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

ニコラ・ペロニー: 子犬たち！さあ 複合性理論だよ！

翻訳: Masami Hisai 校正: Alex Luff

Science,

科学

science has allowed us to know so much

科学は私たちにとてつもなく多くのことを

about the far reaches of the universe,

広大な万物について教えてくれます

which is at the same time tremendously important

それは 同時にとてつもなく重要で

and extremely remote,

遥か遠く

and yet much, much closer,

しかしながら 実はとても身近で

much more directly related to us,

実際には 私たちが本当には理解していない多くの事よりも

there are many things we don't really understand.

ずっと私たちに直接的に関わっています

And one of them is the extraordinary

そしてその中の１つである

social complexity of the animals around us,

身近にいる動物達の社会の驚くべき複合性について

and today I want to tell you a few stories

今日は 私はいくつかの

of animal complexity.

動物の複合性についてお話をしたいと思います

But first, what do we call complexity?

さて まず私たちは何を「複合性」と言うのでしょうか？

What is complex?

「複合」とは何でしょうか？

Well, complex is not complicated.

「複合」は「ややこしく」はありません

Something complicated comprises many small parts,

ややこしいものは多くの小さい要素から成り立っています

all different, and each of them

全て違うもので 各々が

has its own precise role in the machinery.

その組織の中で 明確な役割を持っています

On the opposite, a complex system

その反対に 複合システムは

is made of many, many similar parts,

とても多くの同じような要素で作られています

and it is their interaction

そして それはそれらの全体的に筋の通った

that produces a globally coherent behavior.

相互作用を生み出します

Complex systems have many interacting parts

複合システムは互いに影響し合う多くの要素を持ち

which behave according to simple, individual rules,

それらはシンプルな個々のルールに従って 動作し

and this results in emergent properties.

そして 創発に行き着きます

The behavior of the system as a whole

全体としてのシステムの挙動は

cannot be predicted

個々のルールからのみでは

from the individual rules only.

予測することはできません

As Aristotle wrote,

アリストテレスが書いたように

the whole is greater than the sum of its parts.

全体は部分の総和よりも勝るのです

But from Aristotle, let's move onto

しかし アリストテレスはさておき

a more concrete example of complex systems.

複合システムのより具体的な例を

These are Scottish terriers.

スコットランド テリアがいます

In the beginning, the system is disorganized.

最初 システムは無秩序です

Then comes a perturbation: milk.

そして小さな力が生じます ミルクです

Every individual starts pushing in one direction

誰もが ある方向に向かい始めると

and this is what happens.

こんなふうになります

The pinwheel is an emergent property

子犬たちの相互作用によって

of the interactions between puppies

風車が生じるのです

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

ミルクから離れないように

and therefore to push in a random direction.

どんな向きでも押していくことだけがルールです

So it's all about finding the simple rules

だから 複合性が立ち現れる所から

from which complexity emerges.

単純なルールを見つけることが全てなのです

I call this simplifying complexity,

私はこれを複合性の簡素化と呼んでおり

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

私たちはチューリッヒのスイス連邦工科大学の

at ETH Zurich.

システム・デザイン講座で取り組んでいます

We collect data on animal populations,

動物の個体数に関するデータを収集し

analyze complex patterns, try to explain them.

複合したパターンを分析し それらを説明しようとします

It requires physicists who work with biologists,

それには生物学者 数学者 コンピューター科学者と

with mathematicians and computer scientists,

共に協力する物理学者が必要です

and it is their interaction that produces

そして 彼らの相互作用が

cross-boundary competence

学際的な強みとなって

to solve these problems.

これらの問題を解決するのです

So again, the whole is greater

繰り返しますが 全体は部分の総和よりも

than the sum of the parts.

勝るのです

In a way, collaboration

コラボレーションという方法は

is another example of a complex system.

複合システムのもう一つの例です

And you may be asking yourself

このスピーカーは生物学と物理学の

which side I'm on, biology or physics?

どちら側なんだと 不思議に思ったかもしれません

In fact, it's a little different,

実際には 見方が違います

and to explain, I need to tell you

そして 説明する為に

a short story about myself.

私自身について少しお話する必要があります

When I was a child,

子供の頃

I loved to build stuff, to create complicated machines.

