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

번역: Jihyeon J. Kim 검토: Kwangmin Lee

Science,

과학은

science has allowed us to know so much

우주의 먼 구석까지도

about the far reaches of the universe,

우리에게 많은 것을 알려줍니다.

which is at the same time tremendously important

굉장히 중요하면서 동시에

and extremely remote,

너무나 먼 우주에 대해서요.

and yet much, much closer,

하지만 우리와 더 가까이에 있는 것들

much more directly related to us,

우리에게 더 직접적으로 관련되어 있는

there are many things we don't really understand.

많은 것들은 잘 알지 못합니다.

And one of them is the extraordinary

그 중 하나가 주변의 동물에게 있는

social complexity of the animals around us,

특별한 사회적 복합성입니다.

and today I want to tell you a few stories

오늘 저는 동물의 복합성에 대한

of animal complexity.

이야기를 하려고 합니다.

But first, what do we call complexity?

먼저, 무엇을 복합성이라고 할까요?

What is complex?

복합적이란 무엇일까요?

Well, complex is not complicated.

음, 복합적이라는 것은 복잡한 것이 아닙니다.

Something complicated comprises many small parts,

복잡한 것은 수 많은 작은 부분들로 이루어져 있는데,

all different, and each of them

다른 각각의 부분들은

has its own precise role in the machinery.

조직 안에서 분명히 그것만의 역할이 있습니다.

On the opposite, a complex system

반대로 복합적인 시스템은

is made of many, many similar parts,

많은 유사한 부분들로 이루어져 있고,

and it is their interaction

이 유사한 부분들의 상호작용이

that produces a globally coherent behavior.

전체적으로 일관적인 행동을 만들어냅니다.

Complex systems have many interacting parts

복합시스템은 상호작용하는 많은 부분들이 있어

which behave according to simple, individual rules,

단순한 개별적인 법칙을 따라 움직이며

and this results in emergent properties.

이것이 새로운 특성을 만들어 냅니다.

The behavior of the system as a whole

전체 시스템의 행동은

cannot be predicted

개별적인 법칙만으로는

from the individual rules only.

예측할 수 없습니다.

As Aristotle wrote,

아리스토텔레스가 말했듯이,

the whole is greater than the sum of its parts.

전체는 부분의 총합보다 큽니다.

But from Aristotle, let's move onto

아리스토텔레스는 두고

a more concrete example of complex systems.

복합적 시스템의 구체적인 사례를 보겠습니다.

These are Scottish terriers.

이것은 스카치 테리어입니다.

In the beginning, the system is disorganized.

처음에는 시스템이 무질서합니다.

Then comes a perturbation: milk.

그러다 우유라는 불안요인이 생깁니다.

Every individual starts pushing in one direction

모두 한 방향으로 밀기 시작합니다.

and this is what happens.

이런 일이 생기죠.

The pinwheel is an emergent property

바람개비의 형태는

of the interactions between puppies

우유쪽으로 가려고 아무렇게나 움직이는

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

강아지들 사이의 상호작용으로

and therefore to push in a random direction.

나타나는 특징입니다.

So it's all about finding the simple rules

결국 중요한 것은 복합성이 나타나도록 하는

from which complexity emerges.

단순한 법칙을 찾아내는 것입니다.

I call this simplifying complexity,

저는 이것을 단순화한 복합성이라고 하는데

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

ETH 취리히의

at ETH Zurich.

시스템 디자인에서 하는 일입니다.

We collect data on animal populations,

동물 집단에서 정보를 수집하고

analyze complex patterns, try to explain them.

복합적인 패턴을 분석해서 설명합니다.

It requires physicists who work with biologists,

물리학자, 생물학자,

with mathematicians and computer scientists,

수학자와 컴퓨터 공학자들이 필요하고

and it is their interaction that produces

그들이 문제를 해결하기 위해

cross-boundary competence

분야를 넘나드는 지식을

to solve these problems.

상호교류하며 만들어 냅니다.

So again, the whole is greater

그래서 다시 말하면,

전체는 부분의 총합보다 큽니다.

than the sum of the parts.

In a way, collaboration

어떻게 보면, 협력이란

is another example of a complex system.

복합 시스템의 다른 예시입니다.

And you may be asking yourself

여러분은 혼자 생각하시겠죠.

which side I'm on, biology or physics?

나는 생물과 물리 중 어느 쪽일까?

In fact, it's a little different,

사실, 이것은 조금 다릅니다.

and to explain, I need to tell you

설명드리기 위해서,

a short story about myself.

