Σμήνος πουλιών. Σμήνος ακρίδων. Σχολή ψαριών. Μέσα σε συγκροτήματα οργανισμών που φαίνονται σαν να μπορούν να γίνουν χαοτικοί, αναδύεται κάπως η τάξη. Οι συλλογικές συμπεριφορές των ζώων διαφέρουν ως προς τις λεπτομέρειες τους από το ένα είδος στο άλλο, αλλά τηρούν σε μεγάλο βαθμό τις αρχές της συλλογικής κίνησης που οι φυσικοί έχουν επεξεργαστεί εδώ και αιώνες. Τώρα, χρησιμοποιώντας τεχνολογίες που μόλις πρόσφατα έγιναν διαθέσιμες, οι ερευνητές μπόρεσαν να μελετήσουν αυτά τα πρότυπα συμπεριφοράς πιο προσεκτικά από ποτέ.

Σε αυτό το επεισόδιο ο εξελικτικός οικολόγος Iain Couzin συνομιλίες με συνοικοδεσπότη Στίβεν Στροτζάτζ για το πώς και γιατί τα ζώα παρουσιάζουν συλλογικές συμπεριφορές, συρρέουν ως μια μορφή βιολογικού υπολογισμού και μερικά από τα κρυμμένα πλεονεκτήματα φυσικής κατάστασης του να ζεις ως μέρος μιας αυτό-οργανωμένης ομάδας και όχι ως άτομο. Συζητούν επίσης πώς μια βελτιωμένη κατανόηση των παρασίτων που σωρεύονται, όπως οι ακρίδες, θα μπορούσε να βοηθήσει στην προστασία της παγκόσμιας επισιτιστικής ασφάλειας.

Ακούστε Apple Podcasts, Spotify, Podcasts Google, Συντονιστείτε ή την αγαπημένη σας εφαρμογή podcasting, ή μπορείτε μεταδώστε το από Quanta.

Αντίγραφο

[Παίζει το θέμα]

ΣΤΙΒΕΝ ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Σε όλο το ζωικό βασίλειο, από μικροσκοπικές σκνίπες μέχρι ψάρια, πουλιά, γαζέλες, ακόμα και πρωτεύοντα σαν εμάς, τα πλάσματα τείνουν να οργανώνονται σε μεγάλα κινούμενα σχέδια που επιδιώκουν έναν φαινομενικά αυθόρμητο συλλογικό στόχο. Συχνά, κανένα μεμονωμένο πλάσμα δεν φαίνεται να ενεργεί ως ηγέτης, ενορχηστρώνοντας αυτά τα μαζικά κινήματα. Αντίθετα, τα ζώα απλώς μπαίνουν απρόσκοπτα στη γραμμή.

Και παρόλο που φαίνεται ότι τέτοια συστήματα θα βυθιστούν στο χάος ή την αστάθεια, αυτές οι συλλογικότητες καταφέρνουν με κάποιο τρόπο να κινηθούν με τρόπους που φαίνονται εξαιρετικά καλά συντονισμένοι και σκόπιμοι, όπως μπορεί να επιβεβαιώσει οποιοσδήποτε έχει παρακολουθήσει ένα μουρμουρητό ψαρονιών ή ένα κοπάδι ψαριών. Ποια είναι όμως η κινητήρια δύναμη πίσω από αυτή τη συμπεριφορά;

Είμαι ο Steve Strogatz και αυτό είναι το "The Joy of Why", ένα podcast από Quanta Magazine όπου ο συμπαρουσιαστής μου Jana Levin και εξερευνώ εκ περιτροπής μερικά από τα μεγαλύτερα αναπάντητα ερωτήματα στα μαθηματικά και τις επιστήμες σήμερα.

[Τέλος θέματος]

Σε αυτό το επεισόδιο, θα φτάσουμε στην καρδιά του γιατί τα ζώα συρρέουν, σμήνη και σχολείο. Πώς οι πιο πρόσφατες τεχνολογίες, όπως η τεχνητή νοημοσύνη και οι τρισδιάστατες κάμερες, παρέχουν νέα εικόνα; Και τι μπορεί να μας πει η μελέτη της δυναμικής των ομάδων ζώων για τον εαυτό μας, τόσο ατομικά όσο και συλλογικά;

Εδώ για να ρίξει φως σε αυτά τα μυστήρια είναι ο εξελικτικός οικολόγος Iain Couzin. Ο Iain είναι διευθυντής του Τμήματος Συλλογικής Συμπεριφοράς στο Max Planck Institute of Animal Behavior και τακτικός καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Konstanz. Μεταξύ των πολλών διακρίσεων που έχει λάβει είναι το National Geographic Emerging Explorer Award, το βραβείο Lagrange, η υψηλότερη διάκριση στον τομέα της επιστήμης της πολυπλοκότητας και το βραβείο Leibniz, η υψηλότερη ερευνητική διάκριση της Γερμανίας. Iain, είμαστε πολύ χαρούμενοι που σε έχουμε μαζί μας σήμερα.

IAIN COUZIN: Είναι υπέροχο να είσαι εδώ, Στιβ.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Λοιπόν, χαίρομαι πολύ που σε ξαναβλέπω. Είμαστε παλιοί φίλοι και αυτό θα είναι μια πραγματική απόλαυση για να ακούσουμε για τις τελευταίες συλλογικές συμπεριφορές. Αλλά ας ξεκινήσουμε — υποθέτω ότι πρέπει να μιλήσουμε, ποια είναι τα δείγματά σας; Θα μπορούσατε να μας πείτε λίγα λόγια για μερικά από τα ζώα και την ποικιλία των μορφών που παίρνει η συλλογική τους συμπεριφορά στα συστήματα που έχετε μελετήσει;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Λοιπόν, αυτό είναι ένα από τα πιο εκπληκτικά πράγματα σχετικά με τη μελέτη της συλλογικής συμπεριφοράς. Είναι ότι είναι κεντρικό σε τόσες πολλές διεργασίες στη ζωή στον πλανήτη μας, που κυριολεκτικά μελετάμε μια σειρά οργανισμών, από το πιο απλό ζώο στον πλανήτη — που ονομάζεται πλακόζωα. είναι ένα βασικό φύλο, πιθανώς το απλούστερο πολυκύτταρο ζώο στον πλανήτη? του ένα σμήνος κυττάρων, χιλιάδες κύτταρα, που κινούνται πολύ σαν ένα κοπάδι πουλιών ή ένα κοπάδι ψαριών — προς τα πάνω μέσα από τα ασπόνδυλα, όπως τα μυρμήγκια, που έχουν καταπληκτική συντονισμένη συμπεριφορά, ή τις ακρίδες, που σχηματίζουν μερικά από τα μεγαλύτερα, πιο καταστροφικά σμήνη, στα σπονδυλωτά, όπως το σχολείο ψάρια, πουλιά που συρρέουν, βοσκή οπληφόρων και πρωτεύοντα θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένου του εαυτού μας - των ανθρώπων.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Λοιπόν, φαίνεται πραγματικά να εκτείνεται σε όλη τη γκάμα, μέχρι το τέλος — οφείλω να ομολογήσω, δεν το είχα ακούσει ποτέ, κατάλαβα σωστά: placozoa;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Placozoa, ναι. Αυτό το μικρό πλάσμα βρέθηκε να σέρνεται στο ποτήρι του ενυδρείου, τροπικά ενυδρεία. Μπορείτε να το δείτε με γυμνό μάτι. Είναι περίπου ένα χιλιοστό, ίσως και ενάμιση χιλιοστό αν είναι πολύ μεγάλο. Και, ξέρετε, η εξέταση αυτού του αξιοσημείωτου πλάσματος έχει μόλις πρόσφατα τραβήξει την προσοχή των επιστημόνων.

Και αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό επειδή αυτό το παράξενο μικρό ιδιόρρυθμο σμήνος κυττάρων έχει στην πραγματικότητα τη γενετική πολυπλοκότητα που θα συνδέατε με έναν πολύ πιο εξελιγμένο οργανισμό. Για παράδειγμα, έχει μεγάλο εύρος νευροδιαβιβαστών, αλλά δεν έχει νευρώνες.

[ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ γέλια]

Έχει αυτό που λέγεται Χοκ γονίδια. Χοκ Τα γονίδια στην αναπτυξιακή βιολογία συνδέονται με πολύπλοκα σχέδια σώματος. Δεν έχει σύνθετο σχέδιο σώματος. Και έτσι ίσως μπορείτε να σκεφτείτε, καλά, αυτό το πλάσμα μπορεί να εξελίχθηκε για να γίνει πιο περίπλοκο και μετά να επανεξελίχτηκε για να απλοποιηθεί, και ως εκ τούτου διατήρησε αυτά τα χαρακτηριστικά πολυπλοκότητας.