私は複雑な機械を作るためにものを組み立てるのが好きでした

So I set out to study electrical engineering

だから 私は電気工学の研究に着手しました

and robotics,

それからロボット工学

and my end-of-studies project

そして 私の最後の研究プロジェクトは

was about building a robot called ER-1 --

ER-1 と呼ばれていたロボットの構築についてでした

it looked like this—

それはこんな風でしたー

that would collect information from its environment

周囲の状況から情報を収集し

and proceed to follow a white line on the ground.

そして地面の白い線に従い進みます

It was very, very complicated,

それは非常に 非常にややこしいものでしたが

but it worked beautifully in our test room,

テストルームでは完璧に動作しました

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

そしてデモ当日 教授がそのプロジェクトの評価をするために 集まりました

So we took ER-1 to the evaluation room.

そして私たちは評価室に ER-1 を持ち込みました

It turned out, the light in that room

すると こうなりました その部屋の明かりが

was slightly different.

やや異なっていたために

The robot's vision system got confused.

ロボットの視覚システムが混乱してしまったのです

At the first bend in the line,

最初の曲がり角で

it left its course, and crashed into a wall.

コースを外れ 壁に激突したのです

We had spent weeks building it,

結局は、部屋の光の色の

and all it took to destroy it

微妙な変化のせいだけで

was a subtle change in the color of the light

壊れてしまったそのロボットを

in the room.

作るためだけに数週間もかけたわけです

That's when I realized that

これが 私が気づいた時です

the more complicated you make a machine,

作るマシンがより複雑になればなるほど

the more likely that it will fail

より失敗する可能性が高くなると

due to something absolutely unexpected.

まったく予期していなかった何かのせいで

And I decided that, in fact,

そして 事実私ははっきりと分かりました

I didn't really want to create complicated stuff.

私は本当にややこしいものを作りたかったわけではなかったと

I wanted to understand complexity,

私は複合性を理解したかったのです

the complexity of the world around us

私たちの周りの世界の複合性

and especially in the animal kingdom.

特に動物の王国における複合性を

Which brings us to bats.

さて ここでコウモリの話をしましょう

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

ベヒシュタインのコウモリは ヨーロッパのコウモリの一般的な種です

They are very social animals.

彼らは非常に社会的な動物です

Mostly they roost, or sleep, together.

大抵彼らはねぐらで一緒に眠ります

And they live in maternity colonies,

そして 彼らは母系群で生活しています

which means that every spring,

つまり毎年春になると

the females meet after the winter hibernation,

冬の冬眠後 メスたちは集い

and they stay together for about six months

そして 子供を育てるため

to rear their young,

約 6 ヶ月間一緒にとどまるのです

and they all carry a very small chip,

そしてコウモリ全てに 非常に小型のチップをつけ

which means that every time one of them

どの一匹でも 特別に用意された

enters one of these specially equipped bat boxes,

コウモリの巣箱に入る度に

we know where she is,

居場所がわかり

and more importantly,

さらに重要なことは

we know with whom she is.

どのコウモリと一緒なのかを 知ることが出来ます

So I study roosting associations in bats,

そうやって コウモリのねぐらの関係を調査します

and this is what it looks like.

これはこのようなものです

During the day, the bats roost

日中は コウモリはねぐらにいます

in a number of sub-groups in different boxes.

多くの小グループにわかれ 別々の巣箱に入ります

It could be that on one day,

たとえばある日

the colony is split between two boxes,

群れは2 つの巣箱に分かれ

but on another day,

しかし 別の日には

it could be together in a single box,

一緒に1 つの巣箱に入ったり

or split between three or more boxes,

3 つやそれ以上の巣箱に分かれることもあり

and that all seems rather erratic, really.

実に一貫性がないように思えます

It's called fission-fusion dynamics,

しかし これは分裂融合ダイナミクスと呼ばれ

the property for an animal group

別のサブグループへと

of regularly splitting and merging

定期的に分裂し 統合される

into different subgroups.

動物のグループの特性なのです

So what we do is take all these data

だから私たちがすることは 別々の日の

from all these different days

すべてのこれらのデータを取り

and pool them together

それらを一緒に出し合うのです

to extract a long-term association pattern

ネットワーク分析の技法を適用することによって

by applying techniques with network analysis

長期的な関係のパターンを抽出し

to get a complete picture

群れの社会構造の

of the social structure of the colony.

