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

Fordító: Peter Halasi Lektor: Sándor Nagy

Science,

A tudomány,

science has allowed us to know so much

igen, a tudomány tette lehetővé számunkra, hogy annyi mindent megtudjunk

about the far reaches of the universe,

a világegyetem távoli zugairól --

which is at the same time tremendously important

elképesztően fontos dolgokat, ám

and extremely remote,

tőlünk idegeneket;

and yet much, much closer,

holott a sokkal, de sokkal közelebbi,

much more directly related to us,

a bennünket közvetlenül érintő

there are many things we don't really understand.

dolgok nagy részét sem értjük igazán.

And one of them is the extraordinary

Az egyik ilyen, az a rendkívüli komplexitás,

social complexity of the animals around us,

amely a körülöttünk élő állatok társas viselkedését jellemzi.

and today I want to tell you a few stories

Ma néhány történetet szeretnék elmesélni

of animal complexity.

az állatok komplexitásáról.

But first, what do we call complexity?

Először is tisztázzuk, mit nevezünk komplexitásnak.

What is complex?

Mi is az, hogy komplex?

Well, complex is not complicated.

Nos, a komplex nem azonos a komplikálttal.

Something complicated comprises many small parts,

Ha valami komplikált, az sok kis részből áll,

all different, and each of them

mindegyik más, és mindnek

has its own precise role in the machinery.

megvan a maga pontos szerepe a gépezetben.

On the opposite, a complex system

Ezzel ellentétben a komplex rendszer

is made of many, many similar parts,

sok-sok hasonló részből áll,

and it is their interaction

melyek kölcsönhatása

that produces a globally coherent behavior.

teljes körű koherens viselkedést eredményez.

Complex systems have many interacting parts

A komplex rendszerek sok egymásra ható részből állnak,

which behave according to simple, individual rules,

amelyek egyszerű, egyedi szabályok szerint viselkednek,

and this results in emergent properties.

és ezzel új tulajdonságok megjelenését eredményezik.

The behavior of the system as a whole

A rendszer egészének viselkedését

cannot be predicted

lehetetlen megjósolni

from the individual rules only.

csupán az egyedi szabályok alapján.

As Aristotle wrote,

Ahogy Arisztotelész írta,

the whole is greater than the sum of its parts.

az egész több, mint a részek összessége.

But from Aristotle, let's move onto

De hagyjuk Arisztotelészt, és nézzünk

a more concrete example of complex systems.

egy konkrétabb példát a komplex rendszerekre.

These are Scottish terriers.

Ezek itt skót terrierek.

In the beginning, the system is disorganized.

Kezdetben a rendszer szervezetlen.

Then comes a perturbation: milk.

Aztán jön a zavaró tényező: a tej.

Every individual starts pushing in one direction

Minden egyed elkezd egy irányba nyomulni,

and this is what happens.

aminek ez lesz a vége.

The pinwheel is an emergent property

A szélforgószerűség, mint új tulajdonság,

of the interactions between puppies

a kölykök közötti kölcsönhatás eredménye,

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

ahol egyetlen szabály van: próbálj a tej közelében maradni,

and therefore to push in a random direction.

lökdösődj tehát véletlenszerűen.

So it's all about finding the simple rules

Arról szól a dolog, hogy keressünk olyan egyszerű szabályokat,

from which complexity emerges.

amelyekből a komplexitás levezethető.

I call this simplifying complexity,

Úgy hívom ezt, hogy a komplexitás egyszerűsítése --

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

ezzel foglalkozunk mi, ökológiai rendszerkutatók,

at ETH Zurich.

a Zürichi Műszaki Egyetemen (ETH).

We collect data on animal populations,

Adatokat gyűjtünk az állatpopulációkról,

analyze complex patterns, try to explain them.

komplex mintákat elemzünk, és igyekszünk megmagyarázni őket.

