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

Traduttore: Mariafelicia Maione Revisore: Azzurra Selvaggia Magrin

Science,

La scienza,

science has allowed us to know so much

la scienza ci ha permesso di conoscere moltissime cose

about the far reaches of the universe,

dei più remoti angoli dell'universo,

which is at the same time tremendously important

il che è allo stesso tempo di enorme importanza

and extremely remote,

e lontanissimo da noi,

and yet much, much closer,

eppure molto, molto più vicino,

much more directly related to us,

molto più direttamente legato a noi

there are many things we don't really understand.

di molte cose che non comprendiamo davvero.

And one of them is the extraordinary

E una di esse è la straordinaria

social complexity of the animals around us,

complessità sociale degli animali attorno a noi,

and today I want to tell you a few stories

e oggi voglio raccontarvi qualche storia

of animal complexity.

di complessità animale.

But first, what do we call complexity?

Ma prima, cosa chiamiamo complessità?

What is complex?

Cosa è complesso?

Well, complex is not complicated.

Be', complesso non significa complicato.

Something complicated comprises many small parts,

Qualcosa di complicato comprende molte piccole parti,

all different, and each of them

tutte diverse, e ciascuna

has its own precise role in the machinery.

ha il suo ruolo specifico nell'ingranaggio.

On the opposite, a complex system

All'opposto, un sistema complesso

is made of many, many similar parts,

è fatto di molte parti simili,

and it is their interaction

ed è la loro interazione

that produces a globally coherent behavior.

che produce un comportamento coerente nell'insieme.

Complex systems have many interacting parts

I sistemi complessi hanno molte parti che interagiscono tra loro

which behave according to simple, individual rules,

che si comportano secondo regole semplici, individuali,

and this results in emergent properties.

e il risultato sono proprietà emergenti.

The behavior of the system as a whole

Il comportamento del sistema nel suo insieme

cannot be predicted

non si può prevedere

from the individual rules only.

a partire dalle regole individuali.

As Aristotle wrote,

Come scrisse Aristotele,

the whole is greater than the sum of its parts.

il tutto è più grande della somma delle sue parti.

But from Aristotle, let's move onto

Ma da Aristotele, passiamo

a more concrete example of complex systems.

a un esempio più complesso di sistemi complessi.

These are Scottish terriers.

Questi sono scottish terrier.

In the beginning, the system is disorganized.

All'inizio, il sistema è disorganizzato.

Then comes a perturbation: milk.

Poi arriva un elemento di disturbo: il latte.

Every individual starts pushing in one direction

Ogni individuo comincia a spingere in una direzione (Risate)

and this is what happens.

e questo è quel che succede.

The pinwheel is an emergent property

La girandola è una proprietà emergente

of the interactions between puppies

dell'interazione tra i cuccioli

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

la cui unica regola è cercare di non perdere l'accesso al latte

and therefore to push in a random direction.

e perciò spingere in una direzione a caso.

So it's all about finding the simple rules

Quindi si tratta solo di trovare le semplici regole

from which complexity emerges.

da cui emerge la complessità.

I call this simplifying complexity,

Lo chiamo semplificare la complessità,

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

ed è quel che facciamo alla cattedra di design di sistema

at ETH Zurich.

al ETH di Zurigo.

We collect data on animal populations,

Raccogliamo dati su popolazioni animali,

analyze complex patterns, try to explain them.

analizziamo modelli complessi, cerchiamo di spiegarli.

It requires physicists who work with biologists,

Richiede fisici che lavorino con biologi,

with mathematicians and computer scientists,

con matematici e informatici,

and it is their interaction that produces

ed è la loro interazione che produce

cross-boundary competence

la competenza interconnessa

to solve these problems.

per risolvere i problemi.

So again, the whole is greater

Quindi, il tutto è maggiore

than the sum of the parts.

della somma delle parti.

In a way, collaboration

In un certo senso, la collaborazione

is another example of a complex system.

è un altro esempio di sistema complesso.

And you may be asking yourself

E magari vi chiederete

which side I'm on, biology or physics?

da che parte sto io, biologia o fisica?

In fact, it's a little different,

In realtà le cose stanno un po' diversamente

and to explain, I need to tell you

e per spiegarlo vi devo raccontare

a short story about myself.

un aneddoto sulla mia vita.