完全な状況を得るためです

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

いいですか？ するとこんな絵ができてきます

In this network, all the circles

このネットワークでは すべての円は

are nodes, individual bats,

ノード すなわち一匹のコウモリを表し

and the lines between them

そしてそれらの間の線は

are social bonds, associations between individuals.

社会的な結束 個体間の関連付けとなります

It turns out this is a very interesting picture.

結局 これは非常に興味深い図となりました

This bat colony is organized

2 つの異なるコミュニティが

in two different communities

この群れを構成しているのです

which cannot be predicted

日々の分裂融合の動きからは

from the daily fission-fusion dynamics.

予測できないものでした

We call them cryptic social units.

私たちはそれらを不可解な社会単位と呼んでいます

Even more interesting, in fact:

さらに興味深いことがあります

Every year, around October,

毎年10 月頃

the colony splits up,

群れは分裂し

and all bats hibernate separately,

そしてすべてのコウモリは別々に冬眠に入ります

but year after year,

しかし 年々

when the bats come together again in the spring,

春にコウモリが再び一緒に集まると

the communities stay the same.

コミュニティは同じままなのです

So these bats remember their friends

だからこれらのコウモリは友人を覚えています

for a really long time.

本当に長い間

With a brain the size of a peanut,

ピーナツ大の脳で

they maintain individualized,

彼らは個々の

long-term social bonds,

長期的な社会的結束を維持するのです

We didn't know that was possible.

そんなことが出来るとは知りませんでした

We knew that primates

霊長類とゾウと

and elephants and dolphins could do that,

イルカが維持できることは知っていましたが

but compared to bats, they have huge brains.

コウモリと比べると 彼らの脳は巨大です

So how could it be

ですから どのようにして

that the bats maintain this complex,

コウモリたちはこの複合の

stable social structure

安定した社会構造を

with such limited cognitive abilities?

このような限られた認知能力で維持するのでしょうか？

And this is where complexity brings an answer.

そして これは複合性が答えをもたらすところです

To understand this system,

このシステムを理解するために

we built a computer model of roosting,

一匹ごとの簡単なルールに基づいて

based on simple, individual rules,

ねぐらのコンピューター・モデルを作りました

and simulated thousands and thousands of days

そして何千日分も

in the virtual bat colony.

仮想のコウモリの群れでテストしました

It's a mathematical model,

それは数理的なモデルであるのですが

but it's not complicated.

ややこしくはないのです。

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

このモデルから分かったことを 要約します

each bat knows a few other colony members

それぞれのコウモリは 友人として

as her friends, and is just slightly more likely

群れのメンバーの何人かを知っていて

to roost in a box with them.

知り合いと同じ巣箱を選びがちなのです

Simple, individual rules.

一匹ごとの簡単なルールです

This is all it takes to explain

これだけのことで これらのコウモリの

the social complexity of these bats.

社会的な複合性を説明できるのです

But it gets better.

さらに良いことがあるのです

Between 2010 and 2011,

2010 年と 2011 年にかけて

the colony lost more than two thirds of its members,

群れがメンバーの 3 分の 2 以上を失いました

probably due to the very cold winter.

おそらく非常に寒い冬だったせいです

The next spring, it didn't form two communities

次の春 コミュニティは例年のような２つの群れには

like every year,

なりませんでした

which may have led the whole colony to die

そんなことをしたら 群れは小さくなりすぎて

because it had become too small.

全滅していたかもしれません

Instead, it formed a single, cohesive social unit,

代わりに １つにまとまった社会を形成しました

which allowed the colony to survive that season

こうして そのシーズンを生き残り

and thrive again in the next two years.

そのあと２年で再び繁栄できたのです

What we know is that the bats

こんなことが分かりました

are not aware that their colony is doing this.

自分たちの群れのこんな動きに コウモリは気づいていません

All they do is follow simple association rules,

コウモリたちはただ 簡単な交友のルールに従うだけです

and from this simplicity

そしてこのシンプルさから

emerges social complexity

社会的な（複合さ）が生じて

which allows the colony to be resilient

人口構造の劇的な変化に対して

against dramatic changes in the population structure.

