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

מתרגם: Ido Dekkers מבקר: Tal Dekkers

Science,

מדע,

science has allowed us to know so much

מדע אפשר לנו לדעת כל כך הרבה

about the far reaches of the universe,

על הבלתי מושג מאיתנו ביקום,

which is at the same time tremendously important

שבו בזמן הוא מאוד חשוב

and extremely remote,

ומאוד מרוחק,

and yet much, much closer,

ועדיין מאוד, מאוד קרוב,

much more directly related to us,

הרבה יותר קשור ישירות אלינו,

there are many things we don't really understand.

יש הרבה דברים שאנחנו לא ממש מבינים.

And one of them is the extraordinary

ואחד מהם היא

social complexity of the animals around us,

המורכבות החברתית היוצאת מן הכלל של בעלי החיים סביבנו,

and today I want to tell you a few stories

והיום אני רוצה לספר לכם כמה סיפורים

of animal complexity.

על מורכבות בעלי החיים.

But first, what do we call complexity?

אבל תחילה, למה אנחנו קוראים מורכבות?

What is complex?

מהי מורכבות?

Well, complex is not complicated.

ובכן, מורכבות איננה סיבוך.

Something complicated comprises many small parts,

משהו מורכב מכיל הרבה חלקים קטנים,

all different, and each of them

כולם שונים, ולכל אחד מהם

has its own precise role in the machinery.

יש את התפקיד המדוייק שלו במכונה.

On the opposite, a complex system

מנגד, מערכת מורכבת

is made of many, many similar parts,

עשויה מחלקים רבים דומים רבים,

and it is their interaction

וזו האינטראקציה שלהם

that produces a globally coherent behavior.

שמייצרת התנהגותגלובלית קוהרנטית.

Complex systems have many interacting parts

למערכות מורכבות יש הרבה חלקים באינטראקציה

which behave according to simple, individual rules,

שמתנהגים לפי כללים פשוטים, אינדבידואלים,

and this results in emergent properties.

והתוצאה של זה הן תכונות נובעות.

The behavior of the system as a whole

את ההתנהגות של המערכת כשלם

cannot be predicted

לא ניתן לחזות

from the individual rules only.

מהחוקים האינדבידואלים בלבד.

As Aristotle wrote,

כפי שכתב אריסטו.

the whole is greater than the sum of its parts.

השלם הוא גדול מסך חלקיו.

But from Aristotle, let's move onto

אבל מאריסטו, בואו נעבור

a more concrete example of complex systems.

לדוגמא מוחשית יותר של מערכות מורכבות.

These are Scottish terriers.

אלו הם כלבי טרייר סקוטיים.

In the beginning, the system is disorganized.

בהתחלה, המערכת לא מאורגנת.

Then comes a perturbation: milk.

אז מגיעה ההסטה: חלב.

Every individual starts pushing in one direction

כל פרט מתחיל בדחיפה לכיוון אחד

and this is what happens.

וזה מה שקורה.

The pinwheel is an emergent property

השבשבת היא תכונה נובעת

of the interactions between puppies

של האינטראקציה בין גורים

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

שהחוק היחידי הוא לנסות לשמור על גישה לחלב

and therefore to push in a random direction.

ולכן לדחוף בכיוונים אקראיים.

So it's all about finding the simple rules

אז זה הכל נוגע למציאת חוקים פשוטים

from which complexity emerges.

מהם המורכבות עולה.

I call this simplifying complexity,

אני קורה לזה פישוט של מורכבות,

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

וזה מה שאנחנו עושים במחלקת תכנון המערכות

at ETH Zurich.

ב ETH ציריך.

We collect data on animal populations,

אנחנו אוספים מידע על אוכלוסיות של חיות,

analyze complex patterns, try to explain them.

מנתחים תבניות מורכבות, מנסים להסביר אותן.

It requires physicists who work with biologists,

זה דורש פיסיקאים שעובדים עם ביולוגים,

with mathematicians and computer scientists,

עם מתמטיקאים ומדעני מחשב.

and it is their interaction that produces

וזה החיבור בינהם שיוצר

cross-boundary competence

יכולת חוצת גבולות

to solve these problems.

