains and data networks that we engineer,
9
32900
5588
wie Gehirne und Datennetzwerke, die wir entwickeln,
00:38
and even cancer.
10
38488
2846
und sogar Krebs.
00:41
So what all these systems have in common
11
41334
1752
All diese Systeme haben gemeinsam,
00:43
is that there's no central control.
12
43086
2857
dass es keine zentrale Kontrolle gibt.
00:45
An ant colony consists of sterile female workers --
13
45943
3820
Eine Ameisenkolonie besteht aus unfruchtbaren Arbeiterinnen --
00:49
those are the ants you see walking around —
14
49763
2386
diese Ameisen sehen Sie umherlaufen --
00:52
and then one or more reproductive females
15
52149
2156
und ein oder mehrere fruchtbare Weibchen,
00:54
who just lay the eggs.
16
54305
2103
die nur Eier legen.
00:56
They don't give any instructions.
17
56408
2009
Sie geben keine Anweisungen.
00:58
Even though they're called queens,
18
58417
1984
Auch wenn sie Königinnen heißen,
01:00
they don't tell anybody what to do.
19
60401
2165
sagen sie niemandem, was zu tun ist.
01:02
So in an ant colony, there's no one in charge,
20
62566
3276
In einer Ameisenkolonie hat also niemand das Sagen,
01:05
and all systems like this without central control
21
65842
2778
und Systeme wie dieses, ohne zentrale Kontrolle,
01:08
are regulated using very simple interactions.
22
68620
3919
werden durch ganz einfache Interaktionen gesteuert.
01:12
Ants interact using smell.
23
72549
2727
Ameisen interagieren durch ihren Geruchssinn.
01:15
They smell with their antennae,
24
75276
2187
Sie riechen mit ihren Fühlern,
01:17
and they interact with their antennae,
25
77463
2761
sie interagieren mit ihren Fühlern.
01:20
so when one ant touches another with its antennae,
26
80224
3009
Wenn sich zwei Ameisen also mit ihren Fühlern berühren,
01:23
it can tell, for example, if the other ant
27
83233
1607
wissen sie zum Beispiel,
01:24
is a nestmate
28
84840
1634
ob sie zur gleichen Kolonie gehören
01:26
and what task that other ant has been doing.
29
86474
4236
und welche Arbeit sie jeweils verrichtet haben.
01:30
So here you see a lot of ants moving around
30
90710
3200
Hier sehen Sie viele Ameisen,
01:33
and interacting in a lab arena
31
93910
1933
die im Laborbereich herumlaufen und interagieren.
01:35
that's connected by tubes to two other arenas.
32
95843
3438
Dieser Bereich ist durch Röhren mit zwei anderen Bereichen verbunden.
01:39
So when one ant meets another,
33
99281
2504
Wenn eine Ameise auf eine andere trifft,
01:41
it doesn't matter which ant it meets,
34
101785
2089
geht es nicht darum, welche Ameise das ist,
01:43
and they're actually not transmitting
35
103874
1885
und sie übertragen eigentlich
01:45
any kind of complicated signal or message.
36
105759
3465
kein kompliziertes Signal und keine Nachricht.
01:49
All that matters to the ant is the rate
37
109224
2111
Wichtig ist nur die Frequenz,
01:51
at which it meets other ants.
38
111335
2821
mit der sie aufeinandertreffen.
01:54
And all of these interactions, taken together,
39
114156
2757
All diese Interaktionen zusammen
01:56
produce a network.
40
116913
2505
ergeben ein Netzwerk.
01:59
So this is the network of the ants
41
119418
2210
Das ist das Netzwerk der Ameisen,
02:01
that you just saw moving around in the arena,
42
121628
2644
die Sie eben im Laborbereich in Bewegung gesehen haben,
02:04
and it's this constantly shifting network
43
124272
3287
und dieses sich ständig verändernde Netzwerk
02:07
that produces the behavior of the colony,
44
127559
2520
führt zum Verhalten der Kolonie,
02:10
like whether all the ants are hiding inside the nest,
45
130079
2881
zum Beispiel ob sich alle Ameisen im Nest verstecken,
02:12
or how many are going out to forage.
46
132960
2694
oder wie viele draußen nach Futter suchen.
02:15
A brain actually works in the same way,
47
135654
1759
Ein Gehirn funktioniert ebenso,
02:17
but what's great about ants is
48
137413
1500
das Tolle an Ameisen ist aber,
02:18
that you can see the whole network as it happens.
49
138913
4867
dass man das ganze Netzwerk direkt beobachten kann.