群れが耐えられるようになるのです

And I find this incredible.

驚くべき結果です

Now I want to tell you another story,

さて ちょっと別の話をしたいのですが

but for this we have to travel from Europe

そのためには私たちはヨーロッパから

to the Kalahari Desert in South Africa.

南アフリカ共和国のカラハリ砂漠に移らなければなりません

This is where meerkats live.

ミーアキャットはここで生息しています

I'm sure you know meerkats.

皆さんはミーアキャットを勿論ご存知ですよね？

They're fascinating creatures.

彼らは魅力的な生き物で

They live in groups with a very strict social hierarchy.

非常に厳格な社会的な階層を備えたグループで生活しています

There is one dominant pair,

1 つの群れを率いるペアと

and many subordinates,

多くの下層群がおり

some acting as sentinels,

番人として行動するものもあれば

some acting as babysitters,

ベビーシッターとして行動するものもあり

some teaching pups, and so on.

子供に教えるものなど等 がいます

What we do is put very small GPS collars

そこで私たちは この生き物に 小さなGPSを首輪にして

on these animals

付けることにしました

to study how they move together,

彼らはどのように共に移動し それが 彼らの社会構造に

and what this has to do with their social structure.

どのような意味を持つのか を調べるために

And there's a very interesting example

そして ここにミーアキャットの集団的な運動に関する

of collective movement in meerkats.

非常に興味深い例があります

In the middle of the reserve which they live in

彼らが生息する保護指定区域の真ん中に

lies a road.

１本の道路があります

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

この道路には車が通っており 危険です

But the meerkats have to cross it

でも ミーアキャットはそこを渡らなければなりません

to get from one feeding place to another.

餌場から餌場へと移動するために

So we asked, how exactly do they do this?

そこで どのようにして道を渡るのか 私達は調べることにしました

We found that the dominant female

たいていはメスのボスが

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

群れを道路まで連れて行きます

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

しかし 道路を横断する段になると

she gives way to the subordinates,

ボスは部下に任せるのです

a manner of saying,

あたかもこう言っているかのように

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

「先に行って 安全かどうか教えて 」

What I didn't know, in fact,

実際 ミーアキャットが どんな行動ルールに従うと

was what rules in their behavior the meerkats follow

グループが境界線でこういう変化を示すのか

for this change at the edge of the group to happen

それは単純なルールで十分説明できるのか

and if simple rules were sufficient to explain it.

ということがよく分かりませんでした

So I built a model, a model of simulated meerkats

そこで道路を渡るミーアキャットの群れの シミュレーションモデルを

crossing a simulated road.

開発しました

It's a simplistic model.

単純化したモデルです

Moving meerkats are like random particles

動くミーアキャットはまるでランダムなかけらのようで

whose unique rule is one of alignment.

その独特のルールは向きがそろうことです

They simply move together.

彼らは単に一緒に移動します

When these particles get to the road,

これらのかけらが道路に到着すると

they sense some kind of obstacle,

彼らはある種の障害を感じ

and they bounce against it.

それに対して 飛び跳ねます

The only difference

他の個体と

between the dominant female, here in red,

この赤い 群れを率いるメスとの

and the other individuals,

唯一の違いは

is that for her, the height of the obstacle,

彼女に対する障害物の高さ

which is in fact the risk perceived from the road,

すなわち 道路から知覚されるリスクで

is just slightly higher,

わずかに高く

and this tiny difference

そして個々 の移動のルールにおける

in the individual's rule of movement

この小さな差が

is sufficient to explain what we observe,

我々 が観察している

that the dominant female

群れを率いるメスが

leads her group to the road

彼女のグループを道路へと導き

and then gives way to the others

最初に道路を横断させるため

for them to cross first.

他の個体に道を譲る という現象を説明するに足るものです

George Box, who was an English statistician,

イギリスの統計学者 ジョージ ・ ボックスという人がいますが

once wrote, "All models are false,

”全てのモデルは誤りではあるが

but some models are useful."

役に立つものもある""と述べました

And in fact, this model is obviously false,

そして事実 このモデルは明らかに間違っています

because in reality, meerkats are anything but random particles.