כדי לפתור בעיות.

So again, the whole is greater

אז שוב, השלם גדול

than the sum of the parts.

מסכום חלקיו.

In a way, collaboration

בדרך מסויימת, שיתוף פעולה

is another example of a complex system.

היא דוגמה נוספת למערכת מורכבת.

And you may be asking yourself

ואתם אולי תשאלו את עצמכם

which side I'm on, biology or physics?

באיזה צד אני, ביולוגיה או פיסיקה?

In fact, it's a little different,

למעשה, זה מעט שונה,

and to explain, I need to tell you

וכדי להסביר, אני צריך לספר לכם

a short story about myself.

סיפור קצר על עצמי.

When I was a child,

כשהייתי ילד,

I loved to build stuff, to create complicated machines.

אהבתי לבנות דברים, ליצור מכונות מורכבות.

So I set out to study electrical engineering

אז יצאתי ללמוד הנדסת חשמל

and robotics,

ורובוטיקה,

and my end-of-studies project

ופרוייקט סיום הלימודים שלי

was about building a robot called ER-1 --

היה לבנות רובוט שנקרא ER-1 --

it looked like this—

הוא נראה כך --

that would collect information from its environment

שיאסוף מידע מהסביבה שלו

and proceed to follow a white line on the ground.

וימשיך לעקוב אחרי קו לבן על הקרקע.

It was very, very complicated,

זה היה מאוד, מאוד מסובך,

but it worked beautifully in our test room,

אבל זה עבד נפלא בחדר הבדיקה שלנו,

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

וביום הדמו, פרופסורים התקבצו לתת ציון לפרוייקט.

So we took ER-1 to the evaluation room.

אז לקחנו את ER-1 לחדר ההערכה.

It turned out, the light in that room

מסתבר, שהאור בחדר

was slightly different.

היה מעט שונה.

The robot's vision system got confused.

הראיה של הרובוט התבלבלה.

At the first bend in the line,

בעיקול הראשון של הקו,

it left its course, and crashed into a wall.

הוא עזב את המסלול, והתרסק בקיר.

We had spent weeks building it,

בילינו שבועות בלבנות אותו,

and all it took to destroy it

וכל מה שהיה צריך כדי להשמיד אותו

was a subtle change in the color of the light

היה שינוי עדין בצבע האור

in the room.

שבחדר.

That's when I realized that

אז הבנתי

the more complicated you make a machine,

שככל שתעשו את המכונה מורכבת יותר,

the more likely that it will fail

יש סיכוי גדול יותר שהיא תיכשל

due to something absolutely unexpected.

בשל משהו לחלוטין לא צפוי.

And I decided that, in fact,

והחלטתי אז, למעשה,

I didn't really want to create complicated stuff.

שאני לא רוצה ליצור דברים מסובכים.

I wanted to understand complexity,

רציתי להבין מורכבות.

the complexity of the world around us

המורכבות של העולם סביבנו

and especially in the animal kingdom.

ובעיקר את ממלכת החי.

Which brings us to bats.

מה שמביא אותי לעטלפים.

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

עטלפי בשטיין הם עטלפים ארופאיים נפוצים.

They are very social animals.

הם חיה מאוד חברותית.

Mostly they roost, or sleep, together.

הם ישנים או מקננים בעיקר יחד.

And they live in maternity colonies,

והם חיים בקהילות אמהיות,

which means that every spring,

שזה אומר שכל אביב,

the females meet after the winter hibernation,

הנקבות נפגשות אחרי תרדמת החורף,

and they stay together for about six months

והן נשארות יחד לכשישה חודשים

to rear their young,

לגדל את הצאצאים,

and they all carry a very small chip,

והן ינשאו צ'יפ מאוד קטן,

which means that every time one of them

שאומר שכל פעם שאחת מהן

enters one of these specially equipped bat boxes,

נכנסת לאחת מקופסאות העטלפים המיוחדות האלו,

we know where she is,

אנחנו יודעים איפה היא,

and more importantly,

וחשוב יותר,

we know with whom she is.

