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

Nicolas Perony: Filhotinhos! Agora que tenho a atenção de vocês, teoria da complexidade

Tradutor: Alessandra Areias Revisor: Gustavo Rocha

Science,

Ciência,

science has allowed us to know so much

ciência nos deu a chance de saber tanto

about the far reaches of the universe,

sobre os confins do universo,

which is at the same time tremendously important

o que é ao mesmo tempo tremendamente importante

and extremely remote,

e extremamente distante,

and yet much, much closer,

e ainda muito, muito mais próximo,

much more directly related to us,

muito mais diretamente relacionado a nós,

there are many things we don't really understand.

há muitas coisas que não entendemos.

And one of them is the extraordinary

E uma delas é a extraordinária

social complexity of the animals around us,

complexidade social dos animais que nos rodeiam,

and today I want to tell you a few stories

e hoje quero lhes contar algumas histórias

of animal complexity.

sobre a complexidade animal.

But first, what do we call complexity?

Em primeiro lugar, o que chamamos de complexidade?

What is complex?

O que é complexo?

Well, complex is not complicated.

Bom, complexo não significa complicado.

Something complicated comprises many small parts,

Algo complicado compreende muitas partes pequenas,

all different, and each of them

todas diferentes, e cada uma delas

has its own precise role in the machinery.

tem o seu próprio papel no mecanismo.

On the opposite, a complex system

Por outro lado, um sistema complexo

is made of many, many similar parts,

é feito de muitas, muitas partes similares,

and it is their interaction

e é a sua interação

that produces a globally coherent behavior.

que produz um comportamento globalmente coerente.

Complex systems have many interacting parts

Sistemas complexos têm muitas partes interagindo

which behave according to simple, individual rules,

que se comportam de acordo com regras simples, individuais,

and this results in emergent properties.

e isso resulta em propriedades emergentes.

The behavior of the system as a whole

O comportamento do sistema como um todo

cannot be predicted

não pode ser previsto

from the individual rules only.

apenas à partir de regras individuais.

As Aristotle wrote,

Como Aristóteles escreveu,

the whole is greater than the sum of its parts.

o todo é maior que a soma de suas partes.

But from Aristotle, let's move onto

Mas, à partir de Aristóteles, vamos passar para

a more concrete example of complex systems.

um exemplo mais concreto de sistemas complexos.

These are Scottish terriers.

Estes são terriers escoceses.

In the beginning, the system is disorganized.

No início, o sistema está desorganizado.

Then comes a perturbation: milk.

Em seguida, surge uma pertubação: leite

Every individual starts pushing in one direction

Todos os indivíduos começam a empurrar numa direção

and this is what happens.

e é isso o que acontece.

The pinwheel is an emergent property

O catavento é uma propriedade advinda

of the interactions between puppies

das interações entre os filhotes

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

cuja única regra é tentar manter o acesso ao leite

and therefore to push in a random direction.

e, portanto, empurrar numa direção aleatória.

So it's all about finding the simple rules

Então trata-se apenas de encontrar as regras simples

from which complexity emerges.

das quais surge a complexidade.

I call this simplifying complexity,

Chamo isso de simplificar a complexidade,

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

e o que fazemos na disciplina de design de sistemas

at ETH Zurich.

no ETH Zurich.

We collect data on animal populations,

Coletamos dados de populações animais,

analyze complex patterns, try to explain them.

analisamos padrões complexos, tentamos explicá-los.

It requires physicists who work with biologists,

São necessários físicos que trabalham com biólogos,

with mathematicians and computer scientists,

matemáticos e cientistas da computação,

and it is their interaction that produces

e é nas suas interações que se produzem

cross-boundary competence

competências transfonteiriças

to solve these problems.

para resolver esses problemas.

So again, the whole is greater

Então, novamente, o todo é maior

than the sum of the parts.

do que a soma de suas partes.

In a way, collaboration

De certo modo, a colaboração

is another example of a complex system.

é outro exemplo de um sistema complexo.

And you may be asking yourself

E você pode estar se perguntando

which side I'm on, biology or physics?

de que lado eu estou, biologia ou física?

In fact, it's a little different,

Na verdade, é um pouco diferente,

and to explain, I need to tell you

e para explicar, preciso contar a vocês

a short story about myself.

uma história sobre mim.

