Nicolas Perony: Puppies! Now that I've got your attention, complexity theory

Nicolas Perony: ¡Perritos! Ahora que tengo tu atención, teoría de la complejidad

Traductor: mariana vergnano Revisor: Daniel Sainz

Science,

Ciencia.

science has allowed us to know so much

La ciencia nos ha permitido conocer mucho

about the far reaches of the universe,

los confines del universo,

which is at the same time tremendously important

lo que es a la vez enormemente importante

and extremely remote,

y extremadamente remoto.

and yet much, much closer,

Sin embargo, más cerca,

much more directly related to us,

mucho más directamente relacionado con nosotros,

there are many things we don't really understand.

hay muchas cosas que no entendemos del todo.

And one of them is the extraordinary

Y una de ellas es la extraordinaria

social complexity of the animals around us,

complejidad social de los animales que nos rodean

and today I want to tell you a few stories

y hoy quiero contarles algunas historias

of animal complexity.

de la complejidad animal.

But first, what do we call complexity?

Pero antes, ¿a qué llamamos complejidad?

What is complex?

¿Qué es complejo?

Well, complex is not complicated.

Bueno, complejo no es complicado.

Something complicated comprises many small parts,

Algo complicado comprende muchas piezas pequeñas,

all different, and each of them

todas diferentes, y cada una

has its own precise role in the machinery.

tiene su papel preciso en la maquinaria.

On the opposite, a complex system

Por el contrario, un sistema complejo

is made of many, many similar parts,

está hecho de muchas, muchas partes similares

and it is their interaction

y es su interacción

that produces a globally coherent behavior.

la que produce un comportamiento globalmente coherente.

Complex systems have many interacting parts

Los sistemas complejos tienen muchas partes que interactúan

which behave according to simple, individual rules,

que se comportan según reglas simples, individuales

and this results in emergent properties.

y esto genera propiedades emergentes.

The behavior of the system as a whole

El comportamiento del sistema como un todo

cannot be predicted

no puede deducirse

from the individual rules only.

solo de las reglas individuales.

As Aristotle wrote,

Como escribió Aristóteles:

the whole is greater than the sum of its parts.

"el todo es más que la suma de las partes".

But from Aristotle, let's move onto

Pero vayamos de Aristóteles,

a more concrete example of complex systems.

a un ejemplo más concreto de sistemas complejos.

These are Scottish terriers.

Los terriers escoceses.

In the beginning, the system is disorganized.

Al principio, el sistema está desorganizado.

Then comes a perturbation: milk.

Luego viene una perturbación: la leche.

Every individual starts pushing in one direction

Cada individuo empieza a empujar en una dirección

and this is what happens.

y esto es lo que sucede.

The pinwheel is an emergent property

El molinete es una propiedad emergente

of the interactions between puppies

de las interacciones entre los cachorros

whose only rule is to try to keep access to the milk

cuya única regla es tratar de mantener el acceso a la leche

and therefore to push in a random direction.

y, por lo tanto, empujar en una dirección aleatoria.

So it's all about finding the simple rules

Así que solo se trata de encontrar las reglas simples

from which complexity emerges.

desde las que emerge la complejidad.

I call this simplifying complexity,

Yo llamo a esto complejidad simplificada

and it's what we do at the chair of systems design

y es lo que hacemos en la cátedra de diseño de sistemas

at ETH Zurich.

en la ETH Zúrich.

We collect data on animal populations,

Recopilamos datos sobre las poblaciones animales,

analyze complex patterns, try to explain them.

analizamos los patrones complejos, y tratamos de explicarlos.

It requires physicists who work with biologists,

Requiere que los físicos trabajen con los biólogos,

with mathematicians and computer scientists,

con los matemáticos y con científicos de la computación,

and it is their interaction that produces

y es su interacción la que produce

cross-boundary competence

la capacidad transfronteriza

to solve these problems.

para resolver estos problemas.

So again, the whole is greater

Así que de nuevo, el todo es más que la suma de las partes.

than the sum of the parts.

In a way, collaboration

En cierto modo, la colaboración

is another example of a complex system.

es otro ejemplo de sistema complejo.

