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

Traducător: Ancuta Diana Hatieganu Corector: Ruxandra Spoiala

Science,

Ştiinţa.

science has allowed us to know so much

Ştiinţa ne-a permis să aflăm atât de multe

about the far reaches of the universe,

despre colţurile îndepărtate ale universului,

which is at the same time tremendously important

care e în acelaşi timp nemaipomenit de important

and extremely remote,

şi extraordinar de îndepărtat

and yet much, much closer,

şi totuşi mult, mult mai aproape,

much more directly related to us,

mult mai direct asociat cu noi;

there are many things we don't really understand.

sunt multe lucruri pe care nu le înţelegem cu adevărat.

And one of them is the extraordinary

Şi unul dintre ele e extraordinara

social complexity of the animals around us,

complexitate socială a animalelor din jurul nostru,

and today I want to tell you a few stories

iar azi vreau să vă spun câteva istorisiri

of animal complexity.

despre complexitatea animalelor.

But first, what do we call complexity?

Dar, întâi, ce numim complexitate?

What is complex?

Ce este complex?

Well, complex is not complicated.

Ei bine, complex înseamnă necomplicat.

Something complicated comprises many small parts,

Ceva complicat conţine multe părţi mici,

all different, and each of them

toate diferite, şi fiecare dintre ele

has its own precise role in the machinery.

îşi are propriul rol precis în maşinărie.

On the opposite, a complex system

În schimb, un sistem complex

is made of many, many similar parts,

e alcătuit din multe, multe părţi similare

and it is their interaction

şi interacţiunea lor e cea

that produces a globally coherent behavior.

care produce un comportament pe de-a-ntregul coerent.

Complex systems have many interacting parts

Sistemele complexe au multe părţi care interacţionează

which behave according to simple, individual rules,

şi care se comportă conform unor reguli simple, individuale,

and this results in emergent properties.

iar acest fapt rezultă în proprietăţi emergente.

The behavior of the system as a whole

Comportamentul sistemului ca întreg

cannot be predicted

nu poate fi prezis

from the individual rules only.

doar din regulile individuale.

As Aristotle wrote,

Cum spunea Aristotel,

the whole is greater than the sum of its parts.

întregul e mai mare decât suma părţilor lui.

But from Aristotle, let's move onto

Hai să trecem de la Aristotel

a more concrete example of complex systems.

la un exemplu mai concret de sisteme complexe.

These are Scottish terriers.

Aceştia sunt terrieri scoţieni.

In the beginning, the system is disorganized.

La început, sistemul e dezorganizat.

Then comes a perturbation: milk.

Apoi apare o perturbare: laptele.

Every individual starts pushing in one direction

Fiecare individ începe să împingă într-un sens

and this is what happens.

şi iată ce se întâmplă.

The pinwheel is an emergent property

Morișca e un efect rezultat

of the interactions between puppies

din interacţiunile dintre căţei

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

a căror singură regulă e să aibă acces continuu la lapte

and therefore to push in a random direction.

şi astfel să împingă într-un sens la întâmplare.

So it's all about finding the simple rules

Deci totul e să găseşti regulile simple

from which complexity emerges.

din care reiese complexitatea.

I call this simplifying complexity,

Numesc acest lucru complexitatea simplificată;

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

e ceea ce facem la catedra de proiectare a sistemelor

at ETH Zurich.

la ETH Zurich.

We collect data on animal populations,

Adunăm informaţii despre populaţiile de animale,

analyze complex patterns, try to explain them.

analizăm tiparele complexe, încercăm să le interpretăm.

It requires physicists who work with biologists,

E nevoie de fizicieni care să lucreze cu biologi,

with mathematicians and computer scientists,

cu matematicieni şi cu informaticieni,

and it is their interaction that produces

iar interacţiunea lor determină

cross-boundary competence

capacitatea de interrelaţionare

to solve these problems.

pentru a rezolva aceste probleme.

So again, the whole is greater

Din nou, întregul e mai mare

than the sum of the parts.

decât suma părţilor lui.

In a way, collaboration

Într-un fel, colaborarea

is another example of a complex system.

e un alt exemplu de sistem complex.

And you may be asking yourself

Poate vă întrebaţi

which side I'm on, biology or physics?

de partea cui sunt eu, a biologiei sau a fizicii?

In fact, it's a little different,

În realitate, e un pic diferit

and to explain, I need to tell you

şi, ca să explic, trebuie să vă spun

a short story about myself.

o mică povestire despre mine.