Όμως, οι γενετικοί ερευνητές δημοσίευσαν ένα είδος εγγράφου ορόσημο στο περιοδικό Φύση που έδειξε, όχι, στην πραγματικότητα, αυτό είναι ένα από τα οι περισσότερες πρωταρχικές ομάδες κυττάρων. Και φυσικά, συλλογική συμπεριφορά, τι πιο όμορφο παράδειγμα από τα κύτταρα που ενώνονται για να σχηματίσουν έναν οργανισμό. Ξέρεις? Αυτός είναι λοιπόν ένας από τους λόγους που το μελετάμε: για να προσπαθήσουμε να καταλάβουμε πώς η συλλογική συμπεριφορά ήταν κεντρική για την προέλευση της περίπλοκης ζωής στον πλανήτη μας.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Φίλε, αυτό είναι ένα πρώιμο στάδιο της συνέντευξης και μου πνέεις ήδη το μυαλό. Επίσης, με εκτροχιάζετε από αυτό που νόμιζα ότι θα σας μιλούσα. Αυτό είναι τόσο ενδιαφέρον και τόσο νέο για μένα που μένω έκπληκτος. Θέλω να επιστρέψω σε αυτό το μέρος της ιστορίας γιατί είναι έτσι — Θέλω να πω, είναι πραγματικά περίεργο που θα το έκαναν… Σωστά άκουσα, ότι έχουν πράγματα που σχετίζονται με το να έχουν νευρικό σύστημα, αλλά δεν έχουν νευρικό σύστημα; Και έχουν αναπτυξιακά βιολογικά γονίδια σαν να έπρεπε να εξελίξουν ένα ολόκληρο περίπλοκο σχέδιο σώματος όπως μια μύγα φρούτων, αλλά δεν έχουν ένα τέτοιο σώμα;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Ακριβώς, ακριβώς. Και έτσι, θα μπορούσαν πραγματικά να μας δώσουν μια υπόδειξη για την προέλευση της νοημοσύνης. Η ιδιαίτερη μελέτη μας, που δημοσιεύσαμε φέτος, ξέρετε, δείξαμε ότι το σχέδιο σώματος που έχουν πραγματικά συμπεριφέρεται πολύ σαν κοπάδι πουλιών ή κοπάδι ψαριών, με κύτταρα να αλληλεπιδρούν τοπικά με άλλα και να τείνουν να ευθυγραμμίζουν την κατεύθυνση του ταξιδιού τους.

Έτσι έλκονται ο ένας για τον άλλον. Είναι κάπως συνδεδεμένα μεταξύ τους σαν ένα ελαστικό φύλλο, αλλά τείνουν να είναι επίσης κινητικά. Έχουν βλεφαρίδες, μικρές βλεφαρίδες στη βάση τους, ώστε να μπορούν να ρέουν κατά μήκος του περιβάλλοντος. Και οι δυνάμεις που εφαρμόζουν στους κοντινούς τους γείτονες τους αναγκάζουν να ευθυγραμμιστούν μεταξύ τους.

Και έτσι, αν παρακολουθήσουμε αυτά τα κύτταρα κάτω από ένα μικροσκόπιο, και κοιτάξουμε την ευθυγράμμιση και κοιτάξουμε την έλξη των ατόμων, χρησιμοποιούμε πολύ τις ίδιες τεχνολογίες, τα ίδια μοντέλα, την ίδια σκέψη που χρησιμοποιούμε για συλλογική συμπεριφορά σε σμήνη πτηνών ή ιχθυοτροφεία ή άλλους τύπους ομάδων αλλά εφαρμόστε το σε αυτά τα ζώα.

Και έτσι, αυτό είναι ένα από τα πράγματα που βρίσκω πιο αξιοσημείωτα σχετικά με τη συλλογική συμπεριφορά, είναι ότι παρόλο που οι ιδιότητες του συστήματος, είτε είστε κύτταρο είτε είστε πουλί, είναι πολύ διαφορετικές, όταν κοιτάζετε τη συλλογική δράση, οι συλλογικές ιδιότητες, τα μαθηματικά που αποτελούν τη βάση αυτού, στην πραγματικότητα μπορούν αποδεικνύεται ότι είναι πολύ παρόμοια. Και έτσι μπορούμε να βρούμε αυτές τις, κάπως, αυτές που ονομάζονται καθολικές ιδιότητες που συνδέουν αυτά τα διαφορετικά, φαινομενικά ανόμοια συστήματα.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Λοιπόν, φυσικά, τώρα μιλάτε τη γλώσσα μου, αφού, ξέρετε, αυτό είναι που με τράβηξε στη δική μου γοητεία με τη συλλογική συμπεριφορά, είναι ότι υπάρχουν εκείνες οι καθολικές μαθηματικές αρχές που φαίνεται να εφαρμόζουν πάνω-κάτω την κλίμακα από κελιά σε Λοιπόν, φυσικά, πάντα μας αρέσει να βάζουμε τον εαυτό μας στην κορυφή.

Αλλά, λοιπόν, εντάξει, έχετε θέσει τόσα πολλά διαφορετικά ζητήματα για να σκεφτούμε. Επιτρέψτε μου να προσπαθήσω να επιστρέψω στην αρχή, όσο θα ήθελα πολύ να μείνω μαζί σας εδώ με τους Placozoa.

Έτσι, για παράδειγμα, αναφέρατε λέξεις όπως «κοπάδια» και «σχολεία», και μερικές φορές ακούμε ανθρώπους να μιλούν για «σμήνη», όπως με τα έντομα. Υπάρχει κάποιος λόγος που έχουμε τρεις διαφορετικές λέξεις για το ίδιο πράγμα; Δεν είναι πραγματικά το ίδιο πράγμα όταν μιλάμε για συλλογικές ομάδες; Υπάρχει κάποιος λόγος για τον οποίο δεν πρέπει να μιλάμε, για παράδειγμα, για την εκπαίδευση πουλιών ή για το σμήνος ψαριών;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Όχι, νομίζω ότι έχουμε αναπτύξει αυτές τις λέξεις και διαφορετικές γλώσσες έχουν διαφορετικές λέξεις. Στα γερμανικά, που είναι μια γλώσσα γεμάτη πολλές λέξεις, στην πραγματικότητα έχουν σχετικά λίγες. Ενώ στα αγγλικά, έχουμε πολλές, πολλές διαφορετικές λέξεις. Όπως, ξέρετε, για παράδειγμα, μια ομάδα κορακιών ονομάζεται φόνος κορακιών.

[ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ γέλια]

Εσείς ο ίδιος χρησιμοποιήσατε νωρίτερα μια υπέροχη λέξη, ένα «μουρμούρα» ψαρονιών. Και νομίζω ότι είναι ότι, είναι η ομορφιά, η σαγηνευτική ομορφιά του συρρέματος, του σχολείου και του σμήνους, που γεννά αυτές τις υπέροχες λέξεις που μπορούν να συσχετιστούν με συγκεκριμένα παραδείγματα.

Και έτσι, νομίζω ότι αυτό είναι κάτι πολύ χρήσιμο, γιατί νωρίτερα έδινα έμφαση στα κοινά, τα μαθηματικά κοινά, αλλά υπάρχουν και διαφορές. Υπάρχει διαφορά ανάμεσα σε ένα σμήνος κυττάρων και ένα σμήνος πουλιών. Και έτσι, για να κατανοήσουμε αυτά τα συστήματα, πρέπει και οι δύο να εξετάσουμε τις κοινές αρχές, αλλά και εκείνες που διαφέρουν μεταξύ των συστημάτων. Και κατά κάποιον τρόπο, η γλώσσα καταγράφει μερικά από αυτά για εμάς με τον τρόπο που οι άνθρωποι τα έχουν διαχωρίσει ή χωρίσει από τη φύση τους σε διαφορετικές κατηγορίες.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Ενδιαφέρων. Λοιπόν, αναφέρατε «σμήνος κυττάρων» και «σμήνος εντόμων», υποθέτω ότι ήταν, και είπατε ότι μπορεί να υπάρχουν κάποιες διαφορές, παρόλο που χρησιμοποιούμε την ίδια λέξη. Ποια είναι τα πράγματα που πρέπει να διακρίνουμε μεταξύ αυτών των παραδειγμάτων;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Ναι, νομίζω ότι αυτό που είναι πραγματικά συναρπαστικό είναι γιατί υπάρχει ένα κοινό στοιχείο, επειδή οι διαφορές είναι τόσο βαθιές. Ένα ζώο έχει εγκέφαλο. Λαμβάνει πολύπλοκες αισθητηριακές πληροφορίες και προσπαθεί να πάρει αποφάσεις για το περιβάλλον του. Τα ζώα είναι ικανά για πολύ πιο περίπλοκες, περίπλοκες συμπεριφορές, κατά μέσο όρο, από τα κύτταρα.

