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

Tradutor: Guilherme Mesquita Revisora: Isabel Vaz Belchior

Science,

Ciência.

science has allowed us to know so much

A ciência permitiu-nos conhecer tanto

about the far reaches of the universe,

sobre os confins do universo,

which is at the same time tremendously important

o que, ao mesmo tempo, é tremendamente importante

and extremely remote,

e extremamente remoto,

and yet much, much closer,

e ainda assim, muito mais próximas,

much more directly related to us,

muito mais relacionadas diretamente connosco,

there are many things we don't really understand.

há muitas coisas que não compreendemos.

And one of them is the extraordinary

E uma delas é a extraordinária

social complexity of the animals around us,

complexidade social dos animais em nosso redor,

and today I want to tell you a few stories

e hoje eu quero contar-vos algumas histórias

of animal complexity.

sobre a complexidade animal.

But first, what do we call complexity?

Em primeiro lugar, a que chamamos complexidade?

What is complex?

O que é complexo?

Well, complex is not complicated.

Bem, complexo não significa complicado.

Something complicated comprises many small parts,

Algo complicado envolve muitas partes pequenas,

all different, and each of them

diferentes entre si, e cada uma delas

has its own precise role in the machinery.

tem o seu papel preciso 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 partes semelhantes,

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 interagentes

which behave according to simple, individual rules,

que se comportam segundo regras simples, individuais

and this results in emergent properties.

e isto 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.

usando apenas as 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 das suas partes.

But from Aristotle, let's move onto

Mas de Aristóteles, vamos partir para

a more concrete example of complex systems.

um exemplo concreto de sistemas complexos.

These are Scottish terriers.

Estes são Terriers escoceses.

In the beginning, the system is disorganized.

No princípio, o sistema está desorganizado.

Then comes a perturbation: milk.

Então, surge uma perturbação: leite.

Every individual starts pushing in one direction

Todos os indivíduos começam a empurrar numa direção

and this is what happens.

e é isto que acontece.

The pinwheel is an emergent property

Este moinho é uma propriedade emergente

of the interactions between puppies

das interações entre os cachorrinhos

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

cuja única regra é tentar manter acesso ao leite

and therefore to push in a random direction.

e, como tal, empurrar numa direção aleatória.

So it's all about finding the simple rules

Logo, temos de encontrar as regras simples

from which complexity emerges.

das quais surge a complexidade.

I call this simplifying complexity,

Eu chamo a isto simplificar a complexidade,

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

e é o que fazemos na cadeira de "Design" de Sistemas

at ETH Zurich.

no Instituto Federal de Tecnologia de Zurique.

We collect data on animal populations,

Colecionamos informação de populações animais,

analyze complex patterns, try to explain them.

analisamos padrões complexos, procuramos explicá-los.

It requires physicists who work with biologists,

Isso requer físicos que trabalhem com biólogos,

with mathematicians and computer scientists,

com matemáticos e cientistas informáticos,

and it is their interaction that produces

e é nas suas interações que se produzem

cross-boundary competence

competências além-fronteiras

to solve these problems.

para resolver estes problemas.

So again, the whole is greater

Logo, de novo, o todo é maior

than the sum of the parts.

do que a soma das suas partes.

In a way, collaboration

De certa forma, colaboração

is another example of a complex system.

é outro exemplo de sistema complexo.

And you may be asking yourself

E vocês provavelmente perguntam-se

which side I'm on, biology or physics?

de que lado estou eu, 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 me explicar, preciso de vos contar

a short story about myself.

uma pequena história sobre mim.

When I was a child,

Quando eu era uma criança,

I loved to build stuff, to create complicated machines.

eu adorava construir coisas, e criar máquinas complicadas.

So I set out to study electrical engineering

Portanto, dediquei-me ao estudo da engenharia eletrotécnica

and robotics,

e robótica,

and my end-of-studies project

e o meu projeto final

was about building a robot called ER-1 --

consistia em construir um robô chamado ER-1

it looked like this—

— que era assim —

that would collect information from its environment

para recolher informação do seu ambiente

and proceed to follow a white line on the ground.

e seguir uma linha branca no chão.

It was very, very complicated,

Era muito, muito complicado,

but it worked beautifully in our test room,

Mas funcionou lindamente na nossa sala de testes,

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

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

So we took ER-1 to the evaluation room.

Nós levámos o ER-1 para a sala de testes.

It turned out, the light in that room

Descobrimos que a luz naquela sala

was slightly different.

estava ligeiramente diferente.

The robot's vision system got confused.

O sistema de visão do robô ficou confuso.

At the first bend in the line,

À primeira curva na linha,

it left its course, and crashed into a wall.

abandonou o trajeto e foi contra uma parede.