When I was a child,

Când eram copil,

I loved to build stuff, to create complicated machines.

îmi plăcea să construiesc lucruri, să creez maşinării complicate.

So I set out to study electrical engineering

Aşa că m-am apucat să studiez ingineria electrică

and robotics,

şi robotica,

and my end-of-studies project

iar proiectul meu de final

was about building a robot called ER-1 --

a fost despre construirea unui robot numit ER-1,

it looked like this—

arăta aşa,

that would collect information from its environment

care urma să colecteze informaţii din mediul său

and proceed to follow a white line on the ground.

şi apoi să urmeze o linie albă de pe jos.

It was very, very complicated,

Era extrem de complicat,

but it worked beautifully in our test room,

dar a funcţionat minunat în camera noastră de testare

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

şi profesorii s-au adunat în ziua demonstraţiei ca să dea o notă proiectului.

So we took ER-1 to the evaluation room.

Aşa că l-am dus pe ER-1 în camera de evaluare.

It turned out, the light in that room

S-a dovedit că lumina din acea cameră

was slightly different.

era uşor diferită.

The robot's vision system got confused.

Sistemul de viziune al robotului a fost derutat.

At the first bend in the line,

La prima curbă din linie

it left its course, and crashed into a wall.

şi-a părăsit cursul şi a intrat într-un perete.

We had spent weeks building it,

Ne petrecuserăm săptămâni să-l construim

and all it took to destroy it

şi tot ce a fost suficient să-l distrugă

was a subtle change in the color of the light

a fost o schimbare subtilă a culorii luminii

in the room.

din cameră.

That's when I realized that

Atunci am realizat că,

the more complicated you make a machine,

cu cât creezi o maşinărie mai complicată,

the more likely that it will fail

cu atât mai mari sunt şansele să dea erori

due to something absolutely unexpected.

datorită unui fapt cu totul neaşteptat.

And I decided that, in fact,

Şi am hotărât că, de fapt,

I didn't really want to create complicated stuff.

nu doream cu adevărat să creez lucruri complicate.

I wanted to understand complexity,

Doream să înţeleg complexitatea,

the complexity of the world around us

complexitatea lumii ce ne înconjoară

and especially in the animal kingdom.

şi mai ales cea din lumea animalelor.

Which brings us to bats.

Ceea ce ne duce la lilieci.

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

Liliecii lui Bechstein sunt o specie comună de lilieci europeni.

They are very social animals.

Sunt animale foarte sociale.

Mostly they roost, or sleep, together.

În cea mai mare parte, dorm la un loc.

And they live in maternity colonies,

Trăiesc în colonii maternale,

which means that every spring,

adică în fiecare primăvară

the females meet after the winter hibernation,

femelele se întâlnesc după hibernarea de iarnă

and they stay together for about six months

şi stau împreună vreo şase luni

to rear their young,

să-şi crească puii.

and they all carry a very small chip,

Fiecare are ataşat un cip foarte mic,

which means that every time one of them

deci de fiecare dată când unul dintre ei

enters one of these specially equipped bat boxes,

intră într-un adăpost special amenajat pentru lilieci,

we know where she is,

ştim unde se află

and more importantly,

şi, mai important,

we know with whom she is.

ştim cu cine este.

So I study roosting associations in bats,

Am studiat legăturile dintre lilieci

and this is what it looks like.

şi aşa arată ele.

During the day, the bats roost

Pe timpul zilei, liliecii dorm

in a number of sub-groups in different boxes.

în subgrupuri, în adăposturi diferite.

It could be that on one day,

Se poate întâmpla ca într-o zi,

the colony is split between two boxes,

colonia să se împartă între două adăposturi,

but on another day,

dar, într-altă zi,

it could be together in a single box,

se poate să stea împreună într-un singur adăpost,

or split between three or more boxes,

sau să se împartă între 3 sau 4 adăposturi,

and that all seems rather erratic, really.

şi totul pare mai degrabă dezordonat.

It's called fission-fusion dynamics,

Se numeşte dinamica de fisiune-fuziune,

the property for an animal group

adică proprietatea unui grup de animale

of regularly splitting and merging

de a se împărţi şi a se uni regulat

into different subgroups.

în subgrupuri diferite.