It requires physicists who work with biologists,

Ehhez szükségünk van fizikusokra, biológusokra,

with mathematicians and computer scientists,

matematikusokra és informatikai szakemberekre,

and it is their interaction that produces

hogy együttműködésük létrehozza

cross-boundary competence

azt az interdiszciplináris kompetenciát,

to solve these problems.

ami a problémák megoldásához szükséges.

So again, the whole is greater

Megismétlem: az egész több, mint

than the sum of the parts.

a részek összege.

In a way, collaboration

Ha belegondolunk, az együttműködés

is another example of a complex system.

egy további példa a komplex rendszerre.

And you may be asking yourself

Önök most biztosan felteszik a kérdést,

which side I'm on, biology or physics?

hogy én vajon biológus vagyok-e, vagy fizikus.

In fact, it's a little different,

A dolog valójában ennél összetettebb.

and to explain, I need to tell you

Hogy elmagyarázzam, elmesélek

a short story about myself.

egy rövid történetet magamról.

When I was a child,

Gyerekkoromban

I loved to build stuff, to create complicated machines.

imádtam bütykölni és komplikált masinákat készíteni.

So I set out to study electrical engineering

Elhatároztam hát, hogy villamosmérnöki

and robotics,

és robottechnikai irányban tanulok tovább.

and my end-of-studies project

Így aztán a diplomafeladatom

was about building a robot called ER-1 --

egy ER-1 nevű robot építése lett --

it looked like this—

így nézett ki --,

that would collect information from its environment

melynek információt kellett gyűjtenie a környezetéből,

and proceed to follow a white line on the ground.

miközben egy fehér vonalat követett a talajon.

It was very, very complicated,

Nagyon, de nagyon komplikált volt,

but it worked beautifully in our test room,

de tökéletesen működött a tesztteremben.

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

A bemutató napján a tanárok összegyűltek, hogy osztályozzák a projektet.

So we took ER-1 to the evaluation room.

Ezért bevittük ER-1-t az értékelő terembe.

It turned out, the light in that room

Kiderült, hogy abban a teremben a fény

was slightly different.

egy kicsit más volt.

The robot's vision system got confused.

A robot vizuális rendszere összezavarodott.

At the first bend in the line,

A vonal első kanyarjában

it left its course, and crashed into a wall.

letért a pályáról és nekirohant a falnak.

We had spent weeks building it,

Heteket töltöttünk a robot összeállításával,

and all it took to destroy it

és csak annyi kellett a tönkre vágásához,

was a subtle change in the color of the light

hogy a fény színe egy csöppet megváltozzon

in the room.

a szobában.

That's when I realized that

Ez volt az a pillanat, amikor ráébredtem,

the more complicated you make a machine,

hogy minél bonyolultabbá teszel egy gépezetet,

the more likely that it will fail

annál nagyobb az esély rá, hogy csődöt mond

due to something absolutely unexpected.

egy teljesen váratlan okból.

And I decided that, in fact,

Akkor határoztam el igazából, hogy

I didn't really want to create complicated stuff.

nem akarok többé bonyolult dolgokat létrehozni.

I wanted to understand complexity,

Ehelyett a komplexitást akartam megérteni --

the complexity of the world around us

a körülöttünk lévő világ komplexitását,

and especially in the animal kingdom.

különösképpen az állatvilágban.

Which brings us to bats.

És ez el is vezet minket a denevérekhez.

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

A nagyfülű denevér egy Európában elterjedt fajta.

They are very social animals.

Kifejezetten társas állatok.

Mostly they roost, or sleep, together.

Általában együtt pihennek és alszanak.

And they live in maternity colonies,

Szülőkolóniákat alkotnak,

which means that every spring,

ami azt jelenti, hogy tavasszal,

the females meet after the winter hibernation,

amikor a nőstények a magányos téli álom után találkoznak,

and they stay together for about six months

együtt maradnak a következő hat hónapban,

to rear their young,

hogy felneveljék a kicsinyeiket.

and they all carry a very small chip,

Mindegyik kapott egy kis chipet.

which means that every time one of them

Ha tehát egy nőstény

enters one of these specially equipped bat boxes,

bemegy valamelyik speciálisan kialakított denevérkamrába,

we know where she is,

tudjuk hogy hol van,

and more importantly,

és ami ennél is fontosabb,

we know with whom she is.

azt is tudjuk hogy éppen kivel van.