We had spent weeks building it,

Nós tínhamos passado semanas a construí-lo,

and all it took to destroy it

e o que bastou para o destruir

was a subtle change in the color of the light

foi uma alteração ligeira na cor da luz

in the room.

daquela sala.

That's when I realized that

Foi aí que eu percebi que

the more complicated you make a machine,

quanto mais complicada se constrói uma máquina,

the more likely that it will fail

mais provável é que ela falhe

due to something absolutely unexpected.

devido a algo completamente inesperado.

And I decided that, in fact,

E eu decidi que, de facto,

I didn't really want to create complicated stuff.

não queria construir mais nada complicado.

I wanted to understand complexity,

Eu queria compreender a complexidade,

the complexity of the world around us

a complexidade do mundo à nossa volta

and especially in the animal kingdom.

e especialmente no reino animal.

Which brings us to bats.

O que nos traz aos morcegos.

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

Os morcegos de Bechstein são uma espécie comum de morcegos europeus.

They are very social animals.

São animais muito sociais.

Mostly they roost, or sleep, together.

Costumam aninhar-se ou dormir juntos.

And they live in maternity colonies,

E vivem em colónias maternais,

which means that every spring,

o que significa que na primavera,

the females meet after the winter hibernation,

as fêmeas encontram-se após a hibernação de Inverno,

and they stay together for about six months

e ficam juntas durante seis meses,

to rear their young,

para cuidar das suas crias,

and they all carry a very small chip,

e todas elas carregam um "chip" muito pequeno,

which means that every time one of them

o que significa que cada vez que uma delas

enters one of these specially equipped bat boxes,

entra numa destas caixas de morcego especialmente equipada,

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,

Portanto, eu estudo as associações dos morcegos quando dormem,

and this is what it looks like.

e este é o resultado.

During the day, the bats roost

Durante o dia, os morcegos albergam-se

in a number of sub-groups in different boxes.

num número de sub-grupos em caixas diferentes.

It could be that on one day,

Num dia,

the colony is split between two boxes,

a colónia pode estar dividida entre duas caixas,

but on another day,

mas noutro dia,

it could be together in a single box,

podia estar junta numa só caixa,

or split between three or more boxes,

ou dividida entre três ou mais caixas,

and that all seems rather erratic, really.

e tudo isso parece, na verdade, algo errático.

It's called fission-fusion dynamics,

Chama-se dinâmica de fissão-fusão,

the property for an animal group

a propriedade de um grupo animal

of regularly splitting and merging

de se dividir e juntar regularmente

into different subgroups.

em subgrupos diferentes.

So what we do is take all these data

O que nós fazemos é retirar toda esta informação

from all these different days

destes diferentes dias

and pool them together

e juntá-la toda

to extract a long-term association pattern

para extrair padrões de associação a longo-prazo

by applying techniques with network analysis

ao aplicar técnicas com análise de redes

to get a complete picture

para ter uma ideia geral

of the social structure of the colony.

da estrutura social da colónia.

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

É assim que essa ideia geral parece.

In this network, all the circles

Nesta rede, todos os ciclos

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 laços sociais, associações entre indivíduos.

It turns out this is a very interesting picture.

Isto parece ser muito interessante.

This bat colony is organized

Esta colónia de morcegos é organizada

in two different communities

em duas comunidades diferentes

which cannot be predicted

que não podem ser previstas

from the daily fission-fusion dynamics.

das dinâmicas fissão-fusão diárias.

We call them cryptic social units.

Chamamos-lhe unidades sociais crípticas.

Even more interesting, in fact:

Ainda mais interessante:

Every year, around October,

todos os anos, por volta de outubro,

the colony splits up,

a colónia divide-se,

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 juntam novamente na primavera,

the communities stay the same.

a comunidade mantém-se a mesma.

So these bats remember their friends

Estes morcegos, portanto, lembram-se dos seus amigos

for a really long time.

ao longo de muito tempo.

With a brain the size of a peanut,

Com um cérebro do tamanho de um amendoim,

they maintain individualized,

eles mantêm laços invidualizados

long-term social bonds,

de longo prazo.

We didn't know that was possible.

Nós não sabíamos que isso era possível.

We knew that primates

Sabíamos que os primatas

and elephants and dolphins could do that,

e os elefantes e golfinhos podiam fazer isso,

but compared to bats, they have huge brains.

mas comparados com os morcegos, eles têm cérebros enormes.

So how could it be

Então, como é possível

that the bats maintain this complex,

que os morcegos mantenham esta estrutura social

stable social structure

estável e complexa

with such limited cognitive abilities?

com capacidades cognitivas tão limitadas?

And this is where complexity brings an answer.

E é aqui que a complexidade nos traz uma resposta.