Αλλά τα κύτταρα, φυσικά, έχουν πολύπλοκες εσωτερικές διεργασίες. Αλλά οι αλληλεπιδράσεις τους κυριαρχούνται σε μεγαλύτερο βαθμό από φυσικές δυνάμεις, από την κλίμακα στην οποία δρουν και τις εντάσεις που σχηματίζονται, τις φυσικές εντάσεις που σχηματίζονται μέσα στο συσσωματωμένο κύτταρο.

Ενώ τα ζώα, οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πτηνών σε ένα κοπάδι, είναι αόρατα. Δεν έχουν φυσική μορφή. Και έτσι μπορεί κανείς αρχικά να σκεφτεί, λοιπόν, τότε είναι απλώς μια αναλογία. Στην πραγματικότητα, θα έλεγα ότι μέχρι πριν από περίπου πέντε με 10 χρόνια, πίστευα ότι ήταν απλώς μια αναλογία. Σκέφτηκα ότι αυτές οι διαφορές πρέπει να είναι πολύ σημαντικές. Αλλά αυτό που αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε είναι ότι το κοινό χαρακτηριστικό που μοιράζονται είναι ο υπολογισμός.

Είναι ότι αυτά τα στοιχεία συγκεντρώνονται για να υπολογίσουν το περιβάλλον τους με τρόπους που δεν μπορούν να υπολογίσουν από μόνα τους. Κάθε άτομο, ακόμα κι αν έχετε έναν πολύ περίπλοκο ανθρώπινο εγκέφαλο, και περπατάτε στον κόσμο, εκτός αν έχετε κοινωνικές αλληλεπιδράσεις με άλλους, ή ακόμα περισσότερο, ξέρετε, βασιστείτε στην πολιτισμική πολυπλοκότητα που κληρονομούμε όταν γεννιόμαστε στη ζωή μας, τότε είμαστε πολύ περιορισμένοι.

Και έτσι, υπάρχουν αυτές οι βαθιές, πολύ συναρπαστικές ερωτήσεις που μόλις αρχίζουμε να αντιμετωπίζουμε σχετικά με τους υπολογισμούς και την εμφάνιση πολύπλοκης ζωής.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Μια τόσο ενδιαφέρουσα άποψη. Δεν ήξερα ποια λέξη θα έλεγες όταν είπες ότι υπάρχει κάτι κοινό που έχουν όλοι τους. Ήμουν — δεν μπορούσα να μαντέψω, αλλά μου αρέσει: υπολογισμός.

Λοιπόν, ξέρετε, με κάνει να σκεφτώ ένα διάσημο πράγμα για το οποίο οι άνθρωποι μπορεί να έχουν δει ταινίες στο YouTube ή στην τηλεόραση, όπου υπάρχει ένα κοπάδι πουλιών — ίσως είναι ένα ψαρόνι — και ένα γεράκι ή ένα γεράκι ή κάτι έρχεται με ζουμ προς το μέρος το κοπάδι. Ίσως θα έπρεπε να μας δώσετε μια οπτική περιγραφή του τι θα συμβεί στη συνέχεια, και γιατί σκέφτομαι ότι υπάρχει κάποια σχέση με τον υπολογισμό σε αυτό το παράδειγμα;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Λοιπόν, εννοώ, αν κοιτάξετε αυτές τις ομάδες, ξέρετε, όταν έχετε αυτά τα αρπακτικά παρόντα και επιτίθενται σε αυτές τις ομάδες, είτε πρόκειται για κοπάδι ψαριών είτε για ένα κοπάδι πουλιών, βλέπετε την ομάδα να συμπεριφέρεται ως αυτού του είδους το κυματιστό υγρό. Βλέπετε αυτούς τους κυματισμούς φωτός να διασχίζουν την ομάδα ή κυματισμούς πυκνότητας να διασχίζουν την ομάδα.

Και αυτό που είναι ενδεικτικό είναι ότι τα άτομα μπορούν πραγματικά να διαδώσουν πληροφορίες σχετικά με την τοποθεσία αυτού του αρπακτικού πολύ γρήγορα μέσω κοινωνικών αλληλεπιδράσεων. Έτσι, τα άτομα που βλέπουν το αρπακτικό, για παράδειγμα — ίσως μόνο λίγα από αυτά βλέπουν αρχικά τον θηρευτή. Αλλά με τη στροφή, τότε αυτή η συμπεριφορά που αντιγράφεται από άλλους, η αλλαγή της πυκνότητας, η αλλαγή της στροφής, διαδίδεται εξαιρετικά γρήγορα.

Και αν χρησιμοποιήσουμε —είμαι σίγουρος ότι θα φτάσουμε σε αυτό αργότερα— εάν χρησιμοποιήσουμε προηγμένα εργαλεία απεικόνισης για να ποσοτικοποιήσουμε, να μετρήσουμε αυτά τα κύματα στροφής, θα έχει ως αποτέλεσμα ένα κύμα διάδοσης που είναι περίπου 10 φορές ταχύτερο από τη μέγιστη ταχύτητα του ίδιου του αρπακτικού. Έτσι τα άτομα μπορούν να ανταποκριθούν σε ένα αρπακτικό που δεν βλέπουν καν.

Έτσι, η ομάδα και τα άτομα στην ομάδα - επειδή η επιλογή, η φυσική επιλογή, ενεργεί στα άτομα - συνήθως, μπορούν πραγματικά να ανταποκριθούν σε ερεθίσματα που δεν ανιχνεύουν.

Είναι λίγο σαν, ξέρετε, ένας νευρώνας που μεταδίδει πληροφορίες μέσω ηλεκτρικών σημάτων. Σε αυτή την περίπτωση, δεν είναι ηλεκτρικά σήματα. Είναι στην πραγματικότητα η πυκνότητα και η στροφή των ατόμων που διεισδύουν σε όλη την ομάδα, αλλά δίνει σε αυτά τα άτομα μακρινές πληροφορίες για το πού βρίσκεται η απειλή, ώστε να αρχίσουν να απομακρύνονται από αυτήν πολύ γρήγορα.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Αυτό είναι, νομίζω, ένα πολύ όμορφο οπτικό παράδειγμα του τι θα σήμαινε ο υπολογισμός σε αυτό το πλαίσιο. Ότι μπορούμε να δούμε αυτά τα κύματα πανικού ή αποφυγής να διαρρέουν το κοπάδι. Είναι τόσο ενδιαφέρον που είναι πολύ πιο γρήγορο από ό,τι θα μπορούσαν να κάνουν τα άτομα μόνα τους και, υποθέτω, πιο γρήγορα από ό,τι μπορεί να συγκεντρώσει μόνος του το αρπακτικό.

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Ένας από τους λόγους για τους οποίους είναι πιθανό να συμβαίνει αυτό, γιατί πιστεύουμε ότι συμβαίνει αυτό, είναι επειδή η ομάδα - η φυσική επιλογή, παρόλο που δρα στα άτομα, είναι η φυσική τους κατάσταση που έχει σημασία, υπάρχει τόσο συλλογικό όφελος για όλους αν συμπεριφέρονται με ορισμένο τρόπο.

Αυτό σχετίζεται και πάλι με όσα μάθαμε από φυσικά συστήματα, συγκεκριμένα φυσικά συστήματα κοντά σε μια μετάβαση φάσης. Έτσι, ένα σύστημα που είναι κοντά σε μια μετάβαση μεταξύ διαφορετικών καταστάσεων, όπως μεταξύ ενός στερεού και ενός υγρού, ξέρετε, εάν παγώνετε νερό και μετατρέπεται ξαφνικά σε στερεό, η συλλογική συμπεριφορά αυτού του συστήματος είναι αρκετά αξιοσημείωτη κοντά σε αυτό σημείο μετάβασης, αυτή η διχοτόμηση, που φυσικά είναι ο δικός σου τομέας μελέτης. Και αυτό είναι κάτι που τώρα γνωρίζουμε, έχουμε πλέον πολύ ισχυρές αποδείξεις, ότι η φυσική επιλογή ωθεί τα συστήματα κοντά σε αυτά τα σημεία διακλάδωσης λόγω των συλλογικών ιδιοτήτων, των αξιοσημείωτων συλλογικών ιδιοτήτων που εμφανίζονται.

Όταν μετρήσαμε για πρώτη φορά αυτές τις ιδιότητες, φαινόταν ότι τα άτομα αψηφούσαν τους νόμους της φυσικής. Οι πληροφορίες διείσδυσαν τόσο γρήγορα.

Και στις αρχές του 1900, Έντμουντ Σέλους, ο οποίος ήταν επιβεβαιωμένος Δαρβινικός, αλλά, ξέρετε, επίσης γοητευμένος από τη γοητεία της τηλεπάθειας στη βικτωριανή εποχή, υπέθεσε ότι πρέπει να υπάρχει μεταφορά σκέψης, το περιέγραψε, ή τηλεπάθεια μεταξύ των πτηνών που τους επέτρεπε να επικοινωνούν τόσο γρήγορα.

