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

Перекладач: Оксана П'ятничка Утверджено: Hanna Leliv

Science,

Наука,

science has allowed us to know so much

наука дає нам можливість дізнатися

about the far reaches of the universe,

про безмежні далі всесвіту,

which is at the same time tremendously important

що надзвичайно важливі й водночас

and extremely remote,

безкінечно віддалені

and yet much, much closer,

і все ж дуже близькі,

much more directly related to us,

все ж мають до нас безпосередній стосунок,

there are many things we don't really understand.

як і багато речей, яких ми не розуміємо.

And one of them is the extraordinary

Однією з них є незвичайна

social complexity of the animals around us,

соціальна складність тварин, які нас оточують,

and today I want to tell you a few stories

і сьогодні я хочу розповісти кілька історій

of animal complexity.

про це.

But first, what do we call complexity?

Але спершу з'ясуймо, що таке комплексність?

What is complex?

Що таке комплекс?

Well, complex is not complicated.

Комплекс - це не складеність.

Something complicated comprises many small parts,

Щось складене містить у собі багато різних частинок,

all different, and each of them

і кожна з них

has its own precise role in the machinery.

має свою конкретну роль у механізмі.

On the opposite, a complex system

Натомість комплексна система

is made of many, many similar parts,

створена з багатьох однакових частинок,

and it is their interaction

і їхня взаємодія

that produces a globally coherent behavior.

виробляє глобальну взаємопов'язану систему поведінки.

Complex systems have many interacting parts

Комплексні системи мають багато взаємопов'язаних частин,

which behave according to simple, individual rules,

котрі ведуть себе відоповідно до простих, індивідуальних правил,

and this results in emergent properties.

і це виявляє певні властивості.

The behavior of the system as a whole

Поведінку системи як одного цілого

cannot be predicted

не можна визначити

from the individual rules only.

з поведінки одного лише індивіда.

As Aristotle wrote,

Арістотель пише,

the whole is greater than the sum of its parts.

що єдине ціле є більшим ніж сума всіх його частин.

But from Aristotle, let's move onto

Але відходячи від Арістотеля, повернімось до

a more concrete example of complex systems.

більш конкретного прикладу комплексної системи.

These are Scottish terriers.

Це шотландські тер'єри.

In the beginning, the system is disorganized.

Спочатку система безладна.

Then comes a perturbation: milk.

Тоді з'являється збурення: молоко.

Every individual starts pushing in one direction

Кожне цуценя починає штовхатися в одному напрямку,

and this is what happens.

і ось що стається.

The pinwheel is an emergent property

Цей штир становить сукупність

of the interactions between puppies

взаємодій між цуценятами,

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

завданням яких є втримати доступ до молока,

and therefore to push in a random direction.

і таким чином встановлюється довільний рух.

So it's all about finding the simple rules

Тому потрібно знайти прості правила,

from which complexity emerges.

з яких виникає комплексність.

I call this simplifying complexity,

Я називаю це спрощеною комплексністю,

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

і саме цим ми займаємось на кафедрі системи проектування

at ETH Zurich.

у Швейцарському федеральному інституті технологій у Цюріху.

We collect data on animal populations,

Ми збираємо дані про популяції тварин,

analyze complex patterns, try to explain them.

аналізуємо складні схеми, пробуємо пояснити їх.

It requires physicists who work with biologists,

Цей процес вимагає фізиків, які працюють із біологами

with mathematicians and computer scientists,

математиками та комп'ютерними науковцями,

and it is their interaction that produces

і з їхньої взаємодії виникає

cross-boundary competence

транскордонна компетентність

to solve these problems.

для розв'язання цих проблем.

So again, the whole is greater

Отже, знову підсумуємо, що ціле є більшим

than the sum of the parts.

ніж сума частин.

In a way, collaboration

Таким чином, співпраця

is another example of a complex system.

є ще одним прикладом складної системи.

And you may be asking yourself

І ви можете запитати себе,

which side I'm on, biology or physics?

на чиїй я стороні, біолога чи фізика?

In fact, it's a little different,

По суті, це трохи інакше,

and to explain, I need to tell you

і щоб пояснити це, мушу розповісти вам

a short story about myself.

дещо про себе.