When I was a child,

Quando eu era criança,

I loved to build stuff, to create complicated machines.

eu adorava construir coisas, criar máquinas complicadas.

So I set out to study electrical engineering

Então me propus a estudar engenharia elétrica

and robotics,

e robótica,

and my end-of-studies project

e meu projeto de final de curso

was about building a robot called ER-1 --

consistia em construir um robô chamado ER1;

it looked like this—

parecia-se com isto;

that would collect information from its environment

que coletaria informação de seu ambiente

and proceed to follow a white line on the ground.

e prosseguir seguindo uma linha branca no chão.

It was very, very complicated,

Era complicadíssimo,

but it worked beautifully in our test room,

mas funcionou perfeitamente em nossa sala de testes,

e no dia da demonstração, os professores se reuniram para avaliar o projeto.

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

So we took ER-1 to the evaluation room.

E levamos o ER1 para a sala de avaliação.

It turned out, the light in that room

E parece que a iluminação daquela sala

was slightly different.

era ligeiramente diferente.

The robot's vision system got confused.

O sistema visual do robô se confundiu.

At the first bend in the line,

na primeira curva da linha,

it left its course, and crashed into a wall.

ele saiu de curso e bateu numa parede.

We had spent weeks building it,

Nós passamos semanas construindo-o,

and all it took to destroy it

e tudo o que foi preciso para destruí-lo

was a subtle change in the color of the light

foi uma mudança sutil na cor da luz

in the room.

da sala.

That's when I realized that

Foi aí que eu percebi que

the more complicated you make a machine,

quanto mais complicada for uma máquina,

the more likely that it will fail

maior a chance de ela falhar

due to something absolutely unexpected.

devido a algo absolutamente inesperado.

And I decided that, in fact,

E eu decidi que, na verdade,

I didn't really want to create complicated stuff.

eu não queria criar coisas complicadas.

I wanted to understand complexity,

eu queria entender complexidade,

the complexity of the world around us

a complexidade do mundo ao nosso redor

and especially in the animal kingdom.

e especialmente no reino animal.

Which brings us to bats.

O que nos leva aos morcegos.

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

Morcegos de Bechstein são uma espécie comum de morcegos europeus.

They are very social animals.

São animais bastante sociais.

Mostly they roost, or sleep, together.

Na maioria das vezes eles repousam, ou dormem, juntos.

And they live in maternity colonies,

E vivem em colônias maternais,

which means that every spring,

o que quer dizer que em toda primavera,

the females meet after the winter hibernation,

as fêmeas se encontram depois de hibernar no inverno,

and they stay together for about six months

e ficam juntas por cerca de seis meses

to rear their young,

pra criar seus filhotes,

and they all carry a very small chip,

e todas carregam um chip bem pequeno,

o que significa que toda vez que alguma delas

which means that every time one of them

enters one of these specially equipped bat boxes,

entra em alguma dessas caixas de morcego especialmente equipadas,

we know where she is,

nós sabemos onde ela está,

and more importantly,

e mais importante,

we know with whom she is.

sabemos com quem ela está.

So I study roosting associations in bats,

Eu estudei associações de repouso nos morcegos,

and this is what it looks like.

e é assim que se parece.

During the day, the bats roost

Durante o dia, os morcegos pousam

in a number of sub-groups in different boxes.

em números de subgrupos em caixas diferentes.

It could be that on one day,

Pode ser que em um dia,

the colony is split between two boxes,

a colônia se divida em duas caixas,

but on another day,

mas em outro dia,

it could be together in a single box,

pode estar junta em uma única caixa,

or split between three or more boxes,

ou dividida em três ou mais caixas,

and that all seems rather erratic, really.

e tudo isso parece ser mesmo irregular.

It's called fission-fusion dynamics,

Chama-se dinâmica fissão-fusão,

a propriedade de um grupo de animais

the property for an animal group

of regularly splitting and merging

dividir-se e unir-se regularmente

into different subgroups.

em subgrupos diferentes.

So what we do is take all these data

E o que fazemos é pegar todos esses dados

from all these different days

de todos esses dias diferentes

and pool them together

e colocá-los em conjunto

to extract a long-term association pattern

para extrair um padrão de associação de longo prazo

by applying techniques with network analysis

aplicando técnicas com análise de redes

to get a complete picture

para ter uma visão completa

of the social structure of the colony.

da estrutura social da colônia.