Και φυσικά οι άνθρωποι, ξέρετε, σκέφτονται, «Λοιπόν, αυτό είναι γελοίο, φυσικά δεν μπορεί να υπάρχει τηλεπάθεια». Αλλά στην πραγματικότητα, και αυτό είναι ίσως λίγο αμφιλεγόμενο, αλλά στην πραγματικότητα, νομίζω ότι δεν έχουμε ακόμα καλή κατανόηση των αισθητηριακών τρόπων και του τρόπου με τον οποίο αυτές οι πληροφορίες διεισδύουν τόσο εξαιρετικά γρήγορα σε όλο το σύστημα.

Δεν προτείνω να υπάρχει τηλεπάθεια, φυσικά. Αλλά προτείνω ότι συντονίζοντας ένα σύστημα, συντονίζοντας ένα συλλογικό σύστημα κοντά σε αυτό το κρίσιμο σημείο, κοντά σε αυτό το σημείο διακλάδωσης, θα μπορούσε να προκαλέσει αξιοσημείωτες συλλογικές ιδιότητες που, σε έναν παρατηρητή, φαίνονται φανταστικές, σε έναν παρατηρητή, φαίνονται παράξενος. Επειδή η φυσική σε αυτά τα καθεστώτα είναι περίεργη, είναι φανταστική, είναι καταπληκτική, παρόλο που είναι κατανοητή από την επιστήμη.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Αναρωτιέμαι λοιπόν, τώρα στην περίπτωση της συλλογικής συμπεριφοράς, αν η φύση συντονίζει ένα κοπάδι να βρίσκεται κοντά σε κάποιο σημείο αστάθειας ή κρισιμότητας. Υπονοείτε ότι είναι μέρος αυτού που το κάνει τόσο αποτελεσματικό;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Ναι, αυτό ακριβώς προτείνω. Και έτσι, για παράδειγμα, ξέρετε, πάλι, ένα πολύ πρόσφατο έγγραφο Τα τελευταία δύο χρόνια που δημοσιεύσαμε, ρωτήσαμε, ξέρετε, τι γίνεται με το να αποκτήσουμε το καλύτερο από όλους τους κόσμους; Τι γίνεται αν, ξέρεις, υπό γενικές συνθήκες θέλεις να είσαι σταθερός, θέλεις να είσαι εύρωστος. Αλλά μερικές φορές, θέλετε να γίνετε υπερευαίσθητοι. Και έτσι στη φυσική επιλογή, τα βιολογικά συστήματα πρέπει να εξισορροπήσουν αυτήν την εκπληκτική, φαινομενικά αντιφατική κατάσταση του να είσαι ταυτόχρονα εύρωστος και ευαίσθητος. Πώς μπορείς να είσαι και εύρωστος και ευαίσθητος ταυτόχρονα;

Και έτσι, πιστεύουμε ότι, ξέρετε, ο συντονισμός του συστήματος κοντά σε αυτό το κρίσιμο σημείο, επιτρέπει στην πραγματικότητα να συμβεί αυτό γιατί εάν το σύστημα αποκλίνει, στην πραγματικότητα σταθεροποιείται. Αλλά καθώς ωθείται προς αυτό το κρίσιμο σημείο, γίνεται απίστευτα ευέλικτο και ευαίσθητο σε εισροές, για παράδειγμα, εισροές σχετικά με αυτό το αρπακτικό. Έτσι, εάν ένα κοπάδι ψαριών απέχει πολύ από αυτό το κρίσιμο σημείο - για παράδειγμα, εάν είναι πολύ ευθυγραμμισμένα μεταξύ τους - και ανιχνεύσει ένα αρπακτικό, στην πραγματικότητα χρειάζεται πολλή προσπάθεια για να γυρίσουν όλα αυτά τα άτομα. Ανταποκρίνονται τόσο έντονα ο ένας στον άλλον που είναι δύσκολο για αυτήν την εξωτερική εισροή να αλλάξει τη συμπεριφορά τους.

Εάν, από την άλλη πλευρά, είναι πολύ άτακτοι και όλοι κινούνται προς διαφορετικές κατευθύνσεις, τότε ένα άτομο που αλλάζει κατεύθυνση δύσκολα μπορεί να γίνει αντιληπτό από τους άλλους και έτσι δεν διαδίδεται μέσω του συστήματος.

Και έτσι σε αυτό το ενδιάμεσο σημείο, μπορούν πραγματικά να βελτιστοποιήσουν την ικανότητά τους να συμπεριφέρονται ως ομάδα και να είναι ευέλικτοι, αλλά να μεταδίδουν πληροφορίες. Και αυτή είναι μια θεωρία της φυσικής που είναι μακροχρόνια, αλλά στην πραγματικότητα μόνο τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιεί τεχνολογία όρασης υπολογιστή για να παρακολουθεί ζώα σε ομάδες και να ρωτά πώς αλλάζετε, ξέρετε, τις αλληλεπιδράσεις σας όταν, για παράδειγμα, ο κόσμος γίνεται πιο ριψοκίνδυνο;

Πάντα θα σκεφτόμασταν ως βιολόγοι: «Λοιπόν, αν ο κόσμος γίνει πιο επικίνδυνος και πιο επικίνδυνος, θα γίνω πιο ευαίσθητος στις εισροές. Θα είμαι πιο νευρικός, θα έχω περισσότερες πιθανότητες να κάνω ψευδή συναγερμό». Και αυτό ισχύει για τα ζώα σε απομόνωση. Ισχύει για τους ανθρώπους όταν συμπεριφερόμαστε απομονωμένοι. Αλλά το δοκιμάσαμε σε ομάδες ζώων, ομάδες που έχουν εξελιχθεί στο πλαίσιο της συλλογικότητας, και διαπιστώνουμε ότι αυτό δεν ισχύει για αυτές.

Αυτό που κάνουν είναι να αλλάζουν το δίκτυο, το δίκτυο συνδεσιμότητας, τον τρόπο με τον οποίο οι πληροφορίες ρέουν μέσω του συστήματος. Και το συντονίζουν έτσι ώστε να βελτιστοποιούν αυτό το είδος αντιστάθμισης ευελιξίας-στιβαρότητας, δηλαδή, το βάζουν σε αυτό το κρίσιμο καθεστώς όπως είχαμε προβλέψει.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Σε ποια είδη ζώων έγιναν αυτές οι μελέτες;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Επομένως, ως επί το πλείστον εργαζόμαστε με μικρά ψάρια εκτροφής, επειδή πρέπει να λύσουν τα ίδια προβλήματα - αποφεύγοντας τους θηρευτές, βρίσκοντας κατάλληλο ενδιαίτημα - αλλά είναι λυμένα σε εργαστηριακό περιβάλλον. Έτσι τα ψάρια έχουν στην πραγματικότητα μια χημική ουσία, η οποία ονομάζεται schreckstoff, που στα γερμανικά κυριολεκτικά σημαίνει απλώς «τρομακτικό πράγμα». Και schreckstoff εκλύεται φυσικά, εάν ένα αρπακτικό επιτεθεί σε ένα ψάρι, πρέπει να απελευθερώσει αυτή τη χημική ουσία.

Μπορούμε λοιπόν να βάλουμε schreckstoff στο νερό, επομένως δεν υπάρχει τοποθεσία ενός αρπακτικού, αλλά η κρίση των ατόμων για αυτό το περιβάλλον αλλάζει, ο κόσμος έχει γίνει πιο επικίνδυνος.

Τι κάνεις λοιπόν, αλλάζεις αυτό που συμβαίνει στον εγκέφαλό σου; Αλλάζετε τον τρόπο που αλληλεπιδράτε με το περιβάλλον; Φοβάστε περισσότερο, πράγμα που είναι το φυσικό πράγμα που πιστεύουμε ότι κάνουν τα ζώα;

Ή, αν φαντάζεστε, σε ένα σύστημα δικτύου, σε ένα συλλογικό σύστημα, αλλάζετε την τοπολογία αυτού του δικτύου, το κοινωνικό δίκτυο, τον τρόπο επικοινωνίας με τους άλλους; Γιατί αυτό μπορεί επίσης να αλλάξει την ανταπόκριση στις απειλές, εξαιτίας αυτού του κύματος στροφής για το οποίο μιλήσαμε πριν.

Και έτσι αυτό που διαπιστώσαμε ήταν ότι τα άτομα δεν αλλάζουν. Αυτό που συμβαίνει είναι οι αλλαγές δικτύου. Τα άτομα κινούνται για να αλλάξουν τη δομή αυτού του δικτύου και είναι αυτό που κάνει την ομάδα να γίνει ξαφνικά πιο ευαίσθητη και πιο ευέλικτη.