02:23
There are more than 12,000 species of ants,
50
143780
3100
Es gibt mehr als 12 000 Ameisenarten
02:26
in every conceivable environment,
51
146880
2125
in jeder erdenklichen Umgebung,
02:29
and they're using interactions differently
52
149005
2649
die unterschiedlich interagieren,
02:31
to meet different environmental challenges.
53
151654
2768
um umweltbedingte Herausforderungen zu bewältigen.
02:34
So one important environmental challenge
54
154422
2305
Eine wichtige umweltbedingte Herausforderung,
02:36
that every system has to deal with
55
156727
1870
die jedes System betrifft,
02:38
is operating costs, just what it takes
56
158597
2083
sind die Betriebskosten, also was man braucht,
02:40
to run the system.
57
160680
2265
damit das System funktioniert.
02:42
And another environmental challenge is resources,
58
162945
2548
Eine andere umweltbedingte Herausforderung
02:45
finding them and collecting them.
59
165493
2336
ist das Finden und Sammeln von Ressourcen.
02:47
In the desert, operating costs are high
60
167829
2783
In der Wüste sind die Betriebskosten hoch,
02:50
because water is scarce,
61
170612
1773
da Wasser selten ist.
02:52
and the seed-eating ants that I study in the desert
62
172385
2499
Die samenfressenden Wüstenameisen, die ich erforsche,
02:54
have to spend water to get water.
63
174884
2900
müssen Wasser verbrauchen, um Wasser zu bekommen.
02:57
So an ant outside foraging,
64
177784
2139
Eine Ameise, die draußen
02:59
searching for seeds in the hot sun,
65
179923
2037
in der heißen Sonne nach Samen sucht,
03:01
just loses water into the air.
66
181960
2007
verliert einfach Wasser an die Luft.
03:03
But the colony gets its water
67
183967
1664
Aber die Kolonie gewinnt Wasser
03:05
by metabolizing the fats out of the seeds
68
185631
1766
durch Umwandlung von Fett aus Samen,
03:07
that they eat.
69
187397
1934
die die Ameisen fressen.
03:09
So in this environment, interactions are used
70
189331
3159
In diesem Umfeld dienen Interaktionen dazu,
03:12
to activate foraging.
71
192490
1549
die Futtersuche anzuregen.
03:14
An outgoing forager doesn't go out unless
72
194039
2264
Eine Ameise geht erst nach genug Interaktionen
03:16
it gets enough interactions with returning foragers,
73
196303
2573
mit heimkehrenden Ameisen auf Futtersuche.
03:18
and what you see are the returning foragers
74
198876
1990
Hier sehen Sie die heimkehrenden Ameisen,
03:20
going into the tunnel, into the nest,
75
200866
1824
im Gang, im Nest,
03:22
and meeting outgoing foragers on their way out.
76
202690
2636
die hinauslaufende Ameisen treffen.
03:25
This makes sense for the ant colony,
77
205326
1623
Das ist in einer Kolonie sinnvoll,
03:26
because the more food there is out there,
78
206949
2323
denn je mehr Futter da draußen ist,
03:29
the more quickly the foragers find it,
79
209272
1851
desto schneller finden die Ameisen es
03:31
the faster they come back,
80
211123
1236
und kommen zurück,
03:32
and the more foragers they send out.
81
212359
2801
und desto mehr Ameisen schicken sie hinaus.
03:35
The system works to stay stopped,
82
215160
2507
Das System bleibt im Stillstand,
03:37
unless something positive happens.
83
217667
2015
bis etwas Positives passiert.
03:39
So interactions function to activate foragers.
84
219682
3881
Interaktionen aktivieren also die Futter suchenden Ameisen.
03:43
And we've been studying the evolution of this system.
85
223563
2907
Wir haben die Entwicklung dieses Systems erforscht.
03:46
First of all, there's variation.
86
226470
1091
Es gibt Abweichungen.
03:47
It turns out that colonies are different.
87
227561
2479
Es zeigt sich, dass Kolonien unterschiedlich sind.
03:50
On dry days, some colonies forage less,
88
230040
2696
An trockenen Tagen suchen manche seltener nach Futter.
03:52
so colonies are different in how
89
232736
1505
Es ist also unterschiedlich,
03:54
they manage this trade-off
90
234241
1354
wie Kolonien den Ausgleich
03:55
between spending water to search for seeds
91
235595
3168
zwischen dem Wasserverbrauch bei der Suche nach Samen
03:58
and getting water back in the form of seeds.