And you may be asking yourself

Y posiblemente te estés preguntando

which side I'm on, biology or physics?

si estoy del lado de la bilogía o de la física.

In fact, it's a little different,

De hecho, es algo diferente,

and to explain, I need to tell you

y para explicarlo, necesito contarles

a short story about myself.

una pequeña historia sobre mí.

When I was a child,

Cuando era chico,

I loved to build stuff, to create complicated machines.

me encantaba construir cosas, crear máquinas complicadas.

So I set out to study electrical engineering

Así que me puse a estudiar ingeniería eléctrica

and robotics,

y robótica.

and my end-of-studies project

Mi proyecto final

was about building a robot called ER-1 --

era construir un robot llamado ER-1

it looked like this—

-- que se veía así --

that would collect information from its environment

que recopilaría información de su entorno

and proceed to follow a white line on the ground.

y procedería a seguir una línea blanca en el suelo.

It was very, very complicated,

Era muy, muy complicado,

but it worked beautifully in our test room,

pero funcionó magníficamente en nuestra habitación de prueba.

and on demo day, professors had assembled to grade the project.

El día de la demostración, los profesores aprobarían el proyecto.

So we took ER-1 to the evaluation room.

Llevamos el ER-1 a la habitación de evaluación.

It turned out, the light in that room

Resultó ser que la luz del lugar

was slightly different.

era un poquito diferente.

The robot's vision system got confused.

El sistema de visión del robot se confundió.

At the first bend in the line,

En la primera curva de la línea,

it left its course, and crashed into a wall.

abandonó su curso y se estrelló contra una pared.

We had spent weeks building it,

Nos había llevado semanas construirlo

and all it took to destroy it

y todo lo que tomó para destruirlo

was a subtle change in the color of the light

fue un cambio sutil en el color de la luz

in the room.

en la habitación.

That's when I realized that

Ahí fue cuando me di cuenta

the more complicated you make a machine,

de que cuanto más complicada haces una máquina,

the more likely that it will fail

más probable es que falle

due to something absolutely unexpected.

debido a algo absolutamente inesperado.

And I decided that, in fact,

Y decidí que, de hecho,

I didn't really want to create complicated stuff.

no quería crear cosas complicadas.

I wanted to understand complexity,

Quería entender la complejidad,

the complexity of the world around us

la complejidad del mundo que nos rodea

and especially in the animal kingdom.

y especialmente en el reino animal.

Which brings us to bats.

Lo que nos lleva a los murciélagos.

Bechstein's bats are a common species of European bats.

Los murciélagos Bechstein son una especie común de murciélagos europeos.

They are very social animals.

Son animales muy sociales.

Mostly they roost, or sleep, together.

La mayoría de ellos se posan o duermen juntos.

And they live in maternity colonies,

Y viven en colonias de maternidad,

which means that every spring,

lo que significa que cada primavera,

the females meet after the winter hibernation,

las hembras se reúnen después de la hibernación de invierno

and they stay together for about six months

y permanecen juntas durante unos 6 meses

to rear their young,

para criar a sus hijos.

and they all carry a very small chip,

Todas ellas llevan un chip muy pequeño,

which means that every time one of them

por lo que cada vez que una de ellas

enters one of these specially equipped bat boxes,

entra en una de estas cajas especialmente equipadas para murciélagos,

we know where she is,

sabemos dónde está,

and more importantly,

y lo más importante,

we know with whom she is.

sabemos con quién está.

So I study roosting associations in bats,

Estudio las asociaciones para descansar en los murciélagos,

and this is what it looks like.

y así se ve.

During the day, the bats roost

De día, los murciélagos se posan

in a number of sub-groups in different boxes.

en subgrupos en diferentes cajas.

It could be that on one day,

Podría ser que un día,

the colony is split between two boxes,

la colonia se divida entre 2 cajas,

but on another day,

pero otro día

it could be together in a single box,

podrían estar juntos en una sola caja

or split between three or more boxes,

o dividirse en 3 o más cajas,

and that all seems rather erratic, really.

y todo eso parece más bien errático,

It's called fission-fusion dynamics,

Se llama dinámica de la fisión-fusión

the property for an animal group

a la propiedad de un grupo de animales

of regularly splitting and merging

de dividirse y fusionarse regularmente

into different subgroups.

en diferentes subgrupos.