When I was a child,

Коли я був дитиною,

I loved to build stuff, to create complicated machines.

я любив впорядковувати речі для створення складних машин.

So I set out to study electrical engineering

Тому я розпочав навчання з електричної інженерії

and robotics,

і робототехніки,

and my end-of-studies project

і моя дипломна робота

was about building a robot called ER-1 --

була присвячена побудові робота ER-1-

it looked like this—

він виглядав таким чином —

that would collect information from its environment

він мав збирати інформацію із довкілля

and proceed to follow a white line on the ground.

і рухатися уздовж білої лінії на землі.

It was very, very complicated,

Це було дуже, дуже складно,

but it worked beautifully in our test room,

але він прекрасно працював у випробувальній кімнаті,

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

і ось професори зібралися на захист диплому.

So we took ER-1 to the evaluation room.

Ми взяли ER-1 до тестового приміщення.

It turned out, the light in that room

Виявилося, що світло в цій кімнаті

was slightly different.

дещо відрізнялось.

The robot's vision system got confused.

У системі бачення робота стався збій.

At the first bend in the line,

На першому ж повороті по лінії

it left its course, and crashed into a wall.

він втратив курс і вдарився об стіну.

We had spent weeks building it,

Ми тижнями працювали над тим, щоб його сконструювати.

and all it took to destroy it

А щоб його знищити, достатньо було лише

was a subtle change in the color of the light

незначної зміни у кольорі світла

in the room.

кімнати.

That's when I realized that

Саме тоді я зрозумів:

the more complicated you make a machine,

що складнішу ви робите машину,

the more likely that it will fail

то більшою є ймовірність неполадки

due to something absolutely unexpected.

через щось зовсім несподіване.

And I decided that, in fact,

І я вирішив, що насправді

I didn't really want to create complicated stuff.

я не хотів створювати щось надскладне.

I wanted to understand complexity,

Я хотів би розуміти складність,

the complexity of the world around us

складність світу навколо нас

and especially in the animal kingdom.

і особливо в тваринному царстві.

Which brings us to bats.

Це підводить нас до кажанів.

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

Кажани Бехштейна - це напоширеніший вид кажанів на території Європи.

They are very social animals.

Вони дуже соціальні тварини.

Mostly they roost, or sleep, together.

В основному вони гніздяться та сплять разом.

And they live in maternity colonies,

І живуть у материнських колоніях,

which means that every spring,

це означає, що кожної весни

the females meet after the winter hibernation,

самки зустрічаються після зимової сплячки

and they stay together for about six months

і залишаються разом близько шести місяців

to rear their young,

виховувати малят.

and they all carry a very small chip,

Всім їм вживили крихітний чіп,

which means that every time one of them

і це означає, що кожного разу одна з них

enters one of these specially equipped bat boxes,

входила в так звану систему спеціально оснащених коробок кажанів.

we know where she is,

Ми знали, де знаходиться самка,

and more importantly,

і що важливіше,

we know with whom she is.

ми знали, з ким вона.

So I study roosting associations in bats,

Так я вивчаю взаємозв'язки між кажанами,

and this is what it looks like.

і ось як це виглядає.

During the day, the bats roost

Протягом дня кажани мостяться на ночівлю

in a number of sub-groups in different boxes.

у кількох підгрупах у різних вікнах.

It could be that on one day,

Могло трапитися так, що одного дня

the colony is split between two boxes,

колонія розколюється між двома нішами,

but on another day,

але наступного дня

it could be together in a single box,

зграя могла бути разом в одній так званій ніші.

or split between three or more boxes,

або розділена між трьома або більше,

and that all seems rather erratic, really.

і це все здається досить безладним.

It's called fission-fusion dynamics,

Це називається хаотично-змішувальною динамікою:

the property for an animal group

властивість для групи тварин

of regularly splitting and merging

регулярно розділятися та зливатися

into different subgroups.

у різні підгрупи.

So what we do is take all these data

Таким чином наша робота полягає у тому, щоб зібрати дані

from all these different days

з усіх цих днів

and pool them together

і їх об'єднати,

to extract a long-term association pattern

щоб здобути довгостроковий асоціативний графік,

by applying techniques with network analysis

застосовуючи техніку мережевого аналізу,

to get a complete picture

і отримати цілісну картину

of the social structure of the colony.