Οι άνθρωποι συνήθιζαν, για παράδειγμα, να έχουν έναν πληρεξούσιο, ο οποίος είναι ότι τα άτομα που είναι κοντά το ένα στο άλλο πρέπει να αλληλεπιδρούν πιο έντονα. Αλλά, όπως μπορείτε να σκεφτείτε στην καθημερινή σας ζωή, θα μπορούσατε να κάθεστε δίπλα σε έναν εντελώς άγνωστο στο λεωφορείο και να μην είστε ουσιαστικά κοινωνικά στενά συνδεδεμένοι μαζί του κατά μέσο όρο. Έτσι, το κοινωνικό δίκτυο που βιώνουν τα άτομα μπορεί να είναι πολύ διαφορετικό από αυτό που είναι εύκολο να μετρηθεί.

Αυτό που κάναμε λοιπόν είναι — καλά, είναι αρκετά περίπλοκο. Αλλά αυτό που μπορούμε να κάνουμε είναι να ανασυνθέσουμε τον κόσμο από τη δική τους οπτική γωνία. Και χρησιμοποιούμε μια τεχνική που προέρχεται από βιντεοπαιχνίδια και γραφικά υπολογιστή που ονομάζεται raycasting, όπου ρίχνουμε ακτίνες φωτός στον αμφιβληστροειδή χιτώνα των ατόμων, ώστε να μπορούμε να δούμε ένα είδος ηλεκτρονικής αναπαράστασης αυτού που βλέπουν για κάθε στιγμή. Αλλά αυτό που δεν γνωρίζουμε είναι, πώς στο καλό το επεξεργάζονται αυτό;

Και έτσι πάλι, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μεθόδους μηχανικής μάθησης, επειδή κάθε εγκέφαλος έχει εξελιχθεί για να κάνει το ίδιο πράγμα. Έχει ληφθεί περίπλοκες αισθητηριακές πληροφορίες - όπως οι άνθρωποι που μας ακούν σήμερα. Είναι μια περίπλοκη ακουστική πληροφορία, αλλά μπορεί να οδηγούν ή ίσως να μαγειρεύουν, επομένως έχουν επίσης πολύπλοκες οπτικές και οσφρητικές πληροφορίες, αλλά ο εγκέφαλός τους πρέπει να αναλάβει όλη αυτή την πολυπλοκότητα και να τη μειώσει σε αυτό που ονομάζεται μείωση διαστάσεων, σε μια απόφαση ή στο "τι θα κάνω μετά;" Και γνωρίζουμε πολύ, πολύ λίγα για το πώς τα πραγματικά ζώα το κάνουν αυτό.

Μπορούμε όμως να ανακατασκευάσουμε τα οπτικά τους πεδία και μετά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τους ίδιους τύπους τεχνικών για να μειώσουμε τη διάσταση, για να καταλάβουμε πώς ο εγκέφαλος μειώνει αυτήν την πολυπλοκότητα στις αποφάσεις κίνησης;

Και τα ψάρια που μελετήσαμε, έχουν έναν πολύ μικρό αριθμό νευρώνων στο πίσω μέρος του εγκεφάλου που υπαγορεύει όλες τις κινήσεις τους. Έτσι, ο εγκέφαλος πρέπει να αναλάβει όλη αυτή την πολυπλοκότητα, και πρέπει να τη μειώσει, και πρέπει να λάβει αποφάσεις. Και νομίζω ότι είναι μια υπέροχη ερώτηση στη βιολογία για το πώς το κάνουν αυτό οι εγκέφαλοι;

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Πρώτα απ 'όλα, μπορώ να πω ότι πρέπει να διαβάζω τα χαρτιά σας πιο συχνά. Είπατε κάτι για το να λάμπουν φώτα στον αμφιβληστροειδή των ψαριών για να δείτε μετά τι βλέπουν ή για να έχετε την αίσθηση ότι ξέρετε τι κοιτάζουν; Το άκουσα καλά;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Ναι, δεν λάμπει κυριολεκτικά ένα φως, στην πραγματικότητα. Όλα γίνονται ψηφιακά. Φανταστείτε λοιπόν ότι έχετε ένα κοπάδι ψαριών σε ένα στιγμιότυπο στο χρόνο, μια παγωμένη στιγμή στο χρόνο. Το λογισμικό μας παρακολουθεί τη θέση και επίσης τη στάση του σώματος καθενός από αυτά τα ψάρια. Και αυτό που μπορούμε να κάνουμε είναι ότι μπορούμε τώρα να δημιουργήσουμε μια τρισδιάστατη έκδοση υπολογιστή αυτής της σκηνής, όπως σε ένα βιντεοπαιχνίδι. Μπορούμε τότε να ρωτήσουμε, τι βλέπει ο καθένας; Έτσι μπορούμε να βάλουμε κάμερες στα μάτια των ατόμων.

Και έτσι, η εκπομπή ακτίνων μοιάζει λίγο με την ανίχνευση ακτίνων, η οποία χρησιμοποιείται στα γραφικά υπολογιστών, που είναι απλώς οι οδοί του φωτός που πέφτει στον αμφιβληστροειδή. Και όλα αυτά τα κάνουμε ψηφιακά, ώστε να μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα ψηφιακό ανάλογο της πραγματικότητας. Στη συνέχεια, μπορούμε να κοιτάξουμε να δούμε πώς θα έπεφτε φως στον αμφιβληστροειδή σε αυτήν την εικονική σκηνή, ένα είδος φωτορεαλιστικής εικονικής σκηνής. Και έτσι αυτό μας δίνει το πρώτο επίπεδο: Ποιες είναι οι πληροφορίες που έρχονται στο άτομο;

Και μετά, φυσικά, το μεγάλο ερώτημα που θέλουμε να θέσουμε είναι, πώς το επεξεργάζεται αυτό ο εγκέφαλος; Πώς ο εγκέφαλος καταργεί αυτή την πολυπλοκότητα και πώς λαμβάνει αποφάσεις; Πώς, για παράδειγμα, τα κοπάδια υγρών και τα κοπάδια ψαριών κινούνται τόσο αβίαστα και τόσο όμορφα με τόσες λίγες συγκρούσεις, και όμως τα αυτοκίνητα σε έναν αυτοκινητόδρομο τείνουν να δυσκολεύονται να έχουν συλλογική κίνηση; Εννοώ, υπάρχει κάτι που μπορούμε να μάθουμε από χιλιετίες φυσικής επιλογής που μπορούμε στη συνέχεια να εφαρμόσουμε στα οχήματα και στα ρομπότ;

Υπάρχει λοιπόν και ένα εφαρμοσμένο στοιχείο στην προσπάθεια κατανόησης αυτού. Θέλω να το καταλάβω σε μεγάλο βαθμό γιατί το βρίσκω συναρπαστικό, αλλά επίσης μεταφράζεται σε πραγματικές εφαρμογές σε ορισμένες περιπτώσεις.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Θα επιστρέψουμε αμέσως.

[Διάλειμμα για εισαγωγή διαφήμισης]

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Καλώς ήρθατε πίσω στο «The Joy of Why».

Θα ήθελα να επιστρέψω σε κάτι που είπατε στην εισαγωγή, όταν περνούσατε τη ζυγαριά από τα κυτταρικά έως τα πρωτεύοντα, και ούτω καθεξής. Οι άνθρωποι μπορεί να μην είναι τόσο εξοικειωμένοι με το παράδειγμα της ακρίδας και αναρωτιέμαι αν θα μπορούσαμε να μιλήσουμε για μερικές από τις — ας τις ονομάσουμε πραγματικές ή ακόμα και οικονομικές πτυχές του συρρέματος, επειδή οι ακρίδες έχουν μεγάλο αντίκτυπο στον κόσμο, μεγαλύτερο από ό,τι είχα συνειδητοποίησα. Εννοώ, εξετάζω ορισμένα στατιστικά στοιχεία εδώ στις σημειώσεις μου ότι, κατά τη διάρκεια των ετών πανώλης, οι ακρίδες εισβάλλουν σε περισσότερο από το ένα πέμπτο της γης του πλανήτη.

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Ναι.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Μπορείς να το πιστέψεις? Και επηρεάζουν τα προς το ζην ενός στους 10 ανθρώπους στον πλανήτη. Θα μπορούσατε λοιπόν να μας μιλήσετε λίγο για αυτού του είδους την έρευνα και πώς σχετίζεται με ζητήματα παγκόσμιας επισιτιστικής ασφάλειας;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Ναι, έχεις απόλυτο δίκιο. Και αυτό το βρίσκω αρκετά εκπληκτικό. Ξέρετε, όπως μόλις είπατε, επηρεάζουν έναν στους 10 ανθρώπους στον πλανήτη μας λόγω της έλλειψης τροφίμων και της επισιτιστικής ασφάλειας. Και το κάνουν συχνά σε χώρες, όπως η Υεμένη και η Σομαλία, που έχουν μεγάλα προβλήματα, μεγάλες συγκρούσεις και εμφύλιους πολέμους κ.λπ.