살짝 제 이야기를 하겠습니다.

When I was a child,

제가 어렸을 때,

I loved to build stuff, to create complicated machines.

뭔가 복잡한 기계 만드는 것을 좋아했습니다.

So I set out to study electrical engineering

그래서 전기 공학과

and robotics,

로봇공학을 공부하기로 했죠.

and my end-of-studies project

졸업 과제가

was about building a robot called ER-1 --

ER-1이라는 로봇을 만드는 것이었는데

it looked like this—

이렇게 생겼습니다.

that would collect information from its environment

자신의 환경에서 정보를 수집한 다음

and proceed to follow a white line on the ground.

바닥에 있는 흰 선을 따라 가는 것이었습니다.

It was very, very complicated,

너무 너무 복잡했지만

but it worked beautifully in our test room,

실험실에서는 훌륭하게 작동했습니다.

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

시연하는 날, 과제를 채점하러 교수님들이 오셨습니다.

So we took ER-1 to the evaluation room.

ER-1을 평가실에 가져갔죠.

It turned out, the light in that room

알고 보니, 그 곳의 조명이

was slightly different.

살짝 달랐습니다.

The robot's vision system got confused.

로봇의 시각시스템이 오류를 일으켰죠.

At the first bend in the line,

첫 번째 구부러진 선에서

it left its course, and crashed into a wall.

경로를 이탈하고 벽에 부딪혔습니다.

We had spent weeks building it,

몇 주동안 만들었는데

and all it took to destroy it

조명 색깔이 살짝

was a subtle change in the color of the light

다를 뿐이어서

in the room.

그게 망가진 겁니다.

That's when I realized that

그 때 저는 알게됐습니다.

the more complicated you make a machine,

기계를 복잡하게 만들수록

the more likely that it will fail

예상치 못한 것 때문에

due to something absolutely unexpected.

실패할 가능성이 높다는 것을요.

And I decided that, in fact,

그래서 저는,

I didn't really want to create complicated stuff.

복잡한 것을 만들지 않기로 했습니다.

I wanted to understand complexity,

우리를 둘러싼 복합성에 대해

the complexity of the world around us

이해하고 싶었습니다.

and especially in the animal kingdom.

특히 동물의 세계를요.

Which brings us to bats.

박쥐를 살펴보게 됐습니다.

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

벡스타인 박쥐는 흔한 유럽 박쥐입니다.

They are very social animals.

매우 사회적인 동물입니다.

Mostly they roost, or sleep, together.

대개 함께 무리짓거나 잠을 잡니다.

And they live in maternity colonies,

또한 모성 집단이 있는데

which means that every spring,

매년 봄이 되면

the females meet after the winter hibernation,

동면 이후에 암컷들이 모여

and they stay together for about six months

6개월동안 함께 지내며

to rear their young,

새끼를 기릅니다.

and they all carry a very small chip,

모두 작은 칩을 달고 있어서

which means that every time one of them

특수 제작된 박쥐상자에

enters one of these specially equipped bat boxes,

들어오면

we know where she is,

위치를 알 수 있습니다.

and more importantly,

더욱 중요한 것은,

we know with whom she is.

누구와 같이 있는지 압니다.

So I study roosting associations in bats,

저는 박쥐의 무리관련성을 연구했고

and this is what it looks like.

이런 모양을 갖고 있습니다.

During the day, the bats roost

낮에는 여러 상자에

in a number of sub-groups in different boxes.

하위 집단으로 무리짓습니다.

It could be that on one day,

어느 날은

the colony is split between two boxes,

두 개의 상자로 나뉠 수도 있고

but on another day,

어떤 날은

it could be together in a single box,

한 상자에 함께 있거나

or split between three or more boxes,

세 개이상의 상자에 있을 수도 있습니다.

and that all seems rather erratic, really.

정말 변덕스럽게 보입니다.

It's called fission-fusion dynamics,

분열-융합 역동성이라고 하는데,

the property for an animal group

동물 집단이 서로 다른 하부집단으로

of regularly splitting and merging

규칙적으로 흩어졌다 모였다하는

into different subgroups.

특성을 가리킵니다.

So what we do is take all these data

저희는 각기 다른 날의

from all these different days

모든 정보를 가져와

and pool them together

모아서

to extract a long-term association pattern

군집적인 사회구조의

by applying techniques with network analysis

전체 그림을 얻을 수 있는

to get a complete picture

관계 분석 기술을 적용함으로써

of the social structure of the colony.