соціальної структури колонії.

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

Зрозуміло? Так от як ця картина виглядає.

In this network, all the circles

У цій мережі всі кільця

are nodes, individual bats,

є вузлами, окремими кажанами,

and the lines between them

а лінії між ними -

are social bonds, associations between individuals.

це соціальні нитки, зв'язки між окремими особами.

It turns out this is a very interesting picture.

Виявляється, це дуже цікава картина.

This bat colony is organized

Ця колонія кажанів організована

in two different communities

у двох різних спільнотах,

which cannot be predicted

що не можливо передбачити

from the daily fission-fusion dynamics.

із щоденної хаотичної динаміки.

We call them cryptic social units.

Ми називаємо це - загадкові соціальні одиниці.

Even more interesting, in fact:

Ще цікавіше:

Every year, around October,

щороку приблизно в жовтні

the colony splits up,

колонія розділяється,

and all bats hibernate separately,

і всі кажани входять у сплячку окремо,

but year after year,

але рік за роком,

when the bats come together again in the spring,

коли кажани злітаються разом знову навесні,

the communities stay the same.

угрупування залишаються такими ж.

So these bats remember their friends

Таким чином кажани пам'ятають своїх друзів

for a really long time.

протягом дуже довгого часу.

With a brain the size of a peanut,

Із мозком завбільшки з арахіс

they maintain individualized,

вони підтримують індивідуалізовані

long-term social bonds,

довготривалі соціальні узи.

We didn't know that was possible.

Ми не знали, що це можливо.

We knew that primates

Ми знали, що примати,

and elephants and dolphins could do that,

слони і дельфіни могли так робити,

but compared to bats, they have huge brains.

але порівняно з кажанами, вони мають величезний мозок.

So how could it be

То як це могло бути,

that the bats maintain this complex,

що кажани підтримують цей комплекс,

stable social structure

непорушну соціальну структуру,

with such limited cognitive abilities?

маючи такі обмежені розумові можливості?

And this is where complexity brings an answer.

І саме тут знаходить своє пояснення комплексність.

To understand this system,

Щоб зрозуміти цю систему,

we built a computer model of roosting,

ми сконструювали комп'ютерні моделі процесу гніздування

based on simple, individual rules,

на основі простих правил індивідів

and simulated thousands and thousands of days

і моделювали тисячі й тисячі днів

in the virtual bat colony.

віртуальної колонії кажанів.

It's a mathematical model,

Це математична модель,

but it's not complicated.

але нескладна.

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

Ось що стало відомо в двох словах:

each bat knows a few other colony members

кожен кажан знає кілька членів іншої колонії

as her friends, and is just slightly more likely

як своїх друзів, і є ймовірність

to roost in a box with them.

гніздування у ніші разом із ними.

Simple, individual rules.

Прості міжусобні правила.

This is all it takes to explain

Це все, що потрібно, щоб пояснити

the social complexity of these bats.

соціальну складність цих кажанів.

But it gets better.

Але є покращення.

Between 2010 and 2011,

Між 2010 і 2011 роками

the colony lost more than two thirds of its members,

колонія втратила понад дві третини її членів,

probably due to the very cold winter.

ймовірно, через дуже холодну зиму.

The next spring, it didn't form two communities

Наступної весни не було сформовано двох громад

like every year,

як щороку,

which may have led the whole colony to die

що могло привести до смерті цілої колонії,

because it had become too small.

адже вона стала занадто малою.

Instead, it formed a single, cohesive social unit,

Замість цього було сформовано єдиний, нероздільний соціальний союз,

which allowed the colony to survive that season

що дав колонії змогу вижити тої пори року

and thrive again in the next two years.

і процвітати знову в наступні два роки.

What we know is that the bats

Ми знаємо, що кажани

are not aware that their colony is doing this.

не мають поняття, що їхня колонія робить це.

All they do is follow simple association rules,

Все, що вони роблять, керується простими правилами співіснування,

and from this simplicity

і з цієї простоти

emerges social complexity

виникає соціальна складність,

which allows the colony to be resilient

яка дає колонії змогу опиратися

against dramatic changes in the population structure.

кардинальним змінам у структурі популяції.