Αλλά και λόγω της κλιματικής αλλαγής, η γκάμα των ακρίδων επεκτείνεται σε μεγάλο μέρος της εμβέλειάς της. Και έτσι, εννοώ, αυτή τη στιγμή, φέτος το Αφγανιστάν αντιμετωπίζει μια μεγάλη κρίση στη λεκάνη τροφίμων του. Πριν από μερικά χρόνια, ήταν η Μαδαγασκάρη. Ένα ή δύο χρόνια πριν από αυτό, ήταν η Κένυα που είχε το μεγαλύτερο σμήνος τα τελευταία 70 χρόνια.

Γιατί λοιπόν, ξέρετε, με όλες τις σύγχρονες τεχνολογίες που έχουμε για παρακολούθηση, γιατί τα σμήνη γίνονται πιο άγρια ​​και πιο σοβαρά, ξέρετε; Και ένας από τους λόγους είναι η κλιματική αλλαγή. Είναι ότι, ξέρετε, αυτό που συμβαίνει με αυτά τα σμήνη είναι — τόσο ακρίδες, μπορεί να είναι έκπληξη για τους ακροατές να το γνωρίζουν αυτό, αλλά στις ακρίδες στην πραγματικότητα δεν αρέσει να βρίσκονται η μία κοντά στην άλλη. Είναι ντροπαλές, κρυπτικές πράσινες ακρίδες που τους αρέσει να μένουν μόνες. Έτσι, αν έχουν άφθονο φαγητό, είναι απλώς απομονωμένοι ο ένας από τον άλλον. Αποφεύγουν ο ένας τον άλλον. Μόνο όταν αναγκάζονται να έρθουν μαζί, μεταβαίνουν.

Έτσι είναι συνήθως αυτό που ονομάζονται μοναχικοί, λόγω του μοναχικού τρόπου ζωής τους. Αλλά αν αναγκαστούν να ενωθούν, έχουν εξελιχθεί σε μετάβαση. Είναι κάτι σαν τον Τζέκιλ και τον Χάιντ του κόσμου των εντόμων. Έχουν εξελιχθεί για να μεταβούν εντελώς ξαφνικά, μέσα σε μια ώρα, συμπεριφορικά, σε μια συλλογική μορφή, όπου αρχίζουν να βαδίζουν ο ένας προς τον άλλο, ακολουθώντας ο ένας τον άλλον.

Ένα άλλο πράγμα που μπορεί να μην γνωρίζουν οι άνθρωποι είναι ότι οι ακρίδες στην πραγματικότητα δεν έχουν φτερά τους πρώτους μήνες της ζωής τους. Και έτσι όταν γεννιούνται οι ακρίδες, δεν πετούν. Είναι αυτές οι νύμφες που δεν πετούν. Μόνο όταν είναι ενήλικες έχουν φτερά.

Και έτσι, αυτό που συμβαίνει εδώ είναι ότι όταν οι βροχές έρχονται στην Αφρική, για παράδειγμα, ή στην Ινδία, ή σε άλλες περιοχές, τότε μπορείτε να έχετε πλούσια βλάστηση και ο μικρός πληθυσμός ακρίδας μπορεί να πολλαπλασιαστεί καθώς αυτού του είδους οι κρυπτικές ακρίδες, μπορούν να αναπτυχθούν σε μέγεθος πληθυσμού. Τώρα, καθώς αυτός ο πληθυσμός αυξάνεται, τρώνε όλο και περισσότερο και συχνά μπορεί να έρθει και ξηρασία.

Τώρα, αν έχετε υψηλή πυκνότητα πληθυσμού και μετά ξαφνικά εξαφανιστεί η τροφή, τότε αυτό που κάνουν οι ακρίδες είναι ότι έχουν εξελιχθεί για να μεταβούν σε αυτή την ασυνήθιστη μορφή, όπου αρχίζουν να βαδίζουν μαζί. Αρχίζουν να κινούνται όλοι μαζί. Αυτά τα σμήνη μπορεί να είναι δισεκατομμύρια άτομα — όσο μπορείτε να δείτε, ακρίδες που βαδίζουν όλοι μαζί, σαν να είχαν κοινό σκοπό. Και μόλις κάνουν φτερά, μπορούν να πετάξουν. Και μετά γίνεται ακόμα χειρότερο, γιατί μπορούν να έχουν πρόσβαση στους εμπορικούς ανέμους ή σε άλλες, ξέρετε, περιβαλλοντικές συνθήκες, όπου μπορούν να μεταφερθούν ως τεράστια σμήνη σε εκατοντάδες ή και χιλιάδες χιλιόμετρα. Και έτσι, αυτή είναι μια από τις μεγαλύτερες και πιο καταστροφικές συλλογικές συμπεριφορές που έχουμε στον πλανήτη μας.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Ουφ, δεν μπορώ να πω ότι είμαι πολύ εξοικειωμένος με την ιδέα των ακρίδων να παρελαύνουν. Έχουμε συνηθίσει να τα θεωρούμε σαν αυτά τα σύννεφα, ξέρετε, να συρρέουν στον αέρα. Πες μας όμως λίγα περισσότερα για την πορεία, γιατί θυμάμαι αμυδρά μερικές εκπληκτικές έρευνες δικό σου με την κανιβαλιστική όψη των ακρίδων, είναι αυτή η σωστή λέξη για χρήση;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Ναι, αυτό ήταν το 2008 και — αλλά έχετε δίκιο, ξέρετε, αυτά τα τεράστια κοπάδια ή σμήνη ή σύννεφα ακρίδων που μεταβαίνουν σε μεγάλες αποστάσεις, ξέρετε, δεν ξέρουμε πολλά για αυτά γιατί δεν είχαμε τεχνολογία για να το μελετήσει. Στην πραγματικότητα, δεν έχουμε ακόμα την τεχνολογία για να το μελετήσουμε αυτό. Άρα δεν είναι ότι δεν είναι σημαντικό, είναι απίστευτα σημαντικό.

Αλλά ξέρουμε επίσης ότι αυτό που προηγείται αυτών των ιπτάμενων σμήνων - εννοώ, το ιπτάμενο σμήνος μοιάζει λίγο με μια πυρκαγιά που έχει ήδη ξεφύγει από τον έλεγχο. Τώρα θα έχετε πραγματικά προβλήματα να το ελέγξετε. Αλλά αν μπορείτε να το ελέγξετε πριν μεγαλώσουν φτερά, ξέρετε, όταν σχηματίζουν αυτά τα σμήνη στην έρημο ή αυτά τα περιβάλλοντα πριν από αυτό, τότε υπάρχουν μεγάλες δυνατότητες.

Και έτσι, για πρακτικούς λόγους, επικεντρωθήκαμε σε αυτά τα σμήνη χωρίς φτερά. Και στην πραγματικότητα, ξέρετε, παρόλο που έχετε δίκιο, άρχισα να τα μελετώ στα μέσα της δεκαετίας του 2000, είμαστε τώρα, τώρα επιστρέφω στις ακρίδες, και τώρα τις μελετώ ξανά.

Μόλις δημιουργήσαμε το πρώτο κατάλληλο σμήνος στον κόσμο μέσα στο εργαστηριακό περιβάλλον ποτέ, νωρίτερα φέτος, όπου παρακολουθήσαμε 10,000 ακρίδες σε ένα περιβάλλον απεικόνισης 15 επί 15 επί 8 μέτρα που κατασκευάσαμε εδώ ειδικά για το σκοπό αυτό, εδώ στην Κωνστάντζα. Οπότε είναι αστείο που το αναφέρετε, γιατί η έρευνά μου τώρα γυρίζει πίσω στο ίδιο σύστημα.

Αλλά, ναι, όπως είπες, αυτό που ανακαλύψαμε ήταν, ξέρεις, αυτά τα έντομα, καλά, γιατί βαδίζουν μαζί; Γιατί είναι - ξέρετε, και αρχικά σκεφτήκαμε ότι πρέπει να είναι σαν κοπάδια ψαριών και κοπάδια πουλιών. Πρέπει να αφορά πληροφορίες. Πρέπει να αφορά τη συλλογική νοημοσύνη. Λοιπόν, κάναμε λάθος. Και αυτός είναι λοιπόν ο μεγάλος κίνδυνος. Αν δείτε, ξέρετε, ένα σμήνος μυρμηγκιών που κινείται σε κύκλο, κινείται σε ένα είδος μύλου, και δείτε ένα κοπάδι ψαριών, για παράδειγμα, να γυρίζει σε έναν τόρο ή ένα είδος μοτίβο που μοιάζει με ντόνατ, ή βλέπετε ένας ανεμοστρόβιλος, όλα αυτά είναι μοτίβα που μοιάζουν ίδια, αλλά μπορεί να οδηγούνται από πολύ, πολύ διαφορετικά φαινόμενα.