אנחנו יודעים עם מי היא.

So I study roosting associations in bats,

אז אני חוקר יחסי קינון בעטלפים,

and this is what it looks like.

וכך זה נראה.

During the day, the bats roost

במהלך היום, העטלפים מקננים

in a number of sub-groups in different boxes.

במספר תתי קבוצות בקופסאות שונות.

It could be that on one day,

זה יכול להיות שביום אחד,

the colony is split between two boxes,

הקולוניה מחולקת בין שתי קופסאות,

but on another day,

אבל ביום אחר,

it could be together in a single box,

הם יכולים להיות יחד בקופסה אחת,

or split between three or more boxes,

או להתחלק בין שלוש קופסאות או יותר,

and that all seems rather erratic, really.

וזה נראה די אקראי, למעשה,

It's called fission-fusion dynamics,

זה נקרא דינמיקת היתוך- ביקוע,

the property for an animal group

התכונה של קבוצת חיות

of regularly splitting and merging

שמתחלקת ומתמזגת באופן רגיל

into different subgroups.

לתת קבוצות שונות.

So what we do is take all these data

אז מה שאנחנו עושים זה לקחת את המידע הזה

from all these different days

מכל הימים השונים

and pool them together

ולאסוף אותם יחד

to extract a long-term association pattern

כדי למצות דוגמת שיוך לטווח ארוך

by applying techniques with network analysis

על ידי ישום שיטות של אנליזת רשתות

to get a complete picture

כדי לקבל את התמונה המלאה

of the social structure of the colony.

של המבנה החברתי של הקולוניה.

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

אוקיי? אז כך התמונה נראית.

In this network, all the circles

ברשת הזו, כל המעגלים

are nodes, individual bats,

הם צמתים, עטלפים בודדים,

and the lines between them

והקוים בינהם

are social bonds, associations between individuals.

הם קשרים חברתיים, קישורים בין פרטים.

It turns out this is a very interesting picture.

מסתבר שזו תמונה מאוד מעניינת.

This bat colony is organized

מושבת העטלפים הזו מאורגנת

in two different communities

בשתי קהילות שונות

which cannot be predicted

שלא ניתן לחזות אותן

from the daily fission-fusion dynamics.

מדינמיקת ההיתוך-ביקוע היום יומית.

We call them cryptic social units.

אנחנו קוראים להם יחידות חברתיות קריפיטיות.

Even more interesting, in fact:

אפילו מעניין יותר, למעשה:

Every year, around October,

כל שנה, סביב אוקטובר,

the colony splits up,

המושבה מתחלקת,

and all bats hibernate separately,

וכל העטלפים חורפים בנפרד,

but year after year,

אבל שנה אחרי שנה,

when the bats come together again in the spring,

כשהעטלפים מתאחדים שוב באביב,

the communities stay the same.

הקהילות נשארות אותו הדבר.

So these bats remember their friends

אז העטלפים האלה זוכרים את החברים שלהם

for a really long time.

לזמן ממש ארוך.

With a brain the size of a peanut,

עם מוח בגודל של בוטן,

they maintain individualized,

הם שומרים על קשרים

long-term social bonds,

יחודיים ארוכי טווח,

We didn't know that was possible.

לא ידענו שזה אפשרי.

We knew that primates

אנחנו ידענו שפרימטים

and elephants and dolphins could do that,

ופילים ודולפינים יכולים לעשות זאת,

but compared to bats, they have huge brains.

אבל יחסית לעטלפים, יש להם מוחות ענקיים.

So how could it be

אז איך זה יכול להיות

that the bats maintain this complex,

שהעטלפים שומרים על המבנה

stable social structure

החברתי המורכב והיציב הזה

with such limited cognitive abilities?

עם יכולות קוגניטיביות כל כך מוגבלות?

And this is where complexity brings an answer.

ושם המורכבות מביאה את התשובה.