92
238763
3320
und der Wassergewinnung durch die Samen schaffen.
04:02
And we're trying to understand why
93
242083
1719
Und wir versuchen zu verstehen,
04:03
some colonies forage less than others
94
243802
2140
warum manche Völker weniger suchen als andere,
04:05
by thinking about ants as neurons,
95
245942
2325
indem wir Ameisen als Neuronen sehen
04:08
using models from neuroscience.
96
248267
2338
und Modelle der Neurowissenschaft verwenden.
04:10
So just as a neuron adds up its stimulation
97
250605
2674
Neuronen addieren Stimulationen durch andere Neuronen,
04:13
from other neurons to decide whether to fire,
98
253279
2006
um zu entscheiden, ob sie feuern --
04:15
an ant adds up its stimulation from other ants
99
255285
2885
genauso addieren Ameisen Stimulationen durch andere Ameisen,
04:18
to decide whether to forage.
100
258170
2023
um zu entscheiden, ob sie Futter suchen.
04:20
And what we're looking for is whether there might be
101
260193
1637
Wir wollen herausfinden,
04:21
small differences among colonies
102
261830
1992
ob es Unterschiede zwischen Völkern gibt,
04:23
in how many interactions each ant needs
103
263822
3314
wie viele Interaktionen jede Ameise benötigt,
04:27
before it's willing to go out and forage,
104
267136
1926
bevor sie draußen nach Futter sucht,
04:29
because a colony like that would forage less.
105
269062
3767
weil ein solches Volk weniger oft nach Futter sucht.
04:32
And this raises an analogous question about brains.
106
272829
3139
Das wirft eine analoge Frage über Gehirne auf.
04:35
We talk about the brain,
107
275968
1412
Wir sprechen über das Gehirn,
04:37
but of course every brain is slightly different,
108
277380
2890
aber natürlich ist jedes Gehirn ein wenig anders.
04:40
and maybe there are some individuals
109
280270
1379
Vielleicht gibt es Personen
04:41
or some conditions
110
281649
1319
oder Umstände,
04:42
in which the electrical properties of neurons are such
111
282968
3222
unter denen die elektrischen Eigenschaften von Neuronen
04:46
that they require more stimulus to fire,
112
286190
3870
mehr Anreiz brauchen, um zu feuern,
04:50
and that would lead to differences in brain function.
113
290060
3726
und das würde zu Unterschieden der Gehirnfunktion führen.
04:53
So in order to ask evolutionary questions,
114
293786
2334
Um evolutionäre Fragen zu stellen,
04:56
we need to know about reproductive success.
115
296120
2679
müssen wir über Fortpflanzungserfolg Bescheid wissen.
04:58
This is a map of the study site
116
298799
2325
Das ist die Karte eines Beobachtungsgeländes,
05:01
where I have been tracking this population
117
301124
2553
an dem ich eine Population
05:03
of harvester ant colonies for 28 years,
118
303677
3293
von Ernteameisen-Kolonien 28 Jahre lang beobachtete.
05:06
which is about as long as a colony lives.
119
306970
2262
So lange lebt eine Kolonie etwa.
05:09
Each symbol is a colony,
120
309232
2099
Jedes Symbol ist ein Volk,
05:11
and the size of the symbol is how many offspring it had,
121
311331
3266
und die Größe des Symbols stellt dar, wie viele Nachkommen es hatte,
05:14
because we were able to use genetic variation
122
314597
1913
denn durch genetische Variationen
05:16
to match up parent and offspring colonies,
123
316510
2711
konnten wir Mutter- und Tochter-Kolonien einander zuordnen,
05:19
that is, to figure out which colonies
124
319221
3297
also feststellen, welche Kolonien von
05:22
were founded by a daughter queen
125
322518
1925
einer Tochterkönigin gegründet wurden
05:24
produced by which parent colony.
126
324443
2068
und von welcher Mutterkolonie sie stammt.
05:26
And this was amazing for me, after all these years,
127
326511
2002
Nach all diesen Jahren war ich erstaunt,
05:28
to find out, for example, that colony 154,
128
328513
3128
beispielsweise herauszufinden, dass Kolonie 154,
05:31
whom I've known well for many years,
129
331641
2176
die ich viele Jahre gut gekannt hatte,
05:33
is a great-grandmother.
130
333817
1819
eine Urgroßmutter ist.
05:35
Here's her daughter colony,
131
335636
1740
Das hier ist ihre Tochterkolonie,
05:37
here's her granddaughter colony,
132
337376
2684
das hier ist ihre Tochterkolonie zweiter Generation,
05:40
and these are her great-granddaughter colonies.