장기적인 연합형태를 끄집어 냅니다.

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

아셨죠? 그게 이겁니다.

In this network, all the circles

이 관계에서, 모든 원들은

are nodes, individual bats,

개별적인 박쥐들인 교점들입니다.

and the lines between them

그 사이의 선들은

are social bonds, associations between individuals.

개체 사이의 사회적 유대와 관계성입니다.

It turns out this is a very interesting picture.

아주 흥미로운 그림입니다.

This bat colony is organized

이 박쥐 군집은

in two different communities

두개의 다른 공동체로 이루어져 있는데

which cannot be predicted

하루 단위의 분열-융합 역동성으로는

from the daily fission-fusion dynamics.

예측할 수가 없습니다.

We call them cryptic social units.

저희는 이것을 모호한 사회단위라고 합니다.

Even more interesting, in fact:

더욱 흥미로운 것은

Every year, around October,

매년 10월경에,

the colony splits up,

군집이 분열합니다.

and all bats hibernate separately,

모든 박쥐들이 따로 동면하는데

but year after year,

여러 해가 지나도

when the bats come together again in the spring,

봄에 다시 모였을 때

the communities stay the same.

집단은 동질성을 유지합니다.

So these bats remember their friends

이 박쥐들은 동료들을

for a really long time.

상당히 오랫동안 기억합니다.

With a brain the size of a peanut,

땅콩만한 두뇌로

they maintain individualized,

개별화된

long-term social bonds,

장기적 사회결속을 유지합니다.

We didn't know that was possible.

그게 가능한지 몰랐습니다.

We knew that primates

영장류나 코끼리,

and elephants and dolphins could do that,

돌고래들은 그런 줄 알았지만

but compared to bats, they have huge brains.

그들은 박쥐에 비하면 뇌가 굉장히 크거든요.

So how could it be

어떻게 박쥐는

that the bats maintain this complex,

그렇게 제한적인 인지능력으로

stable social structure

이렇게 복합적이고 안정적인

with such limited cognitive abilities?

사회구조를 유지할 수 있을까요?

And this is where complexity brings an answer.

복합성이론이 답을 줄 수 있습니다.

To understand this system,

이 시스템을 이해하기위해

we built a computer model of roosting,

간단하고 개별적인 규칙에 기초한

based on simple, individual rules,

무리짓기 컴퓨터 모델을 만들고

and simulated thousands and thousands of days

가상 박쥐 군집으로

in the virtual bat colony.

수없이 많은 날을 모의실험했습니다.

It's a mathematical model,

수학적 모델입니다만

but it's not complicated.

복잡하지는 않습니다.

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

모델을 통해 알게 된 것을 요약하면,

each bat knows a few other colony members

각각의 박쥐는 몇 마리의 동료를 알고 있어서

as her friends, and is just slightly more likely

상자에 함께 모일 가능성이

to roost in a box with them.

약간 더 있습니다.

Simple, individual rules.

단순하고 개별적인 규칙입니다.

This is all it takes to explain

이 박쥐들의 사회적 복합성을

the social complexity of these bats.

설명하는 전부입니다.

But it gets better.

하지만 더 나아집니다.

Between 2010 and 2011,

2010년과 2011년 사이에

the colony lost more than two thirds of its members,

혹독한 겨울 날씨 때문에

probably due to the very cold winter.

군집의 3분의 2이상이 죽습니다.

The next spring, it didn't form two communities

다음해 봄에, 매년 그랬던 대로

like every year,

두 개의 집단을 이루지 않습니다.

which may have led the whole colony to die

그럼 집단이 너무 작아져서

because it had become too small.

모두 죽게 만들수도 있기 때문입니다.

Instead, it formed a single, cohesive social unit,

대신, 결속력 있는 단일한 집단을 만들어

which allowed the colony to survive that season

계절을 살아남아

and thrive again in the next two years.

다음 두 해동안 다시 번성하게 합니다.

What we know is that the bats

박쥐들은 자신들이 이렇게 하는지

are not aware that their colony is doing this.

모른다는 것을 알게 됐습니다.

All they do is follow simple association rules,

오직 단순한 결합 법칙을 따르는 것이고

and from this simplicity

이 단순성이

emerges social complexity

사회적 복합성을 나타내게 하는데

which allows the colony to be resilient

개체구조에 생기는 갑작스런 변화로부터

against dramatic changes in the population structure.