So I study roosting associations in bats,

Tehát én a denevérek pihenési társulásait tanulmányozom.

and this is what it looks like.

Így néz ki a dolog.

During the day, the bats roost

Napközben a denevérek

in a number of sub-groups in different boxes.

alcsoportokat alkotva pihennek a különböző kamrákban.

It could be that on one day,

Van olyan nap,

the colony is split between two boxes,

hogy a kolónia két kamra közt oszlik meg,

but on another day,

és olyan is van,

it could be together in a single box,

hogy mind együtt vannak egyazon kamrában,

or split between three or more boxes,

vagy szétoszlanak három vagy több kamrára,

and that all seems rather erratic, really.

és így az egész felettébb kiszámíthatatlannak tűnik.

It's called fission-fusion dynamics,

Úgy hívják ezt, hogy hasadás-fúzió dinamika:

the property for an animal group

amikor az állatok egy csoportja

of regularly splitting and merging

rendszeresen különböző alcsoportokra

into different subgroups.

válik szét, majd újra egyesül.

So what we do is take all these data

Azt csináltuk, hogy fogtuk az összes adatot,

from all these different days

napról napra,

and pool them together

majd az adathalmazban

to extract a long-term association pattern

hosszú távú társulási mintákat kerestünk

by applying techniques with network analysis

a hálózatelemzés eszközeinek alkalmazásával,

to get a complete picture

hogy teljes képet kapjunk

of the social structure of the colony.

a kolónia társas szerkezetéről.

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

OK? Tehát ez az ábra ezt mutatja be.

In this network, all the circles

Ebben a hálóban minden egyes kör

are nodes, individual bats,

egy csomópontot, egy denevéregyedet jelöl,

and the lines between them

a köztük lévő vonalak pedig

are social bonds, associations between individuals.

az egyedek közötti társas kapcsolatokat mutatják.

It turns out this is a very interesting picture.

Ez az ábra nagyon érdekes dolgot tárt fel.

This bat colony is organized

A denevérkolónia

in two different communities

két elkülönült közösségből áll,

which cannot be predicted

amire nem lehetett következtetni

from the daily fission-fusion dynamics.

a napi hasadás-fúzió dinamikából.

We call them cryptic social units.

Úgy hívjuk az ilyent, hogy kriptoközösségi egység.

Even more interesting, in fact:

Még ennél is érdekesebb,

Every year, around October,

hogy minden évben, úgy október környékén,

the colony splits up,

a kolónia feloszlik,

and all bats hibernate separately,

és a denevérek külön-külön vonulnak téli álomra,

but year after year,

de évről évre,

when the bats come together again in the spring,

amikor tavasszal megint összejönnek,

the communities stay the same.

a közösségek azonosak maradnak.

So these bats remember their friends

Tehát ezek a denevérek

for a really long time.

sokáig emlékeznek a barátaikra.

With a brain the size of a peanut,

Mogyorónyi agyukkal

they maintain individualized,

képesek egyénített,

long-term social bonds,

hosszú távú közösségi kapcsolatok fenntartására.

We didn't know that was possible.

Eddig nem tudtuk, hogy ilyesmi létezhet.

We knew that primates

Azt tudtuk, hogy a főemlősök,

and elephants and dolphins could do that,

az elefántok és a delfinek képesek erre,

but compared to bats, they have huge brains.

de ezeknek sokkal nagyobb agyuk van, mint egy denevérnek.

So how could it be

Hogy lehet az,

that the bats maintain this complex,

hogy a denevérek fenn tudnak tartani egy ilyen komplex,

stable social structure

stabil közösségi struktúrát

with such limited cognitive abilities?

a maguk korlátozott kognitív képességével?