So what we do is take all these data

Noi luăm toate aceste informaţii

from all these different days

din toate aceste zile diferite

and pool them together

şi le unificăm

to extract a long-term association pattern

pentru a scoate un tipar de asociere pe termen lung

by applying techniques with network analysis

prin aplicarea tehnicilor de analiză a reţelei

to get a complete picture

ca să obţinem o imagine completă

of the social structure of the colony.

a structurii sociale a coloniei.

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

Iată cum arată această imagine.

In this network, all the circles

În această reţea, toate cercurile

are nodes, individual bats,

sunt puncte, lilieci individuali,

and the lines between them

iar liniile dintre ele

are social bonds, associations between individuals.

sunt legături sociale, asocierile dintre indivizi.

It turns out this is a very interesting picture.

Rezultatul e un tipar foarte interesant.

This bat colony is organized

Această colonie de lilieci e organizată

in two different communities

în două comunităţi diferite

which cannot be predicted

care nu pot fi prevăzute

from the daily fission-fusion dynamics.

din dinamica zilnică de fisiune-fuziune.

We call them cryptic social units.

Le numim unităţi sociale ascunse.

Even more interesting, in fact:

Chiar mai interesant:

Every year, around October,

în fiecare an, prin octombrie,

the colony splits up,

colonia se împarte

and all bats hibernate separately,

şi fiecare liliac hibernează separat;

but year after year,

dar an după an,

when the bats come together again in the spring,

când liliecii se reunesc primăvara,

the communities stay the same.

comunităţile rămân la fel.

So these bats remember their friends

Deci aceşti lilieci îşi amintesc de prieteni

for a really long time.

pentru mult timp.

With a brain the size of a peanut,

Cu un creier cât o boabă de fasole,

they maintain individualized,

păstrează legături sociale

long-term social bonds,

individuale, de lungă durată.

We didn't know that was possible.

Nu ştiam că aşa ceva era posibil.

We knew that primates

Ştiam că primatele,

and elephants and dolphins could do that,

elefanţii şi delfinii pot face asta,

but compared to bats, they have huge brains.

dar, comparativ cu liliecii, aceştia au creiere imense.

So how could it be

Cum se poate

that the bats maintain this complex,

ca liliecii să păstreze o structură socială

stable social structure

complexă, stabilă,

with such limited cognitive abilities?

având capacităţi cognitive atât de limitate?

And this is where complexity brings an answer.

Şi aici complexitatea vine cu un răspuns.

To understand this system,

Pentru a înţelege acest sistem,

we built a computer model of roosting,

am construit un model computerizat al odihnei,

based on simple, individual rules,

având la bază reguli simple, individuale,

and simulated thousands and thousands of days

şi am simulat mii şi mii de zile

in the virtual bat colony.

într-o colonie virtuală de lilieci.

It's a mathematical model,

E un model matematic,

but it's not complicated.

dar nu e complicat.

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

Pe scurt, modelul ne-a indicat

each bat knows a few other colony members

că fiecare liliac are câţiva membri din cealaltă colonie

as her friends, and is just slightly more likely

ca prieteni şi e mai probabil

to roost in a box with them.

să doarmă într-un adăpost cu ei.

Simple, individual rules.

Reguli simple, individuale.

This is all it takes to explain

Asta e tot ce trebuie pentru a lămuri

the social complexity of these bats.

complexitatea socială a acestor lilieci.

But it gets better.

Dar e mai mult de-atât.

Between 2010 and 2011,

Între 2010 şi 2011,

the colony lost more than two thirds of its members,

colonia a pierdut mai mult de două treimi din membrii ei,

probably due to the very cold winter.

probabil din cauza iernii foarte reci.

The next spring, it didn't form two communities

În primăvara următoare, nu s-au format două comunităţi,

like every year,

ca în fiecare an,

which may have led the whole colony to die

periclitând întreaga colonie

because it had become too small.

pentru că devenise prea mică.

Instead, it formed a single, cohesive social unit,

În schimb, s-a format o singură unitate socială,

which allowed the colony to survive that season

care a permis coloniei să supravieţuiască sezonului

and thrive again in the next two years.

şi să prospere iar în următorii doi ani.

What we know is that the bats

Ce ştim e că liliecii

are not aware that their colony is doing this.

nu sunt conştienţi de ceea ce face colonia.

All they do is follow simple association rules,

Tot ce fac e să urmeze reguli simple de asociere

and from this simplicity

şi din această simplitate

emerges social complexity

rezultă complexitatea socială

which allows the colony to be resilient

care permite coloniei să fie flexibilă

against dramatic changes in the population structure.