To understand this system,

Para perceber este sistema,

we built a computer model of roosting,

construímos um modelo computacional do acolher,

based on simple, individual rules,

baseado em regras simples e individuais,

and simulated thousands and thousands of days

e simulámos milhares e milhares de dias

in the virtual bat colony.

na colónia 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 é que, muito simplesmente,

each bat knows a few other colony members

cada morcego conhece alguns outros membros da colónia

as her friends, and is just slightly more likely

como amigos, e é apenas um pouco mais provável

to roost in a box with them.

que se acolha numa caixa com eles.

Simple, individual rules.

Regras simples, individuais.

This is all it takes to explain

Isto basta para explicar

the social complexity of these bats.

a complexidade social destes morcegos.

But it gets better.

Mas isto melhora.

Between 2010 and 2011,

Entre 2010 e 2011,

the colony lost more than two thirds of its members,

a colónia perdeu mais de dois terços dos seus membros,

probably due to the very cold winter.

provavelmente devido ao inverno muito frio.

The next spring, it didn't form two communities

Na primavera seguinte, não formou duas comunidades

like every year,

como todos os anos,

which may have led the whole colony to die

o que poderia ter levado a colónia a morrer toda

because it had become too small.

devido ao seu pequeno tamanho.

Instead, it formed a single, cohesive social unit,

Em vez disso, formou uma unidade social singular e coesa,

which allowed the colony to survive that season

o que permitiu à colónia sobreviver essa estação

and thrive again in the next two years.

e proliferar novamente nos dois anos seguintes.

What we know is that the bats

O que sabemos é que estes morcegos

are not aware that their colony is doing this.

não têm consciência de que a sua colónia está a fazer isto.

All they do is follow simple association rules,

Tudo o que eles fazem é seguir regras de associação simples,

and from this simplicity

e a partir desta simplicidade

emerges social complexity

surge a complexidade social

which allows the colony to be resilient

que permite à colónia ser resistente

against dramatic changes in the population structure.

apesar das mudanças dramáticas na estrutura da população.

And I find this incredible.

E eu acho isto incrível.

Now I want to tell you another story,

Agora quero contar-vos outra história,

but for this we have to travel from Europe

mas, para esta, temos de viajar da Europa

to the Kalahari Desert in South Africa.

para o Deserto Calaári na África do Sul.

This is where meerkats live.

É aqui que vivem os suricatas.

I'm sure you know meerkats.

Certamente conhecem os suricatas.

They're fascinating creatures.

São criaturas fascinantes.

They live in groups with a very strict social hierarchy.

Eles vivem em grupos com uma hierarquia social muito rigorosa.

There is one dominant pair,

Há um par dominante,

and many subordinates,

e muitos subordinados,

some acting as sentinels,

alguns a desempenhar o papel de sentinelas,

some acting as babysitters,

outros o de amas,

some teaching pups, and so on.

outros ainda a ensinar as crias, e por aí adiante.

What we do is put very small GPS collars

O que nós fazemos é pôr coleiras GPS muito pequenas

on these animals

nestes animais

to study how they move together,

para estudar como se mexem entre si,

and what this has to do with their social structure.

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

And there's a very interesting example

E existe um exemplo muito interessante

of collective movement in meerkats.

de movimento coletivo nos suricatas.

In the middle of the reserve which they live in

No meio da reserva onde vivem,

lies a road.

existe uma estrada.

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

Nesta estrada existem carros, logo, é perigosa.

But the meerkats have to cross it

Mas os suricatas têm de a atravessar

to get from one feeding place to another.

para ir de um local de alimento para outro.

So we asked, how exactly do they do this?

Nós perguntámo-nos: "Como é que eles fazem isto?"

We found that the dominant female

Descobrimos que a fêmea dominante,

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

na maior parte das vezes, é quem conduz o grupo até à estrada,

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

mas quando é necessário atravessar a estrada,

she gives way to the subordinates,

ela dá a vez aos subordinados,

a manner of saying,

como quem diz:

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

"Vai à frente, e diz-me se é seguro."

What I didn't know, in fact,

O que eu não sabia

was what rules in their behavior the meerkats follow

era quais as regras de comportamento que os suricatas seguiam

for this change at the edge of the group to happen

para acontecer esta mudança na extremidade do grupo

and if simple rules were sufficient to explain it.

e se as regras simples eram suficientes para a explicar.

So I built a model, a model of simulated meerkats

Assim, eu construí um modelo de suricatas simulados,

crossing a simulated road.

que atravessam uma estrada simulada.

It's a simplistic model.

É um modelo simplista.

Moving meerkats are like random particles

Os suricatas em movimento são como partículas aleatórias

whose unique rule is one of alignment.

cuja única regra é o alinhamento.

They simply move together.

Eles simplesmente movem-se juntos.