And this is where complexity brings an answer.

A válasz a komplexitásban rejlik.

To understand this system,

Hogy a rendszert megértsük,

we built a computer model of roosting,

egy számítógépes modellt készítettünk a pihenésükről,

based on simple, individual rules,

mely egyszerű, egyedi szabályokra épült,

and simulated thousands and thousands of days

mellyel aztán több ezer napnyi szimuláció készült

in the virtual bat colony.

a virtuális denevérkolóniában.

It's a mathematical model,

Ez egy matematikai modell,

but it's not complicated.

de nem bonyolult.

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

A lényege, dióhéjban, a következő:

each bat knows a few other colony members

minden denevérnek akad a kolóniában néhány

as her friends, and is just slightly more likely

barátja, és picivel valószínűbb,

to roost in a box with them.

hogy velük egy kamrában pihen.

Simple, individual rules.

Egyszerű, egyedi szabályok.

This is all it takes to explain

Ennyi kell ahhoz, hogy megmagyarázzuk

the social complexity of these bats.

a denevérközösség komplexitását.

But it gets better.

De most jön a java!

Between 2010 and 2011,

2010-ről 2011-re

the colony lost more than two thirds of its members,

a kolónia népessége több mint kétharmadával csökkent,

probably due to the very cold winter.

valószínűleg a kemény tél miatt.

The next spring, it didn't form two communities

2011 tavaszán már nem két közösséget alkottak,

like every year,

ahogy addig éveken át,

which may have led the whole colony to die

ami az egész kolónia kihalásához vezethetett volna

because it had become too small.

a túl kis egyedszám miatt.

Instead, it formed a single, cohesive social unit,

Ehelyett csak egyetlen, összetartó közösség jött létre,

which allowed the colony to survive that season

ami lehetővé tette a kolónia számára a szezon túlélését,

and thrive again in the next two years.

majd a rákövetkező két évben a további növekedést.

What we know is that the bats

Annyi biztos, hogy a denevérek

are not aware that their colony is doing this.

nincsenek tudatában annak, hogy a kolóniájuk így működik.

All they do is follow simple association rules,

Mindössze annyit tesznek, hogy egyszerű társulási szabályokat követnek,

and from this simplicity

és ebből az egyszerűségből

emerges social complexity

ered az a közösségi komplexitás,

which allows the colony to be resilient

amely ellenállóvá teszi a kolóniát

against dramatic changes in the population structure.

a populációszerkezet drámai változásaival szemben.

And I find this incredible.

Ez egyszerűen elképesztő számomra!

Now I want to tell you another story,

És most egy másik történet következik,

but for this we have to travel from Europe

ám ehhez el kell utaznunk Európából

to the Kalahari Desert in South Africa.

a dél-afrikai Kalahári sivatagba.

This is where meerkats live.

Ez az a hely, ahol a szurikáták laknak.

I'm sure you know meerkats.

A szurikátákat nyilván ismerik.

They're fascinating creatures.

Lenyűgöző teremtmények!

They live in groups with a very strict social hierarchy.

Csoportosan élnek, nagyon szigorú társadalmi hierarchiában.

There is one dominant pair,

Adva van egy domináns pár

and many subordinates,

sok alattvalóval.

some acting as sentinels,

Vannak köztük őrszemek,

some acting as babysitters,

vannak bébiszitterek,

some teaching pups, and so on.

néhányan a kölyköket tanítják, és így tovább.

What we do is put very small GPS collars

A következőt csináltuk: apró GPS örveket tettünk

on these animals

az állatok nyakára

to study how they move together,

hogy lássuk, hogyan mozognak együtt,

and what this has to do with their social structure.

és hogy ez milyen összefüggésben van a közösségi struktúrájukkal.

And there's a very interesting example

Nos, nagyon érdekes példát találtunk az

of collective movement in meerkats.

együttes mozgásra a szurikáták esetében.