133
340060
2392
und dies die Tochterkolonien dritter Generation.
05:42
And by doing this, I was able to learn
134
342452
2025
Dadurch habe ich herausgefunden,
05:44
that offspring colonies resemble parent colonies
135
344477
3283
dass nachkommende Kolonien den Mutterkolonien ähneln,
05:47
in their decisions about which days are so hot
136
347760
2217
wenn sie entscheiden,
05:49
that they don't forage,
137
349977
1778
welche Tage zu heiß für die Futtersuche sind.
05:51
and the offspring of parent colonies
138
351755
1464
Nachkommen der Mutterkolonien
05:53
live so far from each other that the ants never meet,
139
353219
2906
leben so weit von ihr entfernt, dass sich die Ameisen nie treffen,
05:56
so the ants of the offspring colony
140
356125
2289
also können die Ameisen der Tochterkolonie
05:58
can't be learning this from the parent colony.
141
358414
2244
es nicht von der Mutterkolonie lernen.
06:00
And so our next step is to look
142
360658
1381
Unser nächster Schritt ist,
06:02
for the genetic variation underlying this resemblance.
143
362039
5276
nach der genetischen Variation zu suchen, die dieser Ähnlichkeit zugrunde liegt.
06:07
So then I was able to ask, okay, who's doing better?
144
367315
4125
Dann konnte ich fragen: Wer macht es besser?
06:11
Over the time of the study,
145
371440
1460
Im Laufe der Studie,
06:12
and especially in the past 10 years,
146
372900
1465
vor allem in den letzten 10 Jahren,
06:14
there's been a very severe and deepening drought
147
374365
3308
gab es eine ernste und schlimmer werdende Dürre
06:17
in the Southwestern U.S.,
148
377673
2127
im Südwesten der USA.
06:19
and it turns out that the colonies that conserve water,
149
379800
3053
Es zeigt sich, dass es bei Kolonien, die Wasser sparen,
06:22
that stay in when it's really hot outside,
150
382853
4429
die drinnen bleiben, wenn es draußen wirklich heiß ist,
06:27
and thus sacrifice getting as much food as possible,
151
387282
2632
und somit nicht so viel Futter wie möglich sammeln,
06:29
are the ones more likely to have offspring colonies.
152
389914
2945
wahrscheinlicher ist, dass sie Tochterkolonien gründen.
06:32
So all this time, I thought that colony 154
153
392859
2269
Ich hielt die Kolonie 154 die ganze Zeit für einen Verlierer,
06:35
was a loser, because on really dry days,
154
395128
2670
denn an sehr heißen Tagen
06:37
there'd be just this trickle of foraging,
155
397798
1868
suchten nur wenige Ameisen nach Futter,
06:39
while the other colonies were out
156
399666
1591
während die anderen Kolonien
06:41
foraging, getting lots of food,
157
401257
2117
draußen waren, viel Futter sammelten,
06:43
but in fact, colony 154 is a huge success.
158
403374
3020
aber tatsächlich ist Kolonie 154 ein großer Erfolg.
06:46
She's a matriarch.
159
406394
1332
Sie ist eine Matriarchin.
06:47
She's one of the rare great-grandmothers on the site.
160
407726
3052
Sie ist eine der seltenen Urgroßmütter auf dem Beobachtungsplatz.
06:50
To my knowledge, this is the first time
161
410778
2785
Meines Wissens haben wir es zum ersten Mal geschafft,
06:53
that we've been able to track
162
413563
1639
06:55
the ongoing evolution of collective behavior
163
415202
3001
die laufende Entwicklung kollektiven Verhaltens
06:58
in a natural population of animals
164
418203
2117
bei einer natürlichen Population von Tieren
07:00
and find out what's actually working best.
165
420320
4657
zu verfolgen und herauszufinden, was am besten funktioniert.
07:04
Now, the Internet uses an algorithm
166
424977
2421
Das Internet verwendet einen Algorithmus
07:07
to regulate the flow of data
167
427398
2853
zur Steuerung des Datenflusses,
07:10
that's very similar to the one
168
430251
2227
der jenem sehr ähnlich ist,
07:12
that the harvester ants are using to regulate
169
432478
2376
den Ernteameisen zur Steuerung des Flusses
07:14
the flow of foragers.
170
434854
1541
Futter suchender Ameisen nutzen.
07:16
And guess what we call this analogy?