And I find this incredible.

Я вважаю це просто неймовірним явищем.

Now I want to tell you another story,

Тепер я хочу розповісти вам іншу історію,

but for this we have to travel from Europe

але для цього ми повинні вирушити з Європи

to the Kalahari Desert in South Africa.

у пустелю Калахарі у Південній Африці.

This is where meerkats live.

Саме там проживають сурикати.

I'm sure you know meerkats.

Я впевнений, ви знаєте їх.

They're fascinating creatures.

Це захоплюючі істоти.

They live in groups with a very strict social hierarchy.

Вони живуть в групах з дуже чіткою соціальною ієрархією.

There is one dominant pair,

Існує одна домінуюча пара

and many subordinates,

і багато підлеглих,

some acting as sentinels,

деякі діють як вартові,

some acting as babysitters,

деякі як няні,

some teaching pups, and so on.

деякі навчають малюків і т. д.

What we do is put very small GPS collars

Ми прикріплюємо так звані невеликі навігаційні комірці

on these animals

на цих тварин,

to study how they move together,

щоб вивчати, як вони рухаються разом,

and what this has to do with their social structure.

і як це пов'язано з їхньою соціальною структурою.

And there's a very interesting example

Є дуже цікавий приклад

of collective movement in meerkats.

колективного руху сурикатів.

In the middle of the reserve which they live in

У центрі заповідника, де вони живуть,

lies a road.

є дорога.

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

На цьому шляху є автомобілі, так що це небезпечно.

But the meerkats have to cross it

Але сурикати повинні перейти її,

to get from one feeding place to another.

щоб потрапити з одного місця годування в інше.

So we asked, how exactly do they do this?

Тому ми запитали, як саме вони роблять це?

We found that the dominant female

Ми виявили, що домінуюча самка

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

це здебільшого та, яка веде групу на дорогу,

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

але коли справа доходить до перетину дороги,

she gives way to the subordinates,

вона поступається підлеглим,

a manner of saying,

немовби каже:

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

"Ідіть вперед, скажіть мені, чи це безпечно".

What I didn't know, in fact,

Я не знав

was what rules in their behavior the meerkats follow

правил поведінки, що їх дотримуються сурикати,

for this change at the edge of the group to happen

коли відбуваються ці зміни в групі,

and if simple rules were sufficient to explain it.

і чи звичайних правил достатньо, щоб пояснити це.

So I built a model, a model of simulated meerkats

Тому я побудував модель, що симулює сурикатів,

crossing a simulated road.

котрі перетинають дорогу.

It's a simplistic model.

Це спрощена модель.

Moving meerkats are like random particles

Сурикати в русі, ніби довільні частинки,

whose unique rule is one of alignment.

чиїм унікальним правилом є шикування по лінії.

They simply move together.

Вони просто рухаються разом.

When these particles get to the road,

Коли ці частки дістаються дороги,

they sense some kind of obstacle,

вони відчувають якусь перешкоду

and they bounce against it.

і відскакують від неї.

The only difference

Єдиною відмінністю

between the dominant female, here in red,

між домінуючою самкою, тут позначена червоним,

and the other individuals,

та іншими особами

is that for her, the height of the obstacle,

є висота перешкоди,

which is in fact the risk perceived from the road,

котра постає ризиком на дорозі,

is just slightly higher,

вона просто трохи вища,

and this tiny difference

і ця крихітна різниця

in the individual's rule of movement

у правилах руху індивіда

is sufficient to explain what we observe,

є вичерпною, щоб пояснити, що ми спостерігаємо,

that the dominant female

коли домінуюча самка

leads her group to the road

очолює свою групу до дороги

and then gives way to the others

а потім пропускає інших,

for them to cross first.

щоб ті першими перетнули дорогу.

George Box, who was an English statistician,

Джордж Бокс, англійський статист,

once wrote, "All models are false,

одного разу написав, "Всі моделі штучні,

but some models are useful."

але деякі моделі корисні".

And in fact, this model is obviously false,

І справді, ця модель є явно штучною,

because in reality, meerkats are anything but random particles.

адже в житті сурикати не є довільними частками.