When I was a child,

Quand'ero piccolo,

I loved to build stuff, to create complicated machines.

adoravo costruire cose, creare macchine complicate.

So I set out to study electrical engineering

Quindi decisi di studiare ingegneria elettrica

and robotics,

e robotica,

and my end-of-studies project

e il mio progetto di tesi

was about building a robot called ER-1 --

era sulla costruzione di un robot chiamato ER-1

it looked like this—

aveva questo aspetto...

that would collect information from its environment

che potesse raccogliere informazioni dall'ambiente circostante

and proceed to follow a white line on the ground.

e così seguire una linea bianca sul pavimento.

It was very, very complicated,

Era molto, molto complicato,

but it worked beautifully in our test room,

ma in laboratorio funzionava alla perfezione,

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

e il giorno della dimostrazione, si erano riuniti dei professori per dare un voto al progetto.

So we took ER-1 to the evaluation room.

Quindi portammo ER-1 nella stanza di valutazione.

It turned out, the light in that room

Scoprimmo che la luce nella stanza

was slightly different.

era un po' diversa.

The robot's vision system got confused.

Il sistema di visione del robot si confuse.

At the first bend in the line,

E alla prima curva della linea

it left its course, and crashed into a wall.

uscì dal percorso e andò a sbattere contro un muro.

We had spent weeks building it,

Avevamo impiegate settimane a costruirlo,

and all it took to destroy it

e per distruggerlo è bastato

was a subtle change in the color of the light

un minimo cambiamento nel tono della luce

in the room.

nella stanza.

That's when I realized that

A quel punto mi resi conto

the more complicated you make a machine,

che più complicata fai la macchina,

the more likely that it will fail

più facilmente fallirà

due to something absolutely unexpected.

a causa di qualcosa di inaspettato.

And I decided that, in fact,

E ho deciso che, in realtà,

I didn't really want to create complicated stuff.

non volevo sul serio creare cose complicate.

I wanted to understand complexity,

Volevo capire la complessità,

the complexity of the world around us

la complessità del mondo intorno a noi

and especially in the animal kingdom.

e soprattutto del regno animale.

Which brings us to bats.

Il che ci porta ai pipistrelli.

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

I vespertili di Bechstein sono una specie comune di pipistrello europeo.

They are very social animals.

Sono animali molto sociali.

Mostly they roost, or sleep, together.

Per lo più si appendono, o dormono, insieme.

And they live in maternity colonies,

E vivono in colonie di maternità,

which means that every spring,

il che significa che ogni primavera

the females meet after the winter hibernation,

le femmine si incontrano dopo il letargo invernale

and they stay together for about six months

e restano insieme per circa sei mesi

to rear their young,

per crescere i piccoli,

and they all carry a very small chip,

e ciascuna di esse ha un chip piccolissimo,

which means that every time one of them

il che significa che ogni volta che una di loro

enters one of these specially equipped bat boxes,

entra in una di queste speciali casette per pipistrelli,

we know where she is,

sappiamo dov'è

and more importantly,

e cosa più importante

we know with whom she is.

sappiamo con chi è.

So I study roosting associations in bats,

Studio l'associazione di nidificazione dei pipistrelli,

and this is what it looks like.

ed ecco a cosa assomiglia.

During the day, the bats roost

Durante il giorno, i pipistrelli se ne stanno appesi

in a number of sub-groups in different boxes.

in molto sottogruppi diversi in più casette.

It could be that on one day,

Può accadere che un giorno

the colony is split between two boxes,

la colonia si divida in due casette,

but on another day,

ma un altro giorno

it could be together in a single box,

potrebbero essere di nuovo tutte insieme,

or split between three or more boxes,

o dividersi in tre o più nidi,

and that all seems rather erratic, really.

e sembra tutto molto casuale, davvero.

It's called fission-fusion dynamics,

si chiama dinamica fissione-fusione

the property for an animal group

la proprietà di un gruppo animale

of regularly splitting and merging

di dividersi e riunirsi con regolarità

into different subgroups.

in sottogruppi differenti.

So what we do is take all these data

Quello che facciamo è prendere tutti questi dati

from all these different days

dei diversi giorni

and pool them together

e metterli assieme

to extract a long-term association pattern

per estrarre un modello associativo a lungo termine

by applying techniques with network analysis

applicando tecniche di analisi di rete

to get a complete picture

per avere l'immagine completa

of the social structure of the colony.

della struttura sociale della colonia.