When these particles get to the road,

Quando estas partículas chegam à estrada,

they sense some kind of obstacle,

eles pressentem algum tipo de obstáculo,

and they bounce against it.

e ressaltam contra ele.

The only difference

A única diferença

between the dominant female, here in red,

entre a fêmea dominante, aqui a 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 percebido da estrada,

is just slightly higher,

é apenas ligeiramente mais alto,

and this tiny difference

e esta diferença pequena

in the individual's rule of movement

na regra de movimento do indivíduo

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

conduz o seu grupo até à estrada

and then gives way to the others

e então dá lugar aos outros

for them to cross first.

para eles a atravessarem primeiro.

George Box, who was an English statistician,

George Box, um estatístico inglês,

once wrote, "All models are false,

escreveu em tempos: "Todos os modelos são falsos,

but some models are useful."

"mas alguns modelos são úteis."

And in fact, this model is obviously false,

Na verdade, este modelo é obviamente falso,

because in reality, meerkats are anything but random particles.

porque, na realidade, os suricatas são tudo exceto partículas aleatórias.

But it's also useful,

Mas também é útil

because it tells us that extreme simplicity

porque nos diz que a simplicidade extrema

in movement rules at the individual level

nas regras de movimento ao nível individual

can result in a great deal of complexity

pode resultar num grande nível de complexidade

at the level of the group.

ao nível do grupo.

So again, that's simplifying complexity.

Mais uma vez, isso é simplificar a complexidade.

I would like to conclude

Eu gostaria de concluir

on what this means for the whole species.

com o que isto significa para a espécie no seu todo.

When the dominant female

Quando a fêmea dominante

gives way to a subordinate,

dá a vez a um subordinado,

it's not out of courtesy.

não o faz por cortesia.

In fact, the dominant female

Na verdade, 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, todo o grupo fica em risco.

So this behavior of risk avoidance

Portanto, este comportamento de evitar o risco

is a very old evolutionary response.

é uma resposta evolucionária muito antiga.

These meerkats are replicating an evolved tactic

Estes suricatas estão a replicar uma tática evoluída

that is thousands of generations old,

ao longo de milhares de gerações,

and they're adapting it to a modern risk,

e estão a adaptá-la a um risco moderno,

in this case a road built by humans.

neste caso, uma estrada construída por humanos.

They adapt very simple rules,

Eles adaptam regras muito simples,

and the resulting complex behavior

e o comportamento complexo resultante

allows them to resist human encroachment

permite-lhes resistir à invasão humana

into their natural habitat.

do seu "habitat" natural.

In the end,

No final,

it may be bats which change their social structure

podem ser os morcegos que mudam a sua estrutura social

in response to a population crash,

em resposta à queda populacional,

or it may be meerkats

ou podem ser os suricatas

who show a novel adaptation to a human road,

que demonstram uma adaptação nova a uma estrada humana,

or it may be another species.

ou podem ser outras espécies.

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

A minha mensagem aqui — não complicada,

but a simple one of wonder and hope --

mas simples, de esperança e maravilhamento —

my message here is that animals

a minha mensagem aqui é que os animais

show extraordinary social complexity,

mostram uma complexidade social extraordinária

and this allows them to adapt

e isto permite-lhes adaptarem-se

and respond to changes in their environment.

e responder às mudanças no seu meio envolvente.

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.

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 este grande início. Está 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 a certeza de que muitas pessoas na audiência

somehow tried to make associations

tentaram de algum modo fazer associações

between the animals you were talking about --

entre os animais de que esteve a falar

the bats, meerkats -- and humans.

— os morcegos, os suricatas — e os humanos.

You brought some examples:

O Nicolas trouxe alguns exemplos:

The females are the social ones,

as fêmeas são os elementos sociais,

the females are the dominant ones,

as fêmeas são os elementos dominantes,

I'm not sure who thinks how.

não sei bem quem pensa como.

But is it okay to do these associations?

Mas está certo fazermos estas associações?

Are there stereotypes you can confirm in this regard

Há estereótipos que o Nicolas possa confirmar sobre isto

that can be valid across all species?

que possam ser válidos e comuns a todas as espécies?

NP: Well, I would say there are also

NP: Bem, eu diria que também há

counter-examples to these stereotypes.

exemplos contrários a estes estereótipos.

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

Por exemplo, nos cavalos marinhos ou nos coalas, de facto,

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

são os machos que cuidam sempre das crias.

And the lesson is that it's often difficult,

E a lição é que é frequentemente difícil,

and sometimes even a bit dangerous,

e por vezes até um pouco perigoso

to draw parallels between humans and animals.

traçar paralelos entre os humanos e os animais.

So that's it.

Portanto, é isso.

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

DG: Ok. Muito obrigada por este grande início.

Thank you, Nicolas Perony.

Obrigada Nicolas Perony. (Aplausos)