To understand this system,

כדי להבין את המערכת הזו,

we built a computer model of roosting,

בנינו מודל מחשובי של קינון,

based on simple, individual rules,

שמבוסס על חוקים פשוטים ויחידים,

and simulated thousands and thousands of days

ומדמים אלפי אלפים של ימים

in the virtual bat colony.

במושבת העטלפים הוירטואלית.

It's a mathematical model,

זה מודל מתמטי,

but it's not complicated.

אבל זה לא מסובך.

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

מה שהמודל אמר לנו זה, בעיקרון,

each bat knows a few other colony members

כל עטלף מכיר כמה חברים אחרים בקהילה

as her friends, and is just slightly more likely

כחברים שלה, ויש סיכוי מעט גבוה יותר

to roost in a box with them.

לקנן בקופסה איתם.

Simple, individual rules.

חוקים יחידים פשוטים.

This is all it takes to explain

זה כל מה שנדרש כדי להסביר

the social complexity of these bats.

את המורכבות החברתית של העטלפים האלה.

But it gets better.

אבל זה נעשה טוב יותר.

Between 2010 and 2011,

בין 2010 ו 2011,

the colony lost more than two thirds of its members,

המושבה איבדה יותר משני שלישים מחבריה,

probably due to the very cold winter.

כנראה בשל החורף הקר.

The next spring, it didn't form two communities

באביב הבא, היא לא יצרה שתי קהילות

like every year,

כמו כל שנה,

which may have led the whole colony to die

מה שהיה מוביל למות כל המושבה

because it had become too small.

מפני שהיא הפכה קטנה מדי.

Instead, it formed a single, cohesive social unit,

במקום, היא יצרה יחידה חברתית אחת מאוחדת,

which allowed the colony to survive that season

מה שאפשר למושבה לשרוד את העונה

and thrive again in the next two years.

ולשגשג שוב בשנתיים הבאות.

What we know is that the bats

מה שאנחנו יודעים זה שהעטלפים

are not aware that their colony is doing this.

לא מודעים לזה שהקהילה שלהם עושה את זה.

All they do is follow simple association rules,

כל מה שהם עושים זה לעקוב אחרי חוק שיוך פשוט,

and from this simplicity

ומתוך הפשטות הזו

emerges social complexity

נובעת מורכבות חברתית

which allows the colony to be resilient

שמאפשרת למושבה להיות עמידה

against dramatic changes in the population structure.

מול שינויים דרמטים במבנה האוכלוסיה.

And I find this incredible.

ואני מוצא את זה מדהים.

Now I want to tell you another story,

עכשיו אני רוצה לספר לכם סיפור אחר,

but for this we have to travel from Europe

אבל בשביל זה אנחנו צריכים לעבור מאירופה

to the Kalahari Desert in South Africa.

למדבר קלהרי בדרום אפריקה.

This is where meerkats live.

שם הסוריקטות חיות.

I'm sure you know meerkats.

אני בטוח שאתם מכירים את הסוריקטות.

They're fascinating creatures.

הם יצורים מרתקים.

They live in groups with a very strict social hierarchy.

הם חיים בקבוצות עם מבנה חברתי היררכי נוקשה,

There is one dominant pair,

יש זוג דומיננטי אחד,

and many subordinates,

והרבה כפופים,

some acting as sentinels,

חלק משמשים כזקיפים,

some acting as babysitters,

חלק משמשים כבייביסיטרים,

some teaching pups, and so on.

חלק מלמדים את הגורים, וכך הלאה.

What we do is put very small GPS collars

מה שאנחנו עושים זה לשים קולרי GPS זעירים

on these animals

על החיות האלו

to study how they move together,

כדי לחקור איך הין נעות יחד,

and what this has to do with their social structure.

ומה בין זה למבנה החברתי שלהם.

And there's a very interesting example

ויש דוגמה מאוד מעניינת

of collective movement in meerkats.

של תנועה קולקטיבית בסוריקטות.

In the middle of the reserve which they live in

באמצע השמורה בה הם חיים

lies a road.

יש כביש.

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

בכביש יש מכוניות, אז זה מסוכן.