171
436395
3366
Und raten Sie, wie wir diese Analogie nennen?
07:19
The anternet is coming.
172
439761
1518
Das Anternet kommt. [ant = Ameise]
07:21
(Applause)
173
441279
1721
(Applaus)
07:23
So data doesn't leave the source computer
174
443000
3454
Daten verlassen den Ursprungscomputer nicht,
07:26
unless it gets a signal that there's enough bandwidth
175
446454
2861
bevor ein Signal kommt, dass genug Bandbreite vorhanden ist,
07:29
for it to travel on.
176
449315
2729
um weitergeleitet zu werden.
07:32
In the early days of the Internet,
177
452044
1441
Zur Anfangszeit des Internets,
07:33
when operating costs were really high
178
453485
2274
als die Betriebskosten sehr hoch waren
07:35
and it was really important not to lose any data,
179
455759
3227
und es sehr wichtig war, keine Daten zu verlieren,
07:38
then the system was set up for interactions
180
458986
2157
war das System auf Interaktion ausgerichtet,
07:41
to activate the flow of data.
181
461143
3062
um den Datenfluss zu aktivieren.
07:44
It's interesting that the ants are using an algorithm
182
464205
2385
Interessanterweise verwenden Ameisen einen Algorithmus,
07:46
that's so similar to the one that we recently invented,
183
466590
3896
der jenem sehr ähnelt, den wir kürzlich erfunden haben,
07:50
but this is only one of a handful of ant algorithms
184
470486
2953
aber das ist nur einer von einer Handvoll Ameisenalgorithmen,
07:53
that we know about,
185
473439
1419
die wir kennen,
07:54
and ants have had 130 million years
186
474858
3193
und Ameisen hatten 130 Millionen Jahre Zeit,
07:58
to evolve a lot of good ones,
187
478051
2026
viele gute zu entwickeln.
08:00
and I think it's very likely
188
480077
1506
Es ist sehr wahrscheinlich,
08:01
that some of the other 12,000 species
189
481583
2557
dass einige der anderen 12 000 Arten
08:04
are going to have interesting algorithms
190
484140
2697
interessante Algorithmen für
08:06
for data networks
191
486837
1024
Datennetzwerke haben,
08:07
that we haven't even thought of yet.
192
487861
2697
an die wir noch nicht einmal gedacht haben.
08:10
So what happens when operating costs are low?
193
490558
3085
Was aber passiert, wenn die Betriebskosten niedrig sind?
08:13
Operating costs are low in the tropics,
194
493643
1787
In den Tropen ist es
08:15
because it's very humid, and it's easy for the ants
195
495430
2096
sehr feucht und einfach
08:17
to be outside walking around.
196
497526
2824
für die Ameisen, draußen herumzulaufen.
08:20
But the ants are so abundant
197
500350
1653
Aber in den Tropen sind Ameisen
08:22
and diverse in the tropics
198
502003
1818
so häufig und vielfältig,
08:23
that there's a lot of competition.
199
503821
2598
dass es viel Wettbewerb gibt.
08:26
Whatever resource one species is using,
200
506419
1952
Nutzt eine Art eine Ressource,
08:28
another species is likely to be using that
201
508371
3172
wird wahrscheinlich eine andere Art diese Ressource
08:31
at the same time.
202
511543
2379
zur gleichen Zeit nutzen.
08:33
So in this environment, interactions are used
203
513922
2608
In dieser Umgebung werden Interaktionen
08:36
in the opposite way.
204
516530
1945
umgekehrt eingesetzt.
08:38
The system keeps going
205
518475
1395
Das System läuft,
08:39
unless something negative happens,
206
519870
1554
bis etwas Negatives geschieht.
08:41
and one species that I study makes circuits
207
521424
2167
Eine Art, die ich erforsche, macht Kreise
08:43
in the trees of foraging ants
208
523591
2159
auf den Bäumen Futter suchender Ameisen,
08:45
going from the nest to a food source and back,
209
525750
2981
vom Nest zu einer Futterquelle und zurück,
08:48
just round and round,
210
528731
1329
immer im Kreis,
08:50
unless something negative happens,
211
530060
1442
bis etwas Negatives geschieht,
08:51
like an interaction
212
531502
1609
wie eine Interaktion
08:53
with ants of another species.
213
533111
2739
mit Ameisen einer anderen Art.
08:55
So here's an example of ant security.
214
535850
2937
Hier ist ein Beispiel von Ameisensicherheit.