So what we do is take all these data

Lo que hacemos es tomar todos estos datos

from all these different days

de todos estos días

and pool them together

y juntarlos todos

to extract a long-term association pattern

para extraer un patrón de asociación a largo plazo

by applying techniques with network analysis

mediante la aplicación de técnicas de análisis de redes

to get a complete picture

para obtener una imagen completa

of the social structure of the colony.

de la estructura social de la colonia.

Okay? So that's what this picture looks like.

¿De acuerdo? Así queda la imagen.

In this network, all the circles

En esta red, todos los círculos

are nodes, individual bats,

son nodos, murciélagos individuales,

and the lines between them

y las líneas entre ellos

are social bonds, associations between individuals.

son los lazos sociales, las asociaciones entre individuos.

It turns out this is a very interesting picture.

Resulta que esta es una figura muy interesante.

This bat colony is organized

Esta colonia de murciélagos está organizada

in two different communities

en 2 diferentes comunidades

which cannot be predicted

que no pueden predecirse

from the daily fission-fusion dynamics.

a partir de la dinámica de fisión-fusión diaria.

We call them cryptic social units.

Los llamamos unidades sociales crípticas.

Even more interesting, in fact:

Es aún más interesante, de hecho:

Every year, around October,

Cada año, para octubre,

the colony splits up,

la colonia se divide

and all bats hibernate separately,

y todos los murciélagos hibernan por separado.

but year after year,

Pero año tras año,

when the bats come together again in the spring,

cuando los murciélagos se reúnen de nuevo en la primavera,

the communities stay the same.

las comunidades se mantienen igual.

So these bats remember their friends

Así que estos murciélagos recuerdan a sus amigos

for a really long time.

por un tiempo muy largo.

With a brain the size of a peanut,

Con un cerebro del tamaño de un maní,

they maintain individualized,

mantienen vínculos sociales,

long-term social bonds,

individualizados a largo plazo.

We didn't know that was possible.

No sabíamos que eso era posible.

We knew that primates

Sabíamos que los primates,

and elephants and dolphins could do that,

los elefantes y los delfines podían hacer eso,

but compared to bats, they have huge brains.

pero en comparación con los murciélagos, tienen grandes cerebros.

So how could it be

Así que, ¿cómo puede ser

that the bats maintain this complex,

que los murciélagos mantengan esta compleja

stable social structure

estructura social estable

with such limited cognitive abilities?

con tan limitadas capacidades cognitivas?

And this is where complexity brings an answer.

Y aquí es donde la complejidad nos da una respuesta.

To understand this system,

Para entender este sistema,

we built a computer model of roosting,

hemos construido un modelo informático de dormidero,

based on simple, individual rules,

basado en reglas simples, individuales,

and simulated thousands and thousands of days

que simulan miles y miles de días

in the virtual bat colony.

en la colonia virtual de murciélagos.

It's a mathematical model,

Es un modelo matemático,

but it's not complicated.

pero no es complicado.

What the model told us is that, in a nutshell,

Lo que ese modelo nos dijo es que, en pocas palabras,

each bat knows a few other colony members

cada murciélago reconoce a algunos de los otros miembros de la colonia

as her friends, and is just slightly more likely

como sus amigos y es un poco más probable

to roost in a box with them.

que descanse en una caja con ellos.

Simple, individual rules.

Simples reglas individuales.

This is all it takes to explain

Esto es todo lo que se necesita para explicar

the social complexity of these bats.

la complejidad social de estos murciélagos.

But it gets better.

Pero se pone mejor.

Between 2010 and 2011,

Entre 2010 y 2011,

the colony lost more than two thirds of its members,

la colonia perdió más de dos tercios de sus miembros,

probably due to the very cold winter.

probablemente debido a un invierno muy frío.

The next spring, it didn't form two communities

La siguiente primavera, no se formaron dos comunidades

like every year,

como cada año,

which may have led the whole colony to die

lo que podría haber hecho que toda la colonia muera

because it had become too small.

porque se había vuelto pequeña.