But the meerkats have to cross it

אבל הסוריקטות צריכות לחצות אותו

to get from one feeding place to another.

כדי להגיע מאזור אכילה אחד לשני.

So we asked, how exactly do they do this?

אז אנחנו שואלים, איך בדיוק הם עושים את זה?

We found that the dominant female

מצאנו שהנקבה הדומיננטית

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

היא זו שמובילה את הקבוצה לכביש,

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

אבל כשזה מגיע לחציה שלו, חציית הכביש,

she gives way to the subordinates,

היא נותנת זכות קדימה לכפופים אליה,

a manner of saying,

אפשר להגיד,

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

"תתקדמו, תגידו לי אם זה בטוח."

What I didn't know, in fact,

מה שלא ידעתי, למעשה,

was what rules in their behavior the meerkats follow

היה אחרי אילו חוקים בהתנהגות שלהם הסוריקטות עוקבות

for this change at the edge of the group to happen

כדי שיקרה השינוי בקצה הקבוצה

and if simple rules were sufficient to explain it.

ואם חוקים פשוטים היו מספיקים כדי להסביר את זה.

So I built a model, a model of simulated meerkats

אז אני בונה מודל, מודל של סוריקטות מדומות

crossing a simulated road.

שחוצות כביש מדומה.

It's a simplistic model.

זה מודל מופשט.

Moving meerkats are like random particles

סוריקטות נעות הן כמו חלקיקים אקראיים

whose unique rule is one of alignment.

שהחוק האחד והיחודי הוא תאום.

They simply move together.

הם פשוט נעים יחד.

When these particles get to the road,

כשהחלקיקים האלה מגיעים לכביש,

they sense some kind of obstacle,

הם חשים סוג מסויים של מכשול,

and they bounce against it.

והם מוחזרים מולו.

The only difference

ההבדל היחיד

between the dominant female, here in red,

בין הנקבה השלטת, פה באדום,

and the other individuals,

והפרטים האחרים,

is that for her, the height of the obstacle,

הוא שבשבילה, גובה המכשול,

which is in fact the risk perceived from the road,

שהיא למעשה הסיכון שהכביש נחשב,

is just slightly higher,

הוא מעט גבוה יותר,

and this tiny difference

וההבדל הזעיר הזה

in the individual's rule of movement

בחוקי התנועה של הפריטים

is sufficient to explain what we observe,

מספיק כדי להסביר את מה שאנחנו רואים,

that the dominant female

שהנקבה השלטת

leads her group to the road

מובילה את הקבוצה לכביש

and then gives way to the others

ואז נותנת לאחרים

for them to cross first.

לחצות קודם.

George Box, who was an English statistician,

ג'ורג' בוקס, שהיה סטטיסטיקאי אנגלי,

once wrote, "All models are false,

כתב פעם, "כל המודלים שגויים,

but some models are useful."

אבל חלק מהמודלים מועילים"

And in fact, this model is obviously false,

ולמעשה, המודל הזה שגוי בברור,

because in reality, meerkats are anything but random particles.

מפני שבמציאות, סוריקטות הן הכל חוץ מחלקיקים אקראיים.

But it's also useful,

אבל הוא גם מועיל,

because it tells us that extreme simplicity

מפני שהוא אומר לנו שפשטות קיצונית

in movement rules at the individual level

בחוקי תנועה ברמת הפרטים

can result in a great deal of complexity

יכולה ליצור מורכבות קיצונית

at the level of the group.

ברמה הקבוצתית.

So again, that's simplifying complexity.

אז שוב, זה פישט את המורכבות.

I would like to conclude

הייתי רוצה לסכם

on what this means for the whole species.

במה שזה אומר לכל המינים.

When the dominant female

כשנקבה דומיננטית

gives way to a subordinate,

נותנת לפקוד לעבור,

it's not out of courtesy.

זה לא מאדיבות.

In fact, the dominant female

למעשה, הנקבה הדומננטית

is extremely important for the cohesion of the group.

היא חשובה מאוד לאיחוד הקבוצה.

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

אם היא מתה על הכביש, כל הקבוצה בסכנה.