08:58
In the middle, there's an ant
215
538787
1858
In der Mitte ist eine Ameise,
09:00
plugging the nest entrance with its head
216
540645
2463
die den Eingang mit ihrem Kopf blockiert,
09:03
in response to interactions with another species.
217
543108
2993
als Reaktion auf Interaktionen mit anderen Arten.
09:06
Those are the little ones running around
218
546101
1659
Das sind die kleinen,
09:07
with their abdomens up in the air.
219
547760
2751
die mit erhobenen Hinterleibern herumlaufen.
09:10
But as soon as the threat is passed,
220
550511
2046
Aber sobald die Gefahr vorüber ist,
09:12
the entrance is open again,
221
552557
2755
ist der Eingang wieder offen.
09:15
and maybe there are situations
222
555312
1790
Vielleicht gibt es Situationen
in der Computersicherheit,
09:17
in computer security
223
557102
1089
09:18
where operating costs are low enough
224
558191
2206
in denen die Betriebskosten niedrig genug sind,
09:20
that we could just block access temporarily
225
560397
3375
sodass wir den Zugang vorübergehend blockieren könnten,
09:23
in response to an immediate threat,
226
563772
2193
um auf eine unmittelbare Gefahr zu reagieren,
09:25
and then open it again,
227
565965
2026
und ihn dann wieder öffnen,
09:27
instead of trying to build
228
567991
1269
statt es mit dem Aufbau
09:29
a permanent firewall or fortress.
229
569260
3980
einer dauerhaften Firewall oder Festung zu versuchen.
09:33
So another environmental challenge
230
573240
1940
Eine andere Herausforderung der Umwelt,
09:35
that all systems have to deal with
231
575180
1695
die alle Systeme betrifft,
09:36
is resources, finding and collecting them.
232
576875
5452
ist das Finden und Sammeln von Ressourcen.
09:42
And to do this, ants solve the problem
233
582327
1673
Dazu lösen Ameisen das Problem
09:44
of collective search,
234
584000
1258
der kollektiven Suche,
09:45
and this is a problem that's of great interest
235
585258
1576
und dieses Problem ist im Bereich
09:46
right now in robotics,
236
586834
1484
Robotik gerade hochaktuell.
09:48
because we've understood that,
237
588318
1732
Wir haben Folgendes gelernt:
09:50
rather than sending a single,
238
590050
1614
Anstatt einen einzelnen,
09:51
sophisticated, expensive robot out
239
591664
3495
komplexen, teuren Roboter einzusetzen,
09:55
to explore another planet
240
595159
1417
um andere Planeten zu erforschen
09:56
or to search a burning building,
241
596576
2567
oder ein brennendes Gebäude abzusuchen,
09:59
that instead, it may be more effective
242
599143
2600
ist es vielleicht besser,
10:01
to get a group of cheaper robots
243
601743
4377
eine Gruppe billigerer Roboter dazu zu bringen,
10:06
exchanging only minimal information,
244
606120
2545
nur minimale Informationen auszutauschen --
10:08
and that's the way that ants do it.
245
608665
2799
und so machen es Ameisen.
10:11
So the invasive Argentine ant
246
611464
1765
Die invasive Argentinische Ameise
10:13
makes expandable search networks.
247
613229
2330
formt erweiterbare Suchnetzwerke.
10:15
They're good at dealing with the main problem
248
615559
2273
Sie sind gut im Umgang mit dem Hauptproblem
10:17
of collective search,
249
617832
1331
der kollektiven Suche,
10:19
which is the trade-off between
250
619163
2566
nämlich dem Kompromiss zwischen
10:21
searching very thoroughly
251
621729
1336
einer sehr genauen Suche
10:23
and covering a lot of ground.
252
623065
1997
und dem Absuchen von großen Gebieten.
10:25
And what they do is,
253
625062
895
10:25
when there are many ants in a small space,
254
625957
2387
Sie tun Folgendes:
Wenn viele Ameisen auf engem Raum sind,
10:28
then each one can search very thoroughly
255
628344
2213
kann jede von ihnen sehr genau suchen,
10:30
because there will be another ant nearby
256
630557
1624
weil daneben eine andere ist,
10:32
searching over there,
257
632181
1357
die weiter drüben sucht.
10:33
but when there are a few ants
258
633538
1647
Aber wenn wenige Ameisen
10:35
in a large space,
259
635185
2055
auf großem Raum sind,
10:37
then they need to stretch out their paths
260
637240
2414
müssen sie ihre Wege ausweiten,
10:39
to cover more ground.
261
639654
1803
um ein größeres Gebiet abzudecken.