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

Ok? Questo è quel che appare.

In this network, all the circles

In questa rete, tutti i cerchi

are nodes, individual bats,

sono nodi, pipistrelli individuali,

and the lines between them

e le linee tra loro

are social bonds, associations between individuals.

sono i vincoli sociali, le associazioni tra individui.

It turns out this is a very interesting picture.

Viene fuori un'immagine molto interessante.

This bat colony is organized

Questa colonia di pipistrelli è organizzata

in two different communities

in due comunità differenti

which cannot be predicted

non prevedibili

from the daily fission-fusion dynamics.

a partire dalla dinamica di fissione-fusione quotidiana.

We call them cryptic social units.

Le chiamiamo unità sociali criptiche.

Even more interesting, in fact:

Cosa ancora più interessante:

Every year, around October,

ogni anno, verso ottobre,

the colony splits up,

la colonia si divide,

and all bats hibernate separately,

e i pipistrelli vanno in letargo separatamente,

but year after year,

ma anno dopo anno,

when the bats come together again in the spring,

quando si riuniscono di nuovo in primavera,

the communities stay the same.

le comunità sono di nuovo le stesse.

So these bats remember their friends

Quindi questi pipistrelli ricordano gli amici

for a really long time.

molto a lungo.

With a brain the size of a peanut,

Con un cervello grande come una nocciolina,

they maintain individualized,

mantengono legami

long-term social bonds,

sociali individuali a lungo termine.

We didn't know that was possible.

Non sapevamo che fosse possibile.

We knew that primates

Sapevamo che i primati

and elephants and dolphins could do that,

e gli elefanti e i delfini sanno farlo,

but compared to bats, they have huge brains.

ma paragonati a dei pipistrelli hanno cervelli enormi.

So how could it be

Quindi com'era possibile

that the bats maintain this complex,

per i pipistrelli mantenere questa complessa

stable social structure

e stabile struttura sociale

with such limited cognitive abilities?

con abilità cognitive tanto ridotte?

And this is where complexity brings an answer.

E qui la complessità dà la risposta.

To understand this system,

Per capire il sistema

we built a computer model of roosting,

costruiamo un modello di nidificazione al computer

based on simple, individual rules,

basato su semplici regole individuali

and simulated thousands and thousands of days

e simuliamo migliaia e migliaia di giorni

in the virtual bat colony.

nella colonia di pipistrelli virtuali.

It's a mathematical model,

È un modello matematico,

but it's not complicated.

ma non è complicato.

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

Quel che ci ha detto, in soldoni,

each bat knows a few other colony members

è che ogni pipistrello riconosce qualche altro membro della colonia

as her friends, and is just slightly more likely

come amico, e quindi è un po' più propenso

to roost in a box with them.

ad appendersi nello stesso nido.

Simple, individual rules.

Semplici regole indivuali.

This is all it takes to explain

Basta questo a spiegare

the social complexity of these bats.

la complessità sociale di questi pipistrelli.

But it gets better.

Ma c'è di più.

Between 2010 and 2011,

Tra il 2010 e il 2011

the colony lost more than two thirds of its members,

la colonia perse più di due terzi dei suoi membri,

probably due to the very cold winter.

probabilmente a causa di un inverno molto rigido.

The next spring, it didn't form two communities

La primavera successiva, non formò due comunità

like every year,

come ogni anno,

which may have led the whole colony to die

perché avrebbe potuto condurre l'intera colonia alla morte

because it had become too small.

perché troppo piccola.

Instead, it formed a single, cohesive social unit,

Invece formò una singola unità sociale coesiva,

which allowed the colony to survive that season

il che permise alla colonia di sopravvivere quella stagione

and thrive again in the next two years.

e prosperare di nuovo nei due anni successivi.

What we know is that the bats

Quel che sappiamo è che i pipistrelli

are not aware that their colony is doing this.

non sono consapevoli del comportamento della colonia.

All they do is follow simple association rules,

Seguono solo delle semplici regole associative,

and from this simplicity

e da questa semplicità

emerges social complexity

emerge la complessità sociale

which allows the colony to be resilient

che permette alla colonia di sopportare

against dramatic changes in the population structure.

dei cambiamenti drammatici nella struttura della popolazione.