But it's also useful,

Але вона також корисна,

because it tells us that extreme simplicity

тому що вказує на те, що крайня простота

in movement rules at the individual level

у правилах руху на індивідуальному рівні

can result in a great deal of complexity

може призвести до великої складності

at the level of the group.

на рівні групи.

So again, that's simplifying complexity.

Отже, це і є спрощена складність.

I would like to conclude

Я хотів би зробити висновок

on what this means for the whole species.

стосовно того, що це означає для всіх біологічних видів.

When the dominant female

Коли домінуюча самка

gives way to a subordinate,

поступається підлеглим,

it's not out of courtesy.

вона робить це не з ввічливості.

In fact, the dominant female

По суті, домінуюча самка

is extremely important for the cohesion of the group.

є вкрай важливою для порозуміння групи.

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

Якщо вона вмирає на дорозі, вся група під ризиком.

So this behavior of risk avoidance

Тому така поведінка уникнення ризику -

is a very old evolutionary response.

це дуже давня еволюційна відповідь.

These meerkats are replicating an evolved tactic

Ці сурикати застосовують давню тактику,

that is thousands of generations old,

яку пройшли тисячі поколінь,

and they're adapting it to a modern risk,

і вони пристосовують її до сучасних ризиків,

in this case a road built by humans.

у цьому випадку - це дорога, створена людьми.

They adapt very simple rules,

Вони пристосовують дуже прості правила,

and the resulting complex behavior

і така складна поведінка

allows them to resist human encroachment

дає їм змогу протистояти проти людського втручання

into their natural habitat.

в їхнє природнє середовище.

In the end,

Врешті-решт,

it may be bats which change their social structure

це й кажани, які змінюють свою соціальну структуру

in response to a population crash,

у відповідь на загибель популяції,

or it may be meerkats

і сурикати,

who show a novel adaptation to a human road,

які показують новий спосіб адаптації до людських доріг,

or it may be another species.

і інші біологічні види.

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

Висновок моєї промови – і він зовсім не складний,

but a simple one of wonder and hope --

але дуже простий, сповнений здивування і надії -

my message here is that animals

висновок моєї промови полягає у тому, що тварини

show extraordinary social complexity,

показують надзвичайну соціальну складність,

and this allows them to adapt

і це дає їм можливість пристосуватись

and respond to changes in their environment.

і реагувати на зміни в їхньому середовищі.

In three words, in the animal kingdom,

В двох словах, у тваринному царстві

simplicity leads to complexity

простота веде до складності,

which leads to resilience.

що призводить до стійкості.

Thank you.

Дякую.

(Applause)

(Оплески)

Dania Gerhardt: Thank you very much, Nicolas,

Данія Ґергардт: Щиро дякую, Ніколасе,

for this great start. Little bit nervous?

за такий чудовий початок. Трохи хвилюєшся?

Nicolas Perony: I'm okay, thanks.

Ніколас Пероні: Ні, все гаразд.

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

ДҐ: Чудово. Я впевнена, що чимало людей у цьому залі

somehow tried to make associations

намагалися провести паралелі

between the animals you were talking about --

між тваринами, про яких ти розповідав -

the bats, meerkats -- and humans.

кажанами, сурикатами - і людьми.

You brought some examples:

Ти навів кілька прикладів:

The females are the social ones,

самки є соціальними,

the females are the dominant ones,

самки домінують.

I'm not sure who thinks how.

Не знаю, хто як думає,

But is it okay to do these associations?

а як ти вважаєш - чи варто проводити такі паралелі?

Are there stereotypes you can confirm in this regard

Чи ти можеш підтвердити, що ці стереотипи

that can be valid across all species?

стосуються усіх біологічних видів?

NP: Well, I would say there are also

НП: Ну, скажу, що для цих стереотипів

counter-examples to these stereotypes.

знайдуться і приклади протилежного.

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

Так, у морських коників і коал

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

про нащадків завжди турбуються самці.

And the lesson is that it's often difficult,

Річ у тім, що дуже важко,

and sometimes even a bit dangerous,

а часом і трохи небезпечно,

to draw parallels between humans and animals.

проводити паралелі між людьми і тваринами.

So that's it.

Ось так.

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

ДҐ: Гаразд. Дякую за такий чудовий початок.

Thank you, Nicolas Perony.

Дякую, Ніколасе Пероні.