10:41
I think they use interactions to assess density,
262
641457
2954
Ich denke, dass sie durch Interaktion die Dichte abschätzen,
10:44
so when they're really crowded,
263
644411
1229
wenn es also eng ist,
10:45
they meet more often,
264
645640
1102
treffen sie sich öfter
10:46
and they search more thoroughly.
265
646742
2465
und suchen gründlicher.
10:49
Different ant species must use different algorithms,
266
649207
3400
Ameisenarten müssen unterschiedliche Algorithmen einsetzen,
10:52
because they've evolved to deal with
267
652607
2522
da sie im Laufe der Evolution
mit unterschiedlichen Ressourcen umgehen mussten.
10:55
different resources,
268
655129
1671
10:56
and it could be really useful to know about this,
269
656800
2559
Dieses Wissen könnte sehr nützlich sein,
10:59
and so we recently asked ants
270
659359
1642
und deshalb ließen wir vor Kurzem
11:01
to solve the collective search problem
271
661001
2450
Ameisen das Problem der kollektiven Suche
11:03
in the extreme environment
272
663451
1368
im extremen Umfeld
11:04
of microgravity
273
664819
1558
der Mikroschwerkraft
11:06
in the International Space Station.
274
666377
1976
in der Internationalen Raumstation lösen.
11:08
When I first saw this picture, I thought,
275
668353
1545
Zuerst dachte ich bei dem Bild:
11:09
Oh no, they've mounted the habitat vertically,
276
669898
2857
"Oh nein, sie bewegen sich vertikal in ihrem Lebensraum",
11:12
but then I realized that, of course, it doesn't matter.
277
672755
2618
aber dann merkte ich, dass es ja nichts macht.
11:15
So the idea here is that the ants
278
675373
2637
Die Idee dahinter ist, dass Ameisen
11:18
are working so hard to hang on
279
678010
1970
sich so anstrengen, sich an der Wand
11:19
to the wall or the floor or whatever you call it
280
679980
3057
oder dem Boden oder anderen Stellen festzuhalten,
11:23
that they're less likely to interact,
281
683037
3009
dass sie mit geringerer Wahrscheinlichkeit interagieren.
11:26
and so the relationship between
282
686046
1244
Das Verhältnis davon,
11:27
how crowded they are and how often they meet
283
687290
2120
wie eng es ist und wie oft sie sich treffen,
11:29
would be messed up.
284
689410
1725
wird durcheinandergebracht.
11:31
We're still analyzing the data.
285
691135
1395
Die Datenanalyse läuft noch.
11:32
I don't have the results yet.
286
692530
1964
Ich habe noch keine Ergebnisse.
11:34
But it would be interesting to know
287
694494
1694
Aber es wäre interessant zu wissen,
11:36
how other species solve this problem
288
696188
2459
wie andere Arten dieses Problem
11:38
in different environments on Earth,
289
698647
2564
in unterschiedlichen Umgebungen der Erde lösen.
11:41
and so we're setting up a program
290
701211
1266
Wir starten gerade ein Programm,
11:42
to encourage kids around the world
291
702477
2160
um Kinder weltweit dazu zu bringen,
11:44
to try this experiment with different species.
292
704637
2536
das Experiment mit verschiedenen Arten zu versuchen.
11:47
It's very simple.
293
707173
1767
Es ist ganz einfach.
11:48
It can be done with cheap materials.
294
708940
2090
Es reicht billiges Material.
11:51
And that way, we could make a global map
295
711030
2833
Und so hätten wir eine globale Karte
11:53
of ant collective search algorithms.
296
713863
3347
von Ameisenalgorithmen zur kollektiven Suche.
11:57
And I think it's pretty likely that the invasive species,
297
717210
2483
Ich halte es für wahrscheinlich, dass invasive Arten,
11:59
the ones that come into our buildings,
298
719693
2149
jene, die in unsere Gebäude kommen,
12:01
are going to be really good at this,
299
721842
1742
darin sehr gut sind,
12:03
because they're in your kitchen
300
723584
1848
denn sie sind in Ihrer Küche,
12:05
because they're really good at finding food and water.
301
725432
3907
weil sie sehr gut im Finden von Futter und Wasser sind.
12:09
So the most familiar resource for ants
302
729339
3265
Die bekannteste Ressource für Ameisen
12:12
is a picnic,
303
732604
1315
ist ein Picknick,
12:13
and this is a clustered resource.
304
733919
2145
und es ist eine gebündelte Ressource.