So this behavior of risk avoidance

אז ההתנהגות הזו של המנעות מסיכונים

is a very old evolutionary response.

היא תגובה אבולוציונית עתיקה.

These meerkats are replicating an evolved tactic

הסוריקטות האלו משכפלים טקטיקה מפותחת

that is thousands of generations old,

שהיא בת אלפי דורות,

and they're adapting it to a modern risk,

והם מאמצים אותה לסיכון מודרני,

in this case a road built by humans.

במקרה הזה כביש שנבנה על ידי אנשים.

They adapt very simple rules,

הם מתאימים חוקים מאוד פשוטים,

and the resulting complex behavior

וההתנהגות המורכבת שבאה כתוצאה

allows them to resist human encroachment

מאפשרת להם להתנגד לחדירה האנושית

into their natural habitat.

לסביבת המחיה הטבעית שלהם.

In the end,

בסופו של דבר,

it may be bats which change their social structure

זה יכול להיות עטלפים שמשנים את המבנה החברתי שלהם

in response to a population crash,

כתגובה להתרסקות האוכלוסיה,

or it may be meerkats

או סוריקטות

who show a novel adaptation to a human road,

שמראות התאמה מרשימה לכביש אנושי,

or it may be another species.

או שזה יכול להיות מין אחר.

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

המסר שלי הוא -- והוא לא מסובך,

but a simple one of wonder and hope --

אלא אחד פשוט של פליאה ותקווה --

my message here is that animals

המסר שלי פה הוא שחיות

show extraordinary social complexity,

מראות מורכבות חברתית יוצאת דופן,

and this allows them to adapt

וזה מאפשר להן להתאים את עצמן

and respond to changes in their environment.

ולהגיב לשינויים בסביבה שלהם.

In three words, in the animal kingdom,

בשלוש מילים, בממלכת החי,

simplicity leads to complexity

פשטות מובילה למורכבות

which leads to resilience.

שמובילה לגמישות.

Thank you.

תודה לכם.

(Applause)

(מחיאות כפיים)

Dania Gerhardt: Thank you very much, Nicolas,

דניה גרהרדט: תודה רבה לך, ניקולאס,

for this great start. Little bit nervous?

על ההתחלה המעולה הזו, מעט לחוץ?

Nicolas Perony: I'm okay, thanks.

ניקולאס פרוני: אני בסדר, תודה.

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

ד.ג: אוקיי, מעולה, אני בטוחה שהרבה אנשים בקהל

somehow tried to make associations

איכשהו ניסו לעשות קישורים

between the animals you were talking about --

בין החיות שדיברת עליהן --

the bats, meerkats -- and humans.

העטלפים, הסוריקטות -- ואנשים.

You brought some examples:

הבאת דוגמאות:

The females are the social ones,

הנקבות הן החברתיות,

the females are the dominant ones,

הנקבות הן הדומיננטיות,

I'm not sure who thinks how.

אני לא בטוחה מי חושב איך.

But is it okay to do these associations?

אבל האם זה בסדר לעשות קישורים?

Are there stereotypes you can confirm in this regard

האם שיש סטראוטיפים שאתה יכול לאשר בהקשר הזה

that can be valid across all species?

שיכולים להיות נכונים לכל המינים?

NP: Well, I would say there are also

נ.פ: ובכן, הייתי אומר שיש גם

counter-examples to these stereotypes.

דוגמאות נגדיות לסטראוטיפים האלה.

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

לדוגמה, בסוסוני ים או בקואלות, למעשה,

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

זה הזכר שמטפל בצעירים תמיד.

And the lesson is that it's often difficult,

והשיעור הוא שזה לרוב קשה,

and sometimes even a bit dangerous,

ולפעמים אפילו מסוכן מעט,

to draw parallels between humans and animals.

לעשות השוואות בין אנשים לחיות.

So that's it.

אז זהו זה.

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

ד.ג: אוקיי, תודה רבה לך על ההתחלה המעולה הזו.

Thank you, Nicolas Perony.

תודה לך, ניקולאס פרוני.