în faţa modificărilor dramatice în structura populaţiei.

And I find this incredible.

Şi asta mi se pare incredibil.

Now I want to tell you another story,

Acum vă voi spune altă poveste,

but for this we have to travel from Europe

dar pentru asta trebuie să călătorim din Europa

to the Kalahari Desert in South Africa.

până în deşertul Kalahari din Africa de Sud.

This is where meerkats live.

Aici trăiesc suricatele.

I'm sure you know meerkats.

Sigur ştiţi suricatele.

They're fascinating creatures.

Sunt creaturi fascinante.

They live in groups with a very strict social hierarchy.

Trăiesc în grupuri cu o ierarhie socială foarte strictă.

There is one dominant pair,

Există o pereche dominantă

and many subordinates,

şi mulţi subordonaţi,

some acting as sentinels,

unii având rol de santinele,

some acting as babysitters,

alţii de babysitteri,

some teaching pups, and so on.

alţii de educatori ai puilor şi tot aşa.

What we do is put very small GPS collars

Am pus zgărzi foarte mici cu GPS

on these animals

la gâtul acestor animale

to study how they move together,

pentru a studia cum se mişcă împreună

and what this has to do with their social structure.

şi cum influenţează acest lucru structura lor socială.

And there's a very interesting example

Iată un exemplu foarte interesant

of collective movement in meerkats.

de mişcare colectivă a suricatelor.

In the middle of the reserve which they live in

În mijlocul rezervaţiei în care trăiesc

lies a road.

trece un drum.

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

Pe drum circulă maşini, deci e periculos.

But the meerkats have to cross it

Dar suricatele trebuie să-l traverseze

to get from one feeding place to another.

pentru a ajunge de la un punct de hrănire la altul.

So we asked, how exactly do they do this?

Ne-am întrebat cum reușesc?

We found that the dominant female

Am aflat că femela dominantă

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

e în general cea care conduce grupul la drum,

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

dar când trebuie să traverseze drumul,

she gives way to the subordinates,

dă întâietate subordonaţilor,

a manner of saying,

un fel de-a spune:

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

„Daţi-i drumul, spuneţi-mi dacă e sigur.”

What I didn't know, in fact,

Ce nu ştiam, de fapt,

was what rules in their behavior the meerkats follow

erau regulile din comportament pe care le urmau suricatele

for this change at the edge of the group to happen

în cazul acestei schimbări din partea liderului grupului,

and if simple rules were sufficient to explain it.

şi dacă regulile simple erau suficiente pentru a o explica.

So I built a model, a model of simulated meerkats

Aşa că am construit un model de suricate simulate

crossing a simulated road.

care să treacă un drum simulat.

It's a simplistic model.

E un model simplist.

Moving meerkats are like random particles

Suricatele în mişcare sunt precum particulele aleatorii

whose unique rule is one of alignment.

al căror rol unic e cel de aliniere.

They simply move together.

Pur şi simplu se mişcă împreună.

When these particles get to the road,

Când aceste particule ajung la drum,

they sense some kind of obstacle,

simt un fel de obstacol

and they bounce against it.

şi se lovesc de el.

The only difference

Singura diferenţă

between the dominant female, here in red,

între femela dominantă, aici în roşu,

and the other individuals,

şi ceilalţi indivizi

is that for her, the height of the obstacle,

e că pentru ea, înălţimea obstacolului,

which is in fact the risk perceived from the road,

de fapt, riscul perceput faţă de drum,

is just slightly higher,

e mai mare

and this tiny difference

şi această diferenţă măruntă

in the individual's rule of movement

în regula de mişcare a individului

is sufficient to explain what we observe,

e suficientă pentru a explica ceea ce observăm:

that the dominant female

că femela dominantă

leads her group to the road

îşi conduce grupul către drum

and then gives way to the others

şi apoi face loc celorlalţi,

for them to cross first.

să treacă ei primii.

George Box, who was an English statistician,

George Box, un statistician englez,

once wrote, "All models are false,

scria odată: „Toate modelele sunt false,

but some models are useful."

dar unele modele sunt folositoare.”

And in fact, this model is obviously false,

Şi, de fapt, acest model e evident fals,

because in reality, meerkats are anything but random particles.

deoarece, în realitate, suricatele sunt orice, numai nu particule aleatorii.