회복할 수 있게 해주는 겁니다.

And I find this incredible.

정말 놀랍다고 생각합니다.

Now I want to tell you another story,

다른 이야기를 들려드리겠습니다.

but for this we have to travel from Europe

유럽에서 남아프리카에 있는

to the Kalahari Desert in South Africa.

칼라하리 사막으로 가겠습니다.

This is where meerkats live.

미어캣이 사는 곳이죠.

I'm sure you know meerkats.

미어캣을 아실 겁니다.

They're fascinating creatures.

정말 멋진 생물이죠.

They live in groups with a very strict social hierarchy.

엄격한 사회적 위계를 가지고 집단생활을 합니다.

There is one dominant pair,

지배계급 한 쌍이 있고

and many subordinates,

많은 하위계급들이 있습니다.

some acting as sentinels,

어떤 미어캣은 보초병으로,

some acting as babysitters,

보모로,

some teaching pups, and so on.

새끼들을 가르치는 등의 역할을 합니다.

What we do is put very small GPS collars

이 동물들에게 소형 GPS 목줄을

on these animals

달아서

to study how they move together,

이들의 움직임이

and what this has to do with their social structure.

사회구조와 무슨 관계가 있는지 연구했습니다.

And there's a very interesting example

미어캣의 집합적 행동에

of collective movement in meerkats.

매우 흥미로운 예가 있습니다.

In the middle of the reserve which they live in

미어캣들이 사는 보호지역 한 가운데에

lies a road.

도로가 있습니다.

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

도로에는 차가 있어서 위험합니다.

But the meerkats have to cross it

미어캣들은 먹이를 위한 이동을 해야 해서

to get from one feeding place to another.

건너가야 합니다.

So we asked, how exactly do they do this?

의문이 생겼습니다. 어떻게 하는 걸까요?

We found that the dominant female

지배계급 암컷이 집단을 이끌고

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

길을 건넌다는 것을 알게 됐습니다.

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

하지만 건너가는 행동을 할 때는

she gives way to the subordinates,

하위계급들에게 양보합니다.

a manner of saying,

마치 이렇게 말하는 것 같습니다.

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

"가서 괜찮은가 봐."

What I didn't know, in fact,

제가 몰랐던 것은,

was what rules in their behavior the meerkats follow

미어캣들이 집단의 경계에서 벌어지는

for this change at the edge of the group to happen

변화를 위해 어떤 법칙을 따르고

and if simple rules were sufficient to explain it.

그것을 설명할 간단한 법칙이 있느냐는 것이었습니다.

So I built a model, a model of simulated meerkats

가상의 도로를 건너가는

crossing a simulated road.

미어캣 모의실험을 위한 모델을 만들었습니다.

It's a simplistic model.

단순화된 모델입니다.

Moving meerkats are like random particles

움직이는 미어캣은 임의의 점들로

whose unique rule is one of alignment.

정렬하는 독특한 규칙을 갖고 있습니다.

They simply move together.

그저 함께 움직이는 것입니다.

When these particles get to the road,

점들이 도로에 오면,

they sense some kind of obstacle,

장애물을 감지합니다.

and they bounce against it.

거기에서 되튕겨 나옵니다.

The only difference

여기 빨간 점의 지배계급 암컷과

between the dominant female, here in red,

다른 개체들간의

and the other individuals,

유일한 차이점은

is that for her, the height of the obstacle,

장애물의 높이로

which is in fact the risk perceived from the road,

도로에서부터 감지되는 위험성이

is just slightly higher,

그 암컷에게는 약간 더 높다는 것입니다.

and this tiny difference

개체들의 이동법칙에서의

in the individual's rule of movement

이 미세한 차이가

is sufficient to explain what we observe,

관찰한 내용을 충분히 알려주는데

that the dominant female

지배계급 암컷은

leads her group to the road

도로에 집단을 이끌고 가서

and then gives way to the others

다른 개체들이 먼저 건너도록

for them to cross first.

양보하는 겁니다.

George Box, who was an English statistician,

영국 통계학자인 죠지 박스가,

once wrote, "All models are false,

"모든 모델은 거짓이지만,

but some models are useful."

어떤 모델은 유용하다." 라고 했습니다.

And in fact, this model is obviously false,

사실 이 모델은 확실히 잘못된 것입니다.

because in reality, meerkats are anything but random particles.

실제로 미어캣은 임의의 점이 아니니까요.