In the middle of the reserve which they live in

A rezervátum közepén, ahol élnek,

lies a road.

egy országút található.

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

Az úton autók járnak, tehát veszélyes.

But the meerkats have to cross it

De a szurikátáknak át kell vágni rajta,

to get from one feeding place to another.

hogy az egyik táplálékszerző helyről a másikra jussanak.

So we asked, how exactly do they do this?

Felmerült a kérdés, hogyan oldják meg ezt az állatok.

We found that the dominant female

Azt találtuk, hogy általában a domináns nőstény

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

vezeti el a csoportot az útig,

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

de amikor az átkelésre kerül a sor,

she gives way to the subordinates,

átadja a vezetést az alattvalóknak,

a manner of saying,

úgymond:

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

"Menjetek csak: lássam, biztonságos-e."

What I didn't know, in fact,

Akkor még nem tudtam,

was what rules in their behavior the meerkats follow

hogy milyen viselkedési szabályok vezérlik a szurikátákat,

for this change at the edge of the group to happen

amikor ez a váltás bekövetkezik az út szélén;

and if simple rules were sufficient to explain it.

sőt azt sem, hogy egyszerű szabályokkal megmagyarázható-e a váltás.

So I built a model, a model of simulated meerkats

Tehát felállítottam egy modellt, amely szimulált szurikátákról szólt,

crossing a simulated road.

melyek szimulált úton keltek át.

It's a simplistic model.

Nagyon leegyszerűsített modellről van szó:

Moving meerkats are like random particles

a mozgó szurikáták véletlen részecskeként viselkednek,

whose unique rule is one of alignment.

és az egyedüli szabály az igazodás.

They simply move together.

Egyszerűen együtt mozognak.

When these particles get to the road,

Amikor a részecskék az úthoz érnek,

they sense some kind of obstacle,

az utat akadályként érzékelik,

and they bounce against it.

amikor beleütköznek.

The only difference

Csak annyi a különbség

between the dominant female, here in red,

a domináns nőstény -- a piros színű --

and the other individuals,

és a többi egyed között,

is that for her, the height of the obstacle,

hogy számára az akadály magassága,

which is in fact the risk perceived from the road,

ami az az átkelés kockázatának felel meg,

is just slightly higher,

egy kicsikét nagyobb,

and this tiny difference

és ez a csekély különbség

in the individual's rule of movement

az egyedek mozgási szabályában

is sufficient to explain what we observe,

elegendő a megfigyeltek megmagyarázására,

that the dominant female

azaz hogy a domináns nőstény

leads her group to the road

az útig vezeti a csoportját,

and then gives way to the others

ahol is utat enged a többieknek,

for them to cross first.

hogy azok keljenek át először.

George Box, who was an English statistician,

George Box angol statisztikus

once wrote, "All models are false,

írja valahol: "Minden modell hamis,

but some models are useful."

de némely modell hasznosnak bizonyul"

And in fact, this model is obviously false,

És tényleg, ez a modell nyilvánvalóan hamis,

because in reality, meerkats are anything but random particles.

hiszen a valóságban a szurikáták korántsem véletlen részecskék.

But it's also useful,

De egyúttal hasznos is,

because it tells us that extreme simplicity

mert megmutatja, hogy az a rendkívüli egyszerűség,

in movement rules at the individual level

amely az egyedek szintjén a mozgási szabályokban megnyilvánul,

can result in a great deal of complexity

nagymértékű komplexitást eredményezhet

at the level of the group.

a csoport szintjén.

So again, that's simplifying complexity.

Tehát ismét a komplexitás egyszerűsítését látjuk.

I would like to conclude

Most pedig lássuk,

on what this means for the whole species.

mit jelent ez a faj egészére nézve.

When the dominant female

Amikor a domináns nőstény

gives way to a subordinate,

utat enged egy alattvalójának,

it's not out of courtesy.

nem udvariasságból teszi.

In fact, the dominant female

A domináns nőstény

is extremely important for the cohesion of the group.

rendkívül fontos a csoport összetartása szempontjából.