Και νομίζω ότι παραπλανήθηκα στη σκέψη, ξέρετε, όταν βλέπεις τη συλλογική κίνηση, πρέπει να είναι παρόμοιες διαδικασίες που τη βασίζουν. Αλλά στην περίπτωση των ακρίδων, δεν ήταν αυτού του είδους η υπόθεση μεταφοράς πληροφοριών. Ήταν στην πραγματικότητα το γεγονός ότι σε αυτά τα περιβάλλοντα της ερήμου, όταν το φαγητό λιγοστεύει ξαφνικά, σας λείπουν απελπιστικά απαραίτητα θρεπτικά συστατικά, ειδικά στην έρημο: πρωτεΐνη, αλάτι και νερό.

Και τι είναι καλύτερο για εσάς σε αυτό το είδος σκληρού περιβάλλοντος από ένα άλλο άτομο; Επειδή έχουν τέλεια ισορροπημένη διατροφική σύνθεση. Αυτό που κάνουν λοιπόν τα άτομα είναι ότι έλκονται το ένα για το άλλο και τείνουν να κανιβαλίζουν το ένα το άλλο. Έτσι έχουν εξελιχθεί ώστε να ακολουθούν αυτούς που απομακρύνονται, να προσπαθούν να τους δαγκώσουν στο πίσω μέρος τους, στο πίσω μέρος της κοιλιάς, κάτι που είναι πολύ δύσκολο να αμυνθεί κανείς. Το κεφάλι είναι βαριά θωρακισμένο, αλλά το πίσω μέρος της κοιλιάς είναι ένα αδύναμο σημείο για προφανείς λόγους, πρέπει να υπάρχει ένα στόμιο εκεί.

Και έτσι στοχεύουν σε αυτό, αλλά στη συνέχεια αποφεύγουν επίσης να στοχοποιηθούν από άλλους. Και το αποτέλεσμα της παρακολούθησης εκείνων που απομακρύνονται από εσάς και της απομάκρυνσης από εκείνους που κινούνται προς το μέρος σας έχει ως αποτέλεσμα ολόκληρο το σμήνος να αρχίσει να βαδίζει μαζί σε αυτό το περιβάλλον της ερήμου.

Και επωφελούνται επίσης από την προσαγωγή, με την απομάκρυνση από περιοχές φτωχές σε θρεπτικά συστατικά μαζί. Γιατί, ξέρετε, αν βάλετε έναν άνθρωπο στην έρημο, ένας άνθρωπος θα έχει την τάση να αποπροσανατολίζεται και να κινείται σε κύκλους. Το ίδιο και με μια ακρίδα. Αλλά αν τα βάλετε σε ένα σμήνος, τη συλλογική ευθυγράμμιση, τον συγχρονισμό μεταξύ των ατόμων, ξέρετε, εκατοντάδες εκατομμύρια άτομα που ευθυγραμμίζονται μεταξύ τους, μπορούν να βαδίσουν με πολύ κατευθυνόμενο τρόπο έξω από αυτά τα φτωχά σε θρεπτικά συστατικά περιβάλλοντα. Και μπορούν επίσης να βάλουν αρπακτικά. Ξέρετε, τα αρπακτικά δεν μπορούν να κάνουν πολλά εσοχή εδώ.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Με κάνει να αναρωτιέμαι, στην πραγματικότητα, καθώς μιλάμε για όλα αυτά τα παραδείγματα, πώς ενδιαφέρθηκες για όλα αυτά, παλιά; Ανέφερες ότι αυτό έγινε το 2008;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Ναι, αυτό ήταν το χαρτί το 2008.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Ναι, ήσουν απασχολημένος με αυτό ακόμη και πριν από αυτό, σωστά;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Ναι, έκανα το διδακτορικό μου. στα τέλη της δεκαετίας του '90 στα μυρμήγκια. Με γοήτευε η συμπεριφορά των μυρμηγκιών. Και για να είμαι ειλικρινής, ξεκίνησε με ένα πάθος για τη φύση και μια εμμονή με τη φυσική ιστορία και την παρατήρηση του τι υπήρχε γύρω μας.

Σκέφτηκα, ως παιδί, πρέπει να υπάρχει ένας ειδικός που να καταλαβαίνει γιατί σχηματίζονται σμήνη, γιατί κοπάδια ψαριών, γιατί συρρέουν τα πουλιά. Σκέφτηκα ότι αυτό πρέπει να είναι κάτι που όλοι μελετούν.

Από παιδί ήμουν καλλιτέχνης. Με ενδιέφερε πολύ η δημιουργική γραφή και η ποίηση και η τέχνη. Και έτσι, αρχικά με τράβηξε η αγνή ομορφιά, η γοητεία από την ομορφιά αυτών.

Και στο γυμνάσιο, δεν ήμουν σπουδαίος μαθητής στις επιστήμες. Έκανα κεραμική και ζωγραφική. Και όταν πήγα στο πανεπιστήμιο, θυμάμαι ότι ο μπαμπάς μου μου είπε: «Ξέρεις, γιε μου, πρέπει να κάνεις αυτό στο οποίο είσαι καλός. Κάντε αγγλικά ή τέχνη. Δεν είσαι επιστήμονας, είσαι φυσιοδίφης, ξέρεις;» Και είχε δίκιο. Είχε απόλυτο δίκιο.

Και ήταν τότε αργότερα, όταν έκανα πτυχίο βιολογίας, και μόλις ήξερα στην πρώτη διάλεξη της διάλεξής μου στη βιολογία, ήξερα ότι αυτό ήταν το σωστό για μένα, απλώς το ήξερα. Και ανακάλυψα ότι υπάρχει όλος αυτός ο κόσμος της στατιστικής φυσικής. Αυτές οι εργασίες κυκλοφόρησαν εκείνη την εποχή, και μου έπληξαν το μυαλό γιατί ήταν συγγραφείς που έβλεπαν βαθιές μαθηματικές αρχές σε όλα τα συστήματα.

Το διδακτορικό μου. Ο σύμβουλος είπε, ξέρετε, για να βρεις δουλειά, θα πρέπει να γίνεις ο παγκόσμιος ειδικός σε ένα είδος μυρμηγκιών και τότε μπορείς να είσαι πολύτιμος. Αλλά διάβαζα αυτό το έργο επιστημόνων που έκαναν ακριβώς το αντίθετο. Μελετούσαν τα πάντα, από φυσικά συστήματα έως βιολογικά συστήματα, και έβλεπαν αυτές τις αρχές. Και επίσης, τα σχέδια και οι δομές και τα αποτελέσματα που έβρισκαν ήταν φυσικά όμορφα. Και έτσι σκέφτηκα, αυτό πρέπει να είναι σωστό. Αυτός πρέπει να είναι ο σωστός τρόπος για να κάνουμε επιστήμη. Και έτσι, εκείνη την εποχή, μόλις παρασύρθηκα στον κόσμο της φυσικής.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Είχατε ποτέ τη χαρά να μιλήσετε στον μπαμπά σας μετά για την αλλαγή κατεύθυνσης;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Ποτέ μα ποτέ δεν πίστευα ότι ο πατέρας μου το θυμόταν αυτό. Και μετά, όταν προήχθηκα από επίκουρος καθηγητής σε τακτικός καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, έλαβα ένα τηλεφώνημα από τον πρόεδρο του τμήματος που είπε: «Συγχαρητήρια, καθηγητή Κουζίν». Και, ξέρετε, ήμουν εντελώς έκπληκτος, οπότε φυσικά κάλεσα τη μαμά και τον μπαμπά μου, και ο μπαμπάς μου απάντησε στο τηλέφωνο και μετά είπε: «Και να σκεφτείς ότι σε είπα φυσιοδίφη». Είναι η μόνη φορά, είναι δεκαετίες μετά. Ποτέ δεν ήξερα ότι θυμόταν καν αυτή τη συζήτηση.