And I find this incredible.

E io trovo che sia incredibile.

Now I want to tell you another story,

Ora voglio raccontarvi un'altra storia

but for this we have to travel from Europe

ma per questa dobbiamo spostarci dall'Europa

to the Kalahari Desert in South Africa.

al deserto del Kalahari in Sud Africa.

This is where meerkats live.

Qui vivono i suricati.

I'm sure you know meerkats.

Sono certo che li conoscete.

They're fascinating creatures.

Sono creature affascinanti.

They live in groups with a very strict social hierarchy.

Vivono in gruppi con una struttura gerarchica severissima.

There is one dominant pair,

C'è una coppia dominante

and many subordinates,

e molti subordinati,

some acting as sentinels,

alcuni svolgono il ruolo di sentinelle,

some acting as babysitters,

altri di babysitter,

some teaching pups, and so on.

altri istruiscono i cuccioli e così via.

What we do is put very small GPS collars

Noi mettiamo dei piccolissimi collari GPS

on these animals

a questi animali

to study how they move together,

per studiare come si muovono in gruppo,

and what this has to do with their social structure.

e in che modo questo è influenzato dalla loro struttura sociale.

And there's a very interesting example

E c'è un esempio molto interessante

of collective movement in meerkats.

di movimento collettivo dei suricati.

In the middle of the reserve which they live in

Nel bel mezzo della loro riserva

lies a road.

c'è una strada.

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

Sulla strada ci sono le macchine, quindi è pericolosa.

But the meerkats have to cross it

Ma i suricati devono attraversarla

to get from one feeding place to another.

per passare da una fonte di cibo all'altra.

So we asked, how exactly do they do this?

Quindi ci siamo chiesti, come lo fanno?

We found that the dominant female

Abbiamo scoperto che la femmina dominante

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

di solito è quella che guida il gruppo fino alla strada,

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

ma quando è il momento di attraversare la strada,

she gives way to the subordinates,

cede il passo ai subordinati,

a manner of saying,

un modo per dire,

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

"Va' avanti, dimmi se è sicuro". (Risate)

What I didn't know, in fact,

Quel che non sapevo, in realtà,

was what rules in their behavior the meerkats follow

è quali regole di comportamento seguissero i suricati

for this change at the edge of the group to happen

per far avvenire questo cambiamento a bordo del gruppo

and if simple rules were sufficient to explain it.

e se bastavano regole semplici a spiegarlo.

So I built a model, a model of simulated meerkats

Così ho costruito un modello di suricati artificiali

crossing a simulated road.

che attraversano una strada artificiale.

It's a simplistic model.

È un modello semplificato.

Moving meerkats are like random particles

Spostandosi, i suricati sono come particelle casuali

whose unique rule is one of alignment.

la cui unica regola è quella di allineamento.

They simply move together.

si muovono insieme e basta.

When these particles get to the road,

Quando le particelle raggiungono la strada,

they sense some kind of obstacle,

percepiscono un qualche ostacolo,

and they bounce against it.

e ci rimbalzano contro.

The only difference

L'unica differenza

between the dominant female, here in red,

tra la femmina dominante, qui in rosso,

and the other individuals,

e gli altri individui,

is that for her, the height of the obstacle,

è che per lei l'altezza dell'ostacolo,

which is in fact the risk perceived from the road,

che è il rischio percepito della strada,

is just slightly higher,

è un po' maggiore,

and this tiny difference

e questa piccola differenza

in the individual's rule of movement

nella regola individuale di movimento

is sufficient to explain what we observe,

basta a spiegare quel che osserviamo,

that the dominant female

ossia che la femmina dominante

leads her group to the road

guida il gruppo fino alla strada

and then gives way to the others

e poi cede il passo agli altri

for them to cross first.

e li fa attraversare per primi.

George Box, who was an English statistician,

George Box, uno statistico inglese,

once wrote, "All models are false,

una volta ha scritto: "Tutti i modelli sono falsi,

but some models are useful."

ma alcuni modelli sono utili".

And in fact, this model is obviously false,

E in realtà è evidente che questo modello è falso,

because in reality, meerkats are anything but random particles.

perché nella realtà i suricati non sono affatto delle particelle casuali.