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

Certo? Então é assim que se parece essa imagem.

In this network, all the circles

Nessa rede, todos os círculos

are nodes, individual bats,

são nós, morcegos individuais,

and the lines between them

e as linhas entre eles

are social bonds, associations between individuals.

são vínculos sociais, associações entre indivíduos.

It turns out this is a very interesting picture.

Acontece que essa imagem é muito interessante.

This bat colony is organized

Essa colônia de morcegos está organizada

in two different communities

em duas comunidades diferentes

which cannot be predicted

que não podem ser previstas

from the daily fission-fusion dynamics.

com a dinâmica de fissão-fusão diária.

We call them cryptic social units.

Nós as chamamos de unidades sociais secretas.

Even more interesting, in fact:

Ainda mais interessante, na verdade:

Every year, around October,

Todo ano, por volta de outubro,

the colony splits up,

a colônia se divide,

and all bats hibernate separately,

e todos os morcegos hibernam separadamente,

but year after year,

mas ano após ano,

when the bats come together again in the spring,

quando os morcegos se reúnem novamente na primavera,

the communities stay the same.

as comunidades se mantém as mesmas.

So these bats remember their friends

Esses morcegos se lembram dos seus amigos

for a really long time.

por muito tempo.

With a brain the size of a peanut,

Com o cérebro do tamanho de um amendoim,

they maintain individualized,

eles mantém vínculos

long-term social bonds,

individualizados e de longo prazo.

We didn't know that was possible.

Não sabíamos que isso era possível.

We knew that primates

Sabíamos que primatas

and elephants and dolphins could do that,

e elefantes e golfinhos podiam fazer isso,

but compared to bats, they have huge brains.

mas comparados com morcegos, seus cérebros são enormes.

So how could it be

Então como pode ser

that the bats maintain this complex,

que os morcegos mantêm

stable social structure

essa estrutura social complexa estável

with such limited cognitive abilities?

com tais habilidades cognitivas limitadas?

And this is where complexity brings an answer.

E é aí que a complexidade nos dá uma resposta.

To understand this system,

Para entender esse sistema,

we built a computer model of roosting,

Nós construímos um modelo computacional de repouso,

based on simple, individual rules,

baseado em regras simples e individuais,

and simulated thousands and thousands of days

e simulamos milhares e milhares de dias

in the virtual bat colony.

na colônia de morcegos virtual.

It's a mathematical model,

É um modelo matemático,

but it's not complicated.

mas não é complicado.

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

O que o modelo nos disse foi que, em resumo,

each bat knows a few other colony members

cada morcego conhece alguns outros membros da colônia

as her friends, and is just slightly more likely

como seus amigos, e é somente um pouco mais propenso

to roost in a box with them.

a repousar numa caixa com eles.

Simple, individual rules.

Regras simples e individuais.

This is all it takes to explain

É tudo o que é preciso para explicar

the social complexity of these bats.

a complexidade social desses morcegos.

But it gets better.

Mas não é só isso.

Between 2010 and 2011,

Entre 2010 e 2011,

the colony lost more than two thirds of its members,

a colônia perdeu mais de dois terços de seus membros,

probably due to the very cold winter.

provavelmente por causa do inverno rigoroso.

The next spring, it didn't form two communities

Na próxima primavera, não se formaram duas comunidades

like every year,

como todo ano,

which may have led the whole colony to die

o que poderia ter levado a colônia inteira à morte

because it had become too small.

porque teria se tornado pequena demais.

Instead, it formed a single, cohesive social unit,

Em vez disso, formou-se uma unidade social única e coesiva,

which allowed the colony to survive that season

que possibilitou à colônia sobreviver àquela estação

and thrive again in the next two years.

e prosperar novamente nos próximos dois anos.

What we know is that the bats

O que sabemos é que os morcegos

are not aware that their colony is doing this.

não estão cientes que sua colônia faz isso.

All they do is follow simple association rules,

Tudo o que fazem é seguir regras de associação simples,

and from this simplicity

e dessa simplicidade

emerges social complexity

surge a complexidade social

which allows the colony to be resilient

que permite à colônia ser resiliente

against dramatic changes in the population structure.

em face de mudanças dramáticas na estrutura populacional.