But it's also useful,

Dar e şi folositor,

because it tells us that extreme simplicity

căci ne spune că simplitatea extremă

in movement rules at the individual level

în regulile de mişcare la nivel de individ

can result in a great deal of complexity

poate da naştere unei complexităţi măreţe

at the level of the group.

la nivel de grup.

So again, that's simplifying complexity.

Iarăşi, asta înseamnă complexitate simplificată.

I would like to conclude

Doresc să concluzionez

on what this means for the whole species.

cu ce înseamnă asta pentru întreaga specie.

When the dominant female

Când femela dominantă

gives way to a subordinate,

face loc unui subordonat,

it's not out of courtesy.

nu o face din curtoazie.

In fact, the dominant female

De fapt, femela dominantă

is extremely important for the cohesion of the group.

e extrem de importantă pentru coeziunea grupului.

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

Dacă ea moare pe drum, întregul grup e în pericol.

So this behavior of risk avoidance

Deci acest comportament de evitare a riscului.

is a very old evolutionary response.

e un răspuns evolutiv foarte vechi.

These meerkats are replicating an evolved tactic

Aceste suricate reproduc o tactică evoluată,

that is thousands of generations old,

veche de mii de generaţii

and they're adapting it to a modern risk,

şi o adaptează la riscul modern,

in this case a road built by humans.

în acest caz un drum construit de oameni.

They adapt very simple rules,

Adaptează reguli foarte simple

and the resulting complex behavior

şi comportamentul complex care rezultă

allows them to resist human encroachment

le permite să reziste încălcării umane

into their natural habitat.

a habitatului lor natural.

In the end,

În final,

it may be bats which change their social structure

poate liliecii, care îşi schimbă structura socială

in response to a population crash,

ca răspuns la o scădere bruscă a populaţiei,

or it may be meerkats

sau poate suricatele,

who show a novel adaptation to a human road,

care indică o nouă adaptare la drumul uman,

or it may be another species.

sau poate altă specie.

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

Mesajul meu - şi nu e unul complicat,

but a simple one of wonder and hope --

ci unul simplu, de admiraţie şi speranţă --

my message here is that animals

mesajul meu e că animalele

show extraordinary social complexity,

arată o complexitate socială extraordinară

and this allows them to adapt

şi asta le permite să se adapteze

and respond to changes in their environment.

şi să răspundă modificărilor din mediul lor.

In three words, in the animal kingdom,

În câteva cuvinte, în lumea animalelor,

simplicity leads to complexity

simplitatea duce la complexitate,

which leads to resilience.

care duce la flexibilitate.

Thank you.

Mulţumesc.

(Applause)

(Aplauze)

Dania Gerhardt: Thank you very much, Nicolas,

Dania Gerhardt: Mulţumesc foarte mult, Nicolas,

for this great start. Little bit nervous?

pentru acest început grozav. Eşti un pic agitat?

Nicolas Perony: I'm okay, thanks.

Nicolas Perony: Sunt bine, mulţumesc.

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

DG: OK, foarte bine. Sunt sigură că mulţi oameni din public

somehow tried to make associations

au încercat cumva să facă asocieri

between the animals you were talking about --

între animalele de care ai vorbit,

the bats, meerkats -- and humans.

lilieci, suricate şi oameni.

You brought some examples:

Ai dat nişte exemple:

The females are the social ones,

Femelele sunt cele sociale,

the females are the dominant ones,

femelele sunt cele dominante,

I'm not sure who thinks how.

nu sunt sigură cine cum gândeşte.

But is it okay to do these associations?

Dar e în regulă să facem aceste asocieri?

Are there stereotypes you can confirm in this regard

Sunt ele stereotipuri pe care le poţi confirma în această privinţă

that can be valid across all species?

care pot fi valabile la toate speciile?

NP: Well, I would say there are also

NP: Aş spune că există şi

counter-examples to these stereotypes.

contra-exemple la aceste stereotipuri.

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

De exemplu, la caii de mare sau la koala, masculii sunt,

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

de fapt, cei care au întotdeauna grijă de pui.

And the lesson is that it's often difficult,

Lecţia care trebuie învăţată e că deseori e dificil

and sometimes even a bit dangerous,

şi uneori chiar un pic periculos

to draw parallels between humans and animals.

să facem paralele între oameni şi animale.

So that's it.

Asta e.

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

DG: Bun. Mulţumesc foarte mult pentru acest început grozav.

Thank you, Nicolas Perony.

Mulţumim, Nicolas Perony.