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Λοιπόν, είναι μια καλή ιστορία, είναι μια πολύ καλή ιστορία. Μας αρέσει να μιλάμε για μεγάλα αναπάντητα ερωτήματα σε αυτήν την εκπομπή, και λοιπόν, ποιες θεωρείτε ως μερικές από τις μεγαλύτερες αναπάντητα ερωτήσεις σχετικά με τα κοπάδια και τα σχολεία και τη συλλογική συμπεριφορά γενικά;

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Λοιπόν, σίγουρα το κάνω. Και αυτό με φέρνει στο θέμα για το οποίο είμαι τόσο ενθουσιασμένος τώρα. Έτσι και πάλι, νωρίτερα στην καριέρα μου, σκέφτηκα, ξέρετε, ο εγκέφαλος, φυσικά, είναι μια υπέροχη συλλογική οντότητα υπολογισμού, ένα από τα πιο όμορφα παραδείγματα, ξέρετε. Πώς παίρνει αποφάσεις ο εγκέφαλος; Και είναι μια συλλογή νευρώνων, και φυσικά έχουμε σμήνη μυρμηγκιών, ή σμήνη ακρίδων, ή σμήνη πουλιών ή κοπάδια ψαριών, όλα αυτά τα διαφορετικά συστατικά που αλληλεπιδρούν μαζί. Άρα, υπάρχει κάτι που συνδέει βαθιά αυτά τα διαφορετικά συστήματα ή όχι; Και αυτό που με γοητεύει αυτή τη στιγμή είναι η συλλογική λήψη αποφάσεων, και ειδικά η συλλογική λήψη αποφάσεων στο διάστημα.

Λοιπόν, πώς αντιπροσωπεύει ο εγκέφαλος τον χωροχρόνο; Και τι σημασία έχει αυτό όσον αφορά τις αποφάσεις; Και τι σχέση έχει αυτό με τη συλλογική συμπεριφορά των ζώων; Αυτό που συνειδητοποίησα πριν από περίπου πέντε χρόνια, είναι ότι νομίζω ότι υπάρχει μια βαθιά μαθηματική ομοιότητα, και νομίζω ότι υπάρχουν βαθιές γεωμετρικές αρχές, σχετικά με το πώς ο εγκέφαλος αντιπροσωπεύει το χώρο και επίσης τον χρόνο.

Και ένα από τα πιο συναρπαστικά πράγματα εδώ είναι η χρήση των μαθηματικών ξανά. Ξέρετε, παράτησα τα μαθηματικά όταν ήμουν 16 χρονών και μόλις πέρασα ένα σαββατοκύριακο στο Ινστιτούτο Μαθηματικών Επιστημών Isaac Newton στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ ως διακεκριμένος συνεργάτης. Ωστόσο, δεν μπορώ να λύσω μια εξίσωση, ξέρεις;

Έτσι είμαι, αλλά μου αρέσει το γεγονός ότι μπορώ να συνεργαστώ με καταπληκτικούς μαθηματικούς. Και δουλεύοντας με φυσικούς και μαθηματικούς και βιολόγους και πραγματοποιώντας πειράματα σε ζώα στην εικονική πραγματικότητα — δημιουργήσαμε εδώ μια σειρά τεχνολογιών. Επομένως, δεν μπορούμε να βάλουμε ένα ακουστικό όπως το Meta Quest 3 σε ένα ψάρι που έχει μήκος λιγότερο από ένα εκατοστό. Μπορούμε όμως να δημιουργήσουμε εικονικά, καθηλωτικά, ολογραφικά περιβάλλοντα, ώστε να μπορούμε να ελέγχουμε πλήρως την είσοδο. Μπορούμε να ελέγξουμε πλήρως τις αιτιώδεις σχέσεις.

Εάν, ξέρετε, σας επηρεάζω και με επηρεάζετε, και μετά υπάρχει ένα τρίτο άτομο, με επηρεάζουν άμεσα ή μέσω εσάς; Ή και τα δύο? Ή τέταρτο άτομο ή πέμπτο; Και στα περιβάλλοντα εικονικής πραγματικότητας, μπορούμε να βάλουμε αυτά τα άτομα σε αυτό που ονομάζουμε Matrix, όπως στην ταινία, όπου κάθε άτομο βρίσκεται στον δικό του ολογραφικό κόσμο και αλληλεπιδρά σε πραγματικό χρόνο με ολογράμματα άλλων ατόμων.

Αλλά σε αυτόν τον κόσμο, μπορούμε να παίξουμε με τους κανόνες της φυσικής. Μπορούμε να παίξουμε με τους κανόνες του χώρου και του χρόνου για να καταλάβουμε καλύτερα, πώς τους ενσωματώνει ο εγκέφαλος;

Και έτσι, αυτό πραγματικά με τρελαίνει γιατί μπορούμε να δείξουμε ότι ο εγκέφαλος δεν αντιπροσωπεύει το χώρο με ευκλείδειο τρόπο. Αντιπροσωπεύει χώρο σε ένα μη Ευκλείδειο σύστημα συντεταγμένων. Και μπορούμε στη συνέχεια να δείξουμε μαθηματικά γιατί αυτό είναι τόσο σημαντικό, που είναι ότι όταν αρχίσετε να ασχολείστε με τρεις ή περισσότερες επιλογές, τότε η στρέβλωση του χωροχρόνου, καθιστώντας το χώρο μη Ευκλείδειο, μπορεί να μειώσει δραματικά την πολυπλοκότητα του κόσμου σε μια σειρά διακλαδώσεων. Και κοντά σε κάθε διακλάδωση, ενισχύει τις διαφορές μεταξύ των υπόλοιπων επιλογών. Υπάρχει λοιπόν αυτή η όμορφη εσωτερική δομή.

Και έτσι, πιστεύουμε ότι έχουμε αυτή την καθολική θεωρία για το πώς ο εγκέφαλος λαμβάνει χωρικές αποφάσεις που δεν θα μπορούσαμε ποτέ να λάβουμε χωρίς να κοιτάξουμε μια σειρά από οργανισμούς όπως τα ψάρια, οι ακρίδες και οι μύγες μέσα σε αυτούς τους τύπους περιβαλλόντων εικονικής πραγματικότητας, και έτσι είναι αυτό για το οποίο είμαι πολύ ενθουσιασμένος.

[Παίζει το θέμα]

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Λοιπόν, ανυπομονώ να ακούσω για όλα αυτά καθώς τα λύνετε. Θα μπορούσα να συνεχίσω μαζί σου όλη μέρα, αλλά νομίζω ότι ήρθε η ώρα να πω ευχαριστώ. Μιλήσαμε με τον εξελικτικό οικολόγο Iain Couzin για το συρρέωμα, το σμήνος, το σχολείο και κάθε είδους συλλογική συμπεριφορά. Iain, ήταν τόσο μεγάλη ευχαρίστηση που μάθαινα για το τι κάνεις και τα θαύματα της φύσης που βοήθησες να ξεδιαλυθούν για όλους μας. Ευχαριστώ πάρα πολύ.

ΞΑΔΕΡΦΟΣ: Ήταν ευχαρίστηση. Ευχαριστώ, Steve.

[Το θέμα συνεχίζει να παίζει]

ΣΤΡΟΓΚΑΤΣ: Ευχαριστώ που άκουσες. Εάν απολαμβάνετε το "The Joy of Why" και δεν έχετε ήδη εγγραφεί, πατήστε το κουμπί εγγραφής ή ακολουθήστε το σημείο όπου ακούτε. Μπορείτε επίσης να αφήσετε μια κριτική για την παράσταση. Βοηθά τους ανθρώπους να βρουν αυτό το podcast.

Το "The Joy of Why" είναι ένα podcast από Quanta Magazine, μια εκδοτικά ανεξάρτητη έκδοση που υποστηρίζεται από το Ίδρυμα Simons. Οι αποφάσεις χρηματοδότησης από το Ίδρυμα Simons δεν επηρεάζουν την επιλογή των θεμάτων, των προσκεκλημένων ή άλλων συντακτικών αποφάσεων σε αυτό το podcast ή σε Quanta Magazine.

Το «The Joy of Why» είναι παραγωγή του PRX Productions. Η ομάδα παραγωγής είναι η Caitlin Faulds, η Livia Brock, η Genevieve Sponsler και η Merritt Jacob. Εκτελεστικός παραγωγός της PRX Productions είναι η Jocelyn Gonzales. Η Morgan Church και ο Edwin Ochoa παρείχαν πρόσθετη βοήθεια.

Από Quanta Magazine, ο John Rennie και ο Thomas Lin παρείχαν συντακτική καθοδήγηση, με την υποστήριξη των Matt Carlstrom, Samuel Velasco, Nona Griffin, Arleen Santana και Madison Goldberg.

Η θεματική μας μουσική είναι από την APM Music. Ο Τζούλιαν Λιν επινόησε το όνομα του podcast. Το καλλιτεχνικό επεισόδιο είναι του Peter Greenwood και το λογότυπό μας είναι των Jaki King και Kristina Armitage. Ιδιαίτερες ευχαριστίες στο Columbia Journalism School και τον Bert Odom-Reed στο Cornell Broadcast Studios.

Είμαι ο οικοδεσπότης σου, Steve Strogatz. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις ή σχόλια για εμάς, στείλτε μας email στο [προστασία μέσω email]. Ευχαριστώ που άκουσες.