And I find this incredible.

E eu acho que isso é incrível.

Now I want to tell you another story,

Agora quero lhes contar outra história,

but for this we have to travel from Europe

mas para esta, temos que viajar da Europa

to the Kalahari Desert in South Africa.

ao deserto do Kalahari na África do Sul.

This is where meerkats live.

É onde vivem os suricates.

Tenho certeza que vocês conhecem os suricates.

I'm sure you know meerkats.

They're fascinating creatures.

São criaturas fascinantes.

They live in groups with a very strict social hierarchy.

Vivem em grupos com uma estrutura social bem restrita.

There is one dominant pair,

Há um casal dominante,

and many subordinates,

e muitos subordinados,

some acting as sentinels,

alguns atuando como sentinelas,

some acting as babysitters,

alguns atuando como babás,

some teaching pups, and so on.

outros ensinando os filhotes, e assim por diante.

What we do is put very small GPS collars

O que fazemos é colocar colares GPS bem pequenos

on these animals

nesses animais

to study how they move together,

para estudar como eles se movem em conjunto,

and what this has to do with their social structure.

e o que isso tem a ver com sua estrutura social.

And there's a very interesting example

e há um exemplo bem interessante

of collective movement in meerkats.

de movimento coletivo nos suricates.

In the middle of the reserve which they live in

No meio da reserva onde eles vivem

lies a road.

passa uma estrada.

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

Nessa estrada há carros, então é perigoso.

But the meerkats have to cross it

Mas os suricates precisam atravessá-la

to get from one feeding place to another.

para ir de um local de alimentação para o outro.

So we asked, how exactly do they do this?

Então perguntamos, como eles fazem isso exatamente?

We found that the dominant female

Descobrimos que a fêmea dominante

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

na maioria das vezes é quem guia o grupo até a estrada,

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

Mas na hora de atravessar a estrada,

she gives way to the subordinates,

ela dá espaço aos subordinados,

a manner of saying,

uma maneira de dizer,

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

"Vão em frente, digam-me se é seguro."

What I didn't know, in fact,

O que eu não sabia, na verdade,

was what rules in their behavior the meerkats follow

eram que regras em seu comportamento seguem os suricates

for this change at the edge of the group to happen

para que essa mudança aconteça da margem do grupo

and if simple rules were sufficient to explain it.

e se regras simples eram suficientes para explicá-la

So I built a model, a model of simulated meerkats

Então construí um modelo, um modelo de suricates simulados

crossing a simulated road.

atravessando uma estrada simulada.

It's a simplistic model.

É um modelo simplista.

Moving meerkats are like random particles

Suricates em movimento são como partículas aleatórias

whose unique rule is one of alignment.

cuja única regra é uma de alinhamento.

They simply move together.

Eles simplesmente se movem em conjunto.

When these particles get to the road,

Quando essas partículas chegam à estrada,

they sense some kind of obstacle,

elas percebem um tipo de obstáculo,

and they bounce against it.

e são bloqueados por ela.

The only difference

a única diferença

between the dominant female, here in red,

entre a fêmea dominante, aqui em vermelho,

and the other individuals,

e os outros indivíduos,

is that for her, the height of the obstacle,

é que para ela, a altura do obstáculo,

which is in fact the risk perceived from the road,

que é, na verdade, o risco aparente da estrada,

is just slightly higher,

é levemente maior.

and this tiny difference

e essa pequena diferença

in the individual's rule of movement

nas regras individuais de movimento

is sufficient to explain what we observe,

é suficiente para explicar o que observamos,

that the dominant female

que a fêmea dominante

leads her group to the road

guia seu grupo ate a estrada

and then gives way to the others

e então dá espaço aos outros

for them to cross first.

para que atravessem primeiro.

George Box, who was an English statistician,

George Box, que foi um estatístico inglês,

once wrote, "All models are false,

uma vez escreveu: "Todos os modelos são falsos,

but some models are useful."

mas alguns são úteis."

And in fact, this model is obviously false,

E, de fato, esse modelo obviamente é falso,

because in reality, meerkats are anything but random particles.

porque, na realidade, os suricates não são nada como partículas aleatórias.