Instead, it formed a single, cohesive social unit,

En cambio, se formó una sola unidad social cohesionada,

which allowed the colony to survive that season

que permitió que la colonia sobreviva esa temporada

and thrive again in the next two years.

y vuelva a crecer en los dos años siguientes.

What we know is that the bats

Lo que sabemos es que los murciélagos

are not aware that their colony is doing this.

no son conscientes de que su colonia está haciendo esto.

All they do is follow simple association rules,

Lo que hacen es aplicar unas simples reglas de asociación

and from this simplicity

y de esta simplicidad

emerges social complexity

emerge la complejidad social

which allows the colony to be resilient

que permite a la colonia recuperarse

against dramatic changes in the population structure.

de los profundos cambios en la estructura de la población.

And I find this incredible.

Y me parece increíble.

Now I want to tell you another story,

Ahora quiero contarles otra historia,

but for this we have to travel from Europe

pero tendremos que viajar desde Europa

to the Kalahari Desert in South Africa.

al desierto de Kalahari en Sudáfrica.

This is where meerkats live.

Aquí es donde viven las suricatas.

I'm sure you know meerkats.

Estoy seguro de que conocen a las suricatas.

They're fascinating creatures.

Son criaturas fascinantes.

They live in groups with a very strict social hierarchy.

Viven en grupos con una jerarquía social muy estricta.

There is one dominant pair,

Hay una pareja dominante

and many subordinates,

y muchos subordinados.

some acting as sentinels,

Algunos hacen de centinelas,

some acting as babysitters,

algunos de niñeras,

some teaching pups, and so on.

algunos enseñan a los cachorros, y así sucesivamente.

What we do is put very small GPS collars

Lo que hicimos fue poner unos collares GPS muy pequeños

on these animals

en estos animales

to study how they move together,

para estudiar cómo se mueven juntos

and what this has to do with their social structure.

y qué relación guarda esto con su estructura social.

And there's a very interesting example

Y hay un ejemplo muy interesante

of collective movement in meerkats.

del movimiento colectivo de las suricatas.

In the middle of the reserve which they live in

En el medio de la reserva en la que viven

lies a road.

hay una ruta.

On this road there are cars, so it's dangerous.

En esta ruta hay coches, por lo que es peligroso.

But the meerkats have to cross it

Las suricatas tienen que cruzarla para

to get from one feeding place to another.

ir de un lugar de alimentación a otro.

So we asked, how exactly do they do this?

Así que nos preguntamos, ¿exactamente cómo hacen esto?

We found that the dominant female

Descubrimos que la hembra dominante

is mostly the one who leads the group to the road,

es generalmente la única que guía al grupo a la ruta,

but when it comes to crossing it, crossing the road,

pero al momento de cruzarla,

she gives way to the subordinates,

deja pasar a los subordinados,

a manner of saying,

como diciendo,

"Go ahead, tell me if it's safe."

"Adelante, díganme si es seguro".

What I didn't know, in fact,

Lo que yo no sabía

was what rules in their behavior the meerkats follow

era qué reglas de comportamiento seguían las suricatas

for this change at the edge of the group to happen

para que este cambio tenga lugar

and if simple rules were sufficient to explain it.

y si podía explicarse con reglas simples.

So I built a model, a model of simulated meerkats

Entonces, construí un modelo, un modelo de simulación de suricatas

crossing a simulated road.

cruzando una ruta simulada.

It's a simplistic model.

Es un modelo simplista.

Moving meerkats are like random particles

Las suricatas en movimiento son como partículas aleatorias

whose unique rule is one of alignment.

cuya única regla es la de alineación.

They simply move together.

Simplemente se mueven juntas.

When these particles get to the road,

Cuando estas partículas llegan a la ruta,

they sense some kind of obstacle,

sienten algún tipo de obstáculo

and they bounce against it.

y rebotan contra él.

The only difference

La única diferencia

between the dominant female, here in red,

entre la hembra dominante, aquí en rojo,

and the other individuals,

y los otros individuos,

is that for her, the height of the obstacle,

es que para ella la altura del obstáculo,

which is in fact the risk perceived from the road,

que es, de hecho, el riesgo percibido de la carretera,

is just slightly higher,

es sólo ligeramente superior

and this tiny difference

y esta pequeña diferencia

in the individual's rule of movement

en la regla del movimiento individual

is sufficient to explain what we observe,

es suficiente para explicar lo que observamos:

that the dominant female

que la hembra dominante

leads her group to the road

lleva a su grupo a la carretera

and then gives way to the others

y luego les da paso a los otros

for them to cross first.

para que crucen primero.