But it's also useful,

Ma è anche utile,

because it tells us that extreme simplicity

perché ci dice che l'estrema semplicità

in movement rules at the individual level

nelle regole di movimento a livello individuale

can result in a great deal of complexity

può dare come risultato una grande complessità

at the level of the group.

a livello di gruppo.

So again, that's simplifying complexity.

Quindi ci risiamo, questo è semplificare la complessità.

I would like to conclude

Vorrei concludere

on what this means for the whole species.

con quel che significa questo per la specie nel suo insieme.

When the dominant female

Quando la femmina dominante

gives way to a subordinate,

cede il passo a un subordinato,

it's not out of courtesy.

non è un gesto di cortesia.

In fact, the dominant female

In realtà, la femmina dominante

is extremely important for the cohesion of the group.

è importantissima per la coesione del gruppo.

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

Se muore sulla strada, l'intero gruppo è in pericolo.

So this behavior of risk avoidance

Quindi questo evitare il rischio

is a very old evolutionary response.

è una vecchissima risposta evolutiva.

These meerkats are replicating an evolved tactic

Questi suricati replicano una tattica che si è evoluta

that is thousands of generations old,

attraverso migliaiai di generazioni,

and they're adapting it to a modern risk,

e l'adattano a un rischio moderno,

in this case a road built by humans.

in questo caso una strada costruita dagli uomini.

They adapt very simple rules,

Adattano regole semplicissime,

and the resulting complex behavior

e il comportamento complesso che ne risulta

allows them to resist human encroachment

permette loro di sopravvivere all'intrusione umana

into their natural habitat.

nel loro habitat naturale.

In the end,

Alla fine,

it may be bats which change their social structure

possono essere pipistrelli che cambiano la struttua sociale

in response to a population crash,

in risposta a un calo della popolazione,

or it may be meerkats

o suricati

who show a novel adaptation to a human road,

che mostrano un adattamento nuovo alla strada umana,

or it may be another species.

o possono essere altre specie.

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

Il mio messaggio qui -- e non è complicato,

but a simple one of wonder and hope --

ma semplice di meraviglia e speranza --

my message here is that animals

il mio messaggio è che gli animali

show extraordinary social complexity,

mostrano una straordinaria complessità sociale,

and this allows them to adapt

e questo permette loro di adattarsi

and respond to changes in their environment.

e rispondere ai cambiamenti del loro ambiente.

In three words, in the animal kingdom,

In tre parole, nel regno animale,

simplicity leads to complexity

la semplicità porta alla complessità

which leads to resilience.

che porta alla sopravvivenza.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)

Dania Gerhardt: Thank you very much, Nicolas,

Dania Gerhardt: Grazie tante, Nicolas,

for this great start. Little bit nervous?

per questo inizio grandioso. Un po' nervoso?

Nicolas Perony: I'm okay, thanks.

Nicolas Perony: Sto bene, grazie.

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

DG: Ok, fantastico. Sono sicura che molti tra il pubblico

somehow tried to make associations

hanno cercato di fare dei collegamenti

between the animals you were talking about --

tra gli animali di cui stavi parlando --

the bats, meerkats -- and humans.

i pipistrelli, i suricati e gli umani.

You brought some examples:

Hai fatto qualche esempio:

The females are the social ones,

le femmine sono quelle sociali,

the females are the dominant ones,

le femmine sono quelle dominanti,

I'm not sure who thinks how.

non so esattamente chi pensa come.

But is it okay to do these associations?

Ma possiamo fare questi collegamenti?

Are there stereotypes you can confirm in this regard

Sono stereotipi che tu puoi confermare

that can be valid across all species?

come validi tra specie e specie?

NP: Well, I would say there are also

NP: Be', posso dire che ci sono

counter-examples to these stereotypes.

anche contro-esempi a questi stereotipi.

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

Per esempio, nei cavallucci marini o nei koala,

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

sono sempre i maschi che si prendono cura dei cuccioli.

And the lesson is that it's often difficult,

E questo ci insegna che è sempre difficile,

and sometimes even a bit dangerous,

e a volte ance un po' pericoloso,

to draw parallels between humans and animals.

fare paralleli tra uomini e animali.

So that's it.

Tutto qui.

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

DG: Ok. Grazie ancora per il grandioso inizio.

Thank you, Nicolas Perony.

Grazie, Nicolas Perony. (Applausi)