12:16
When there's one piece of fruit,
305
736064
999
Wo ein Obststück ist,
12:17
there's likely to be another piece of fruit nearby,
306
737063
2515
ist wahrscheinlich auch ein zweites daneben,
12:19
and the ants that specialize on clustered resources
307
739578
3432
und Ameisen, die sich auf gebündelte Ressourcen spezialisieren,
12:23
use interactions for recruitment.
308
743010
1942
nutzen Interaktionen zur Rekrutierung.
12:24
So when one ant meets another,
309
744952
1277
Stößt eine Ameise auf
12:26
or when it meets a chemical deposited
310
746229
1625
eine andere, oder eine Chemikalie,
12:27
on the ground by another,
311
747854
1736
die eine andere dort hinterlassen hat,
12:29
then it changes direction to follow
312
749590
1833
ändert sie die Richtung,
12:31
in the direction of the interaction,
313
751423
1573
um der Interaktionsrichtung zu folgen,
12:32
and that's how you get the trail of ants
314
752996
1977
und so kommt es zu Ameisenstraßen
12:34
sharing your picnic.
315
754973
1413
bei Ihrem Picknick.
12:36
Now this is a place where I think we might be able
316
756386
1695
Ich denke, hier können wir
12:38
to learn something from ants about cancer.
317
758081
3741
von Ameisen vielleicht etwas über Krebs lernen.
12:41
I mean, first, it's obvious that we could do a lot
318
761822
1981
Es ist offensichtlich, dass wir viel tun könnten,
12:43
to prevent cancer
319
763803
1610
um Krebs zu verhindern,
12:45
by not allowing people to spread around
320
765413
2577
indem wir es verbieten, Gifte zu verbreiten
12:47
or sell the toxins that promote
321
767990
1944
oder zu verkaufen, die die Entstehung
12:49
the evolution of cancer in our bodies,
322
769934
2780
von Krebs in unseren Körpern fördern.
12:52
but I don't think the ants can help us much with this
323
772714
2346
Aber dabei können uns Ameisen nicht viel helfen,
12:55
because ants never poison their own colonies.
324
775060
3358
da sie nie ihre eigenen Kolonien vergiften.
12:58
But we might be able to learn something from ants
325
778418
1332
Aber wir können vielleicht
12:59
about treating cancer.
326
779750
1763
von ihnen etwas über Heilung lernen.
13:01
There are many different kinds of cancer.
327
781513
2225
Es gibt viele verschiedene Arten von Krebs.
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Each one originates in a particular part of the body,
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2978
Jede entsteht in einem bestimmten Körperteil,
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and then some kinds of cancer will spread
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786716
2966
und dann breiten sich einige Arten aus
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or metastasize to particular other tissues
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789682
2830
oder metastasieren auf anderes Gewebe,
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where they must be getting resources that they need.
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wo sie die Ressourcen bekommen müssen, die sie brauchen.
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So if you think from the perspective
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795392
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Stellen Sie sich metastatische Krebszellen
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of early metastatic cancer cells
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im Frühstadium vor,
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as they're out searching around
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die auf der Suche
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for the resources that they need,
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2317
nach Ressourcen sind, die sie brauchen.
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if those resources are clustered,
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803090
1983
Wenn diese Ressourcen gebündelt sind,
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they're likely to use interactions for recruitment,
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805073
3013
nutzen sie wahrscheinlich Interaktionen zur Rekrutierung.
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and if we can figure out how cancer cells are recruiting,
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Wenn wir herausfinden können, wie Krebszellen andere rekrutieren,
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then maybe we could set traps
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2347
dann könnten wir vielleicht Fallen aufstellen,
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to catch them before they become established.
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um sie einzufangen, bevor sie sich niederlassen.
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So ants are using interactions in different ways
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Ameisen interagieren also auf unterschiedliche Weise
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in a huge variety of environments,
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2602
in den vielfältigsten Umgebungen,
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and we could learn from this
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und wir können daraus etwas
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about other systems that operate
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1777
über andere Systeme lernen,
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without central control.
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die ohne zentrale Kontrolle funktionieren.
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Using only simple interactions,
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1979
Nur durch einfache Interaktionen
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ant colonies have been performing
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vollbrachten Ameisenkolonien
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amazing feats for more than 130 million years.
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über 130 Millionen Jahre großartige Leistungen.
13:56
We have a lot to learn from them.
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836754
2140
Wir können viel von ihnen lernen.
13:58
Thank you.
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838894
2738
Vielen Dank.
14:01
(Applause)
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841632
2733
(Applaus)
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