なぜなら 現実には ミーアキャットはランダムなかけらではないのです

But it's also useful,

しかし役にも立ちます

because it tells us that extreme simplicity

なぜなら それは私たちに

in movement rules at the individual level

個々 のレベルでの運動規則の極端なシンプルさが

can result in a great deal of complexity

グループレベルにおいては複雑さを大量に発生するようになる

at the level of the group.

ということを教えてくれます

So again, that's simplifying complexity.

繰り返しますが それは複雑さを簡素化します

I would like to conclude

まとめたいと思います

on what this means for the whole species.

これが 全体の種にどのように意味するかを

When the dominant female

群れを率いるメスが

gives way to a subordinate,

部下に道を譲る時というのは

it's not out of courtesy.

それは礼儀正しさからではないのです

In fact, the dominant female

実際には 群れを率いるメスは

is extremely important for the cohesion of the group.

グループの結束にとっては非常に重要なので

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

もし彼女が道路で死んでしまうと グループ全体が危機に晒されます

So this behavior of risk avoidance

だからこのリスク回避の行動は

is a very old evolutionary response.

非常に古くからの進化論的な反応です

These meerkats are replicating an evolved tactic

これらのミーアキャットは古く何千もの世代を通じて

that is thousands of generations old,

進化した戦術を再現し

and they're adapting it to a modern risk,

現代のリスク この場合人間によって作られた道路に

in this case a road built by humans.

適応させているのです

They adapt very simple rules,

彼らは非常に単純なルールを用い

and the resulting complex behavior

そして 結果的に複合した振る舞いで

allows them to resist human encroachment

自然の生息地への人間の介入に

into their natural habitat.

抵抗することができるようになるのです

In the end,

最終的には

it may be bats which change their social structure

それは 彼らの社会構造を変化させ

in response to a population crash,

人口減少に対応するコウモリであるかもしれませんし

or it may be meerkats

人類の作った道に新しい適応を見せた

who show a novel adaptation to a human road,

ミーアキャットかもしれませんし

or it may be another species.

他の生き物かもしれません

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

ここで私が言いたいことは それはややこしいことではなく

but a simple one of wonder and hope --

驚くべきものと望みでできた分かり易いもの

my message here is that animals

それは動物たちが

show extraordinary social complexity,

特別な社会的な複合性を示し

and this allows them to adapt

そして このことによって

and respond to changes in their environment.

環境の変化に適合し 対応させるのだということ

In three words, in the animal kingdom,

3 つの言葉だけで表現すると動物の王国では

simplicity leads to complexity

シンプルさは複合性につながり

which leads to resilience.

複合性は回復力につながる

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

（拍手）

Dania Gerhardt: Thank you very much, Nicolas,

ダニア ・ゲルハルト: 本当にありがとうございます ニコラ

for this great start. Little bit nervous?

この素晴らしいスタート 少し緊張してますか？

Nicolas Perony: I'm okay, thanks.

ニコラ： 大丈夫 ありがとうございます

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

ダニア： いいですね 私は会場の皆さんの多数が

somehow tried to make associations

何とか関連付けをしようとしたと思うのです

between the animals you were talking about --

お話に出てきた動物たち―

the bats, meerkats -- and humans.

コウモリやミーアキャット― と人間とをです

You brought some examples:

こんな例がありました

The females are the social ones,

メスは社会的な生き物で

the females are the dominant ones,

群れを率いるものだと

I'm not sure who thinks how.

いろいろな意見はありそうですが

But is it okay to do these associations?

しかし これらの関連付けを行っても大丈夫ですか？

Are there stereotypes you can confirm in this regard

この点についてすべての種を超えて

that can be valid across all species?

適用できるステレオタイプはありますか？

NP: Well, I would say there are also

ニコラ： そうですね 中には

counter-examples to these stereotypes.

これとは逆の例もあります

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

例えば タツノオトシゴやコアラでは

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

いつもオスが子どもの世話をしています

And the lesson is that it's often difficult,

ここから分かることは

and sometimes even a bit dangerous,

人間と動物の間を比べることは

to draw parallels between humans and animals.

困難で時に少し危険だということ

So that's it.

以上です

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

ダニア： わかりました この素晴らしいスタートを どうもありがとうございます

Thank you, Nicolas Perony.

ありがとう ニコラ・ペロニーでした