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

Ha elpusztul az országúton, az egész csoport veszélybe kerül.

So this behavior of risk avoidance

Tehát a kockázatkerülő viselkedés

is a very old evolutionary response.

egy ősi evolúciós válasz.

These meerkats are replicating an evolved tactic

Ezek a szurikáták azt az evolúciós taktikát követik,

that is thousands of generations old,

amely több ezer generációra nyúlik vissza,

and they're adapting it to a modern risk,

adaptálva a régit egy modern kockázatra,

in this case a road built by humans.

ebben az esetben egy emberek által épített útra.

They adapt very simple rules,

Nagyon egyszerű szabályokat követnek,

and the resulting complex behavior

és az ebből eredő komplex viselkedés

allows them to resist human encroachment

teszi lehetővé számukra az emberi beavatkozással szembeni védekezést,

into their natural habitat.

amely természetes élőhelyükön fenyegeti őket.

In the end,

Végeredményben

it may be bats which change their social structure

akár a denevéreket nézzük, melyek közösségi szerkezetük megváltoztatásával

in response to a population crash,

reagálnak a populáció összeomlására,

or it may be meerkats

akár a szurikátákat,

who show a novel adaptation to a human road,

melyek újszerű adaptációt mutatnak egy emberi út esetében

or it may be another species.

vagy más fajokat:

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

ugyanaz az üzenet -- és nem egy bonyolult üzenetről van szó,

but a simple one of wonder and hope --

hanem az ámulat és reménykedés egyszerű üzenetéről --

my message here is that animals

tehát az üzenetem az, hogy az állatok

show extraordinary social complexity,

fantasztikus közösségi komplexitást mutatnak,

and this allows them to adapt

és ez segíti őket abban, hogy alkalmazkodjanak,

and respond to changes in their environment.

és reagáljanak a környezetükben bekövetkező változásokra.

In three words, in the animal kingdom,

Három kulcsszó az állatvilághoz:

simplicity leads to complexity

az egyszerűség komplexitást szül,

which leads to resilience.

az pedig rugalmasságot, ellenálló képességet eredményez.

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)

Dania Gerhardt: Thank you very much, Nicolas,

Dania Gerhardt: Nagyon köszönöm, Nicolas,

for this great start. Little bit nervous?

ezt a remek indítást. Ideges vagy egy picit?

Nicolas Perony: I'm okay, thanks.

Nicolas Perony: Jól vagyok, kösz.

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

DG: OK, nagyszerű. Szerintem sokan vannak itt olyanok,

somehow tried to make associations

akik hasonlóságot véltek felfedezni

between the animals you were talking about --

az általad említett állatok --

the bats, meerkats -- and humans.

a denevérek, a szurikáták -- és az emberek között.

You brought some examples:

Mondtál egy pár példát is:

The females are the social ones,

A nőstények közösségiek,

the females are the dominant ones,

a nőstények dominánsak --

I'm not sure who thinks how.

nem tudom, ki hogy gondolja.

But is it okay to do these associations?

De megengedhető az efféle általánosítás?

Are there stereotypes you can confirm in this regard

Léteznek sztereotípiák, amelyekre azt mondhatod,

that can be valid across all species?

NP: Well, I would say there are also

NP: Nos, szerintem vannak

counter-examples to these stereotypes.

ellenpéldák is ezekre a sztereotípiákra.

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

Például a tengeri csikók és a koalák esetében

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

mindig a hím feladata a kicsinyek gondozása.

And the lesson is that it's often difficult,

Vagyis a tanulság az, hogy gyakran nehéz

and sometimes even a bit dangerous,

vagy kifejezetten veszélyes

to draw parallels between humans and animals.

párhuzamot vonni az emberek és az állatok között.

So that's it.

Ennyi!

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

DG: OK, nagyon köszönöm ezt a remek indítást.

Thank you, Nicolas Perony.

Köszönöm, Nicolas Perony.