George Box, who was an English statistician,

George Box, que fue un estadístico inglés,

once wrote, "All models are false,

una vez escribió: "Todos los modelos son falsos,

but some models are useful."

pero algunos modelos son útiles".

And in fact, this model is obviously false,

Por lo tanto, este modelo es obviamente falso,

because in reality, meerkats are anything but random particles.

porque en la realidad las suricatas son cualquier cosa menos partículas aleatorias.

But it's also useful,

Pero también es útil,

because it tells us that extreme simplicity

porque nos dice que la extrema simplicidad

in movement rules at the individual level

de las reglas del movimiento a nivel individual

can result in a great deal of complexity

puede generar una enorme complejidad

at the level of the group.

en el nivel del grupo.

So again, that's simplifying complexity.

Así que de nuevo, eso es simplificar la complejidad.

I would like to conclude

Me gustaría concluir

on what this means for the whole species.

con lo que esto significa para toda la especie.

When the dominant female

Cuando la hembra dominante

gives way to a subordinate,

da paso a un subordinado,

it's not out of courtesy.

no es por cortesía.

In fact, the dominant female

De hecho, la hembra dominante

is extremely important for the cohesion of the group.

es extremadamente importante para la cohesión del grupo.

If she dies on the road, the whole group is at risk.

Si ella muere en el camino, todo el grupo está en riesgo.

So this behavior of risk avoidance

Este comportamiento de evitación de riesgos

is a very old evolutionary response.

es una respuesta evolutiva muy antigua.

These meerkats are replicating an evolved tactic

Estas suricatas están replicando una táctica evolutiva

that is thousands of generations old,

que tiene miles de generaciones de antigüedad,

and they're adapting it to a modern risk,

y se están adaptando a un riesgo moderno,

in this case a road built by humans.

en este caso una ruta construida por los seres humanos.

They adapt very simple rules,

Adaptan reglas muy simples

and the resulting complex behavior

y el comportamiento complejo resultante

allows them to resist human encroachment

les permite resistir la invasión humana

into their natural habitat.

a su hábitat natural.

In the end,

Al final,

pueden ser los murciélagos que cambian su estructura social

it may be bats which change their social structure

in response to a population crash,

en respuesta a descenso de la población,

or it may be meerkats

o pueden ser suricatas

who show a novel adaptation to a human road,

que muestran una original adaptación frente a una ruta humana,

or it may be another species.

o puede ser otra especie.

My message here -- and it's not a complicated one,

Mi mensaje -- y no es uno complejo,

but a simple one of wonder and hope --

sino uno sencillo de asombro y esperanza --

my message here is that animals

mi mensaje es que los animales

show extraordinary social complexity,

muestran una extraordinaria complejidad social,

and this allows them to adapt

y esto les permite adaptarse

and respond to changes in their environment.

y responder a los cambios en su entorno.

In three words, in the animal kingdom,

Resumiendo, en el reino animal,

simplicity leads to complexity

la simplicidad conduce a la complejidad

which leads to resilience.

lo que conduce a la capacidad de recuperación.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)

Dania Gerhardt: Thank you very much, Nicolas,

for this great start. Little bit nervous?

Nicolas Perony: I'm okay, thanks.

DG: Okay, great. I'm sure a lot of people in the audience

somehow tried to make associations

between the animals you were talking about --

the bats, meerkats -- and humans.

You brought some examples:

The females are the social ones,

the females are the dominant ones,

I'm not sure who thinks how.

But is it okay to do these associations?

Are there stereotypes you can confirm in this regard

that can be valid across all species?

NP: Well, I would say there are also

counter-examples to these stereotypes.

For examples, in sea horses or in koalas, in fact,

it is the males who take care of the young always.

And the lesson is that it's often difficult,

and sometimes even a bit dangerous,

to draw parallels between humans and animals.

So that's it.

DG: Okay. Thank you very much for this great start.

Thank you, Nicolas Perony.