But it's also useful,

Mas também é útil,

because it tells us that extreme simplicity

porque nos mostra que simplicidade extrema

in movement rules at the individual level

nas regras de movimento ao nível individual

can result in a great deal of complexity

podem resultar numa grande parte de complexidade

at the level of the group.

ao nível do grupo.

So again, that's simplifying complexity.

Novamente, isso é simplificar a complexidade.

I would like to conclude

Gostaria de concluir

on what this means for the whole species.

com o que isso significa para toda a espécie.

When the dominant female

Quando a fêmea dominante

gives way to a subordinate,

dá espaço a um subordinado,

it's not out of courtesy.

não é por cortesia.

In fact, the dominant female

De fato, a fêmea dominante

is extremely important for the cohesion of the group.

é extremamente importante para a coesão do grupo.

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

Se ela morrer na estrada, o grupo inteiro está em risco.

So this behavior of risk avoidance

Então esse comportamento de evitar o risco

is a very old evolutionary response.

é uma resposta evolucionário bem antiga.

These meerkats are replicating an evolved tactic

Esses suricates estão replicando uma tática evolutiva

that is thousands of generations old,

que vem de milhares de gerações,

and they're adapting it to a modern risk,

e a estão adaptando a um risco moderno,

in this case a road built by humans.

nesse caso, uma estrada construída por humanos.

They adapt very simple rules,

Eles adaptam regras bem simples,

and the resulting complex behavior

e o comportamento complexo resultante

allows them to resist human encroachment

lhes permite resistir à invasão humana

into their natural habitat.

em seus habitats naturais.

In the end,

No final das contas,

it may be bats which change their social structure

pode ser morcegos que mudam suas estruturas sociais

in response to a population crash,

em resposta a uma queda na população,

or it may be meerkats

ou pode ser suricates

who show a novel adaptation to a human road,

que exibem uma adaptação nova para uma estrada humana,

or it may be another species.

ou pode ser outra espécie.

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

Minha mensagem aqui; e essa não é complicada;

but a simple one of wonder and hope --

mas uma simples de admiração e esperança;

my message here is that animals

minha mensagem aqui é que os animais

show extraordinary social complexity,

exibem uma complexidade social extraordinária,

and this allows them to adapt

e isso lhes permite adaptar-se

and respond to changes in their environment.

e responder à mudanças em seu ambiente.

In three words, in the animal kingdom,

Em três palavras, no reino animal,

simplicity leads to complexity

a simplicidade leva à complexidade

which leads to resilience.

o que leva à resiliência.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)

Dania Gerhardt: Thank you very much, Nicolas,

Dania Gerhardt: Muito obrigada, Nicolas,

for this great start. Little bit nervous?

por esse grande início. Um pouco nervoso?

Nicolas Perony: I'm okay, thanks.

Nicolas Perony: Estou bem, obrigado.

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

DG: Ok, ótimo. Tenho certeza que muita gente na plateia

somehow tried to make associations

de alguma forma tentaram associar

between the animals you were talking about --

entre os animais de que você falava;

the bats, meerkats -- and humans.

morcegos, suricates; e humanos.

You brought some examples:

Você trouxe alguns exemplos:

The females are the social ones,

As fêmes são as sociais,

the females are the dominant ones,

as fêmeas são as dominantes,

I'm not sure who thinks how.

não estou certa de quem pensa como.

But is it okay to do these associations?

Mas tem problema fazer essas associações?

Are there stereotypes you can confirm in this regard

Existem estereótipos que você pode confirmar a respeito disso

that can be valid across all species?

que podem ser válidos para todas as especies?

NP: Well, I would say there are also

NP: Bem, eu diria que também há

counter-examples to these stereotypes.

contra-exemplos para esses estereótipos.

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

Por exemplo, nos cavalos-marinhos ou em coalas, na verdade,

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

é sempre o macho que cuida dos jovens.

And the lesson is that it's often difficult,

E a lição é que muitas vezes é difícil,

and sometimes even a bit dangerous,

e às vezes até perigoso,

to draw parallels between humans and animals.

criar paralelos entre humanos e animais.

So that's it.

Então é isso.

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

DG: Ok. Muito obrigada por esse grande início.

Thank you, Nicolas Perony.

Obrigada, Nicolas Perony.