But it's also useful,

하지만 유용합니다.

because it tells us that extreme simplicity

개체 수준의 이동 법칙에 있어서

in movement rules at the individual level

지극히 단순한 것이

can result in a great deal of complexity

집단 수준의 엄청난 복합성을

at the level of the group.

야기할 수 있다는 것을 알려주기 때문입니다.

So again, that's simplifying complexity.

다시 말씀드리면, 단순화한 복합성입니다.

I would like to conclude

이것이 전체 종에게 어떤 의미인지

on what this means for the whole species.

결론을 말씀드리겠습니다.

When the dominant female

지배계급 암컷이 하위계급에게

gives way to a subordinate,

양보할 때,

it's not out of courtesy.

예의로 그러는 것이 아닙니다.

In fact, the dominant female

지배계급 암컷은

is extremely important for the cohesion of the group.

집단의 결속에 대단히 중요한 존재입니다.

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

그 암컷이 죽으면, 전체가 위험에 빠집니다.

So this behavior of risk avoidance

이 위험회피 행동은

is a very old evolutionary response.

아주 오랜 진화 반응인 것입니다.

These meerkats are replicating an evolved tactic

미어캣들은 수천 세대에 설친

that is thousands of generations old,

진화된 전략을 되풀이 하는 겁니다.

and they're adapting it to a modern risk,

이 경우에는 인간이 지은 도로라는

in this case a road built by humans.

현대적 위험에 적응하는 것입니다.

They adapt very simple rules,

매우 단순한 규칙을 적용하고

and the resulting complex behavior

결과적인 복합 행동은

allows them to resist human encroachment

그들의 자연 서식지 안으로 들어오는

into their natural habitat.

인간의 침입에 대항하게 해 줍니다.

In the end,

결국은

it may be bats which change their social structure

개체수 급감에 대처하여

in response to a population crash,

사회구조를 바꾸는 박쥐나,

or it may be meerkats

도로에 새롭게 적응하는

who show a novel adaptation to a human road,

미어캣이거나,

or it may be another species.

또 다른 종일수도 있습니다.

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

제가 드리는 말씀은, 복잡한 것이 아니라

but a simple one of wonder and hope --

경이로움과 희망의 단순한 것입니다.

my message here is that animals

동물들은

show extraordinary social complexity,

탁월한 사회적 복합성을 가지고

and this allows them to adapt

적응하며

and respond to changes in their environment.

환경 변화에 대응합니다.

In three words, in the animal kingdom,

세 단어로, 동물의 세계에서는

simplicity leads to complexity

단순성이 복합성을 만들고

which leads to resilience.

그것이 회복력을 만듭니다.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)

Dania Gerhardt: Thank you very much, Nicolas,

데니아: 니콜라스씨, 멋진 시작을 해주셔서

for this great start. Little bit nervous?

대단히 감사합니다. 조금 긴장하습니까?

Nicolas Perony: I'm okay, thanks.

니콜라스: 괜찮습니다. 감사합니다.

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

데니아: 좋습니다. 분명 청중들께서

somehow tried to make associations

당신이 말씀해 주신 박쥐, 미어캣 같은 동물들과

between the animals you were talking about --

인간을 연결시켜 보려고

the bats, meerkats -- and humans.

했을 텐데요.

You brought some examples:

예시들을 말씀해주셨습니다.

The females are the social ones,

암컷들은 사회적인 존재이고,

the females are the dominant ones,

지배적인 존재라고 하셨습니다.

I'm not sure who thinks how.

어떻게 생각하실지 모르겠지만,

But is it okay to do these associations?

이렇게 연관시켜도 될까요?

Are there stereotypes you can confirm in this regard

모든 종들을 통틀어 해당되는

that can be valid across all species?

확신할 수 있는 전형적인 형태가 있습니까?

NP: Well, I would say there are also

니콜라스: 이렇게 말씀드리겠습니다.

counter-examples to these stereotypes.

이런 전형적인 형태에 반대되는 사례도 있습니다.

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

예를 들어, 해마, 코알라들은 사실

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

항상 수컷이 새끼를 돌봅니다.

And the lesson is that it's often difficult,

배운 점은 인간과 동물이 평행을 유지하는게

and sometimes even a bit dangerous,

자주 어렵고

to draw parallels between humans and animals.

때로는 조금 위험하기까지 하다는 것입니다.

So that's it.

그겁니다.

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

네, 훌륭한 시작에 감사합니다.

Thank you, Nicolas Perony.

감사합니다. 니콜라스 페로니씨.