Тайният социален живот на прилепите: Никола Перони в TEDxZurich

"Простотата води до комплексност, която води до устойчивост," казва Никола Перони, инженер, превърнал се в учен, изучаващ комплексните системи, изследващ социалната структура на животинските групи. Перони споделя своите открития за устойчивостта на социалните мрежи при прилепите и адаптацията на сурикатите в Калахари към навлизането на хората, и ни дава поглед върху прекрасната скрита комплексност на животинското царство.

Науката.

Науката ни е позволила
да научим толкова много

за далечните кътчета на вселената,

която е в същото време

изключително важна
и ужасно далечна.

И все пак, много по-близка,

много по-директно свързана с нас,

има много неща,
които не разбираме напълно.

Едно от тях е невероятната
социална комплексност

на животните около нас.

И днес искам да ви разкажа
няколко истории за комплексността на животните.

Но първо, какво наричаме комплексност?

Какво е комплексно?

Ами, комплексно не е сложно.

Нещо сложно
е съставено от много малки части,

всички различни, и всяка от тях

има своята определена роля
в механизъма.

Обратното, комплексната система

е изградена от много, много
подобни части

и тяхното взаимодействие е това,

което поражда глобално
свързано поведение.

Комплексните системи имат
много взаимодействащи части,

които следват
определени прости правила

и това води до
неочаквани свойства.

Поведението на системата
като цяло

не може да бъде предвидено
само от индивидуалните правила.

Както Аристотел пише:

Цялото е повече
от сумата на частите му.

Но, от Аристотел, нека преминем на

по-конкретен пример за комплексна система.

Това са шотландски териери.

В началото,
системата е неорганизирана.

След това идва смущението: мляко.

Всеки индивид започва да бута

в една посока -- (Смях)

-- и се случва това.

Това въртеливо движение е следствие

от взаимодействието на кученцата,

чието единствено правило е да се опитат
винаги да имат достъп до млякото

и поради това да бутат
в случайна посока.

Всичко това е за откриване
на прости правила,

от които възниква комплексността.

Наричам това
"опростяване на комплексността".

И това правим в
Катедрата по системен дизайн

в ETH Цюрих.

Събираме данни за
животински популации,

анализираме комплексни модели
и се опитваме да ги обясним.

Това изисква физици,
които работят с биолози,

с математици
и компютърни специалисти,

и тяхното взаимодействие

създава интердисциплинарната
компетентност,

която да реши тези проблеми.

И отново, цялото е повече
от сумата на частите.

По някакъв начин, колаборацията е друг
пример за комплексна система.

И може би се питате
на чия страна съм.

Биологията или физиката?

Всъщност, е малко по-различно.

За да го обясня, трябва да ви разкажа
кратка история за себе си.

Когато бях дете,
обичах да създавам неща,

да създавам сложни машини.

И реших да уча електроинженерство
и роботика.

Дипломната ми работа

беше за създаването на робот на име ER1 --

който изглеждаше така --

който да събира информация
от околната среда

и да следва
бяла линия на земята.

Беше много, много сложно,

но проработи прекрасно
в тестовата лаборатория.

В деня на демонстрацията, преподавателите
се бяха събрали да оценяват проектите,

така че занесохме ER1 в стаята за оценка.

Оказа се, че светлината в стаята

беше малко по-различна.

Зрителната система на робота
се обърка.

При първия завой на линията,

той се отклони от курса
и се блъсна в стена.

Бяхме прекарали седмици в изграждането му
и единственото, нужно за унищожението му,

бе лека промяна в цвета
на светлината в стаята.

Тогава разбрах, че

колкото по-сложна машина направиш,

толкова по-голям е шансът
тя да не проработи

поради нещо напълно неочаквано.

И реших, че наистина

не исках да създавам
сложни неща.

Исках да разбера комплексността,

комплексността на света около нас

и особено в животинския свят,

което ни води до прилепите.

Прилепите на Бешстайн са
разпространен вид европейски прилепи.

Те са много социални животни.

Най-вече, те се събират --
или спят -- заедно.

И те живеят в майчински колонии,
което означава, че всяка пролет

женските се събират
след зимния сън

и остават заедно за
около 6 месеца,

за да отгледат малките си.

И всички те носят малък чип,

което означава, че всеки път, когато
една от тях

влезе в една от тези специално
оборудвани кутии за прилепи,

знаем къде е тя.

И по-важното,
знаем с кого е тя.

Изучавам връзките
в групите за сън на прилепите.

И така изглежда това.

През деня, прилепите спят

в много подгрупи
в различни кутии.

Понякога, някой от дните,
колонията се разделя в две кутии.

Но друг ден, може да са
заедно в една кутия

или да се разделят
в 3 или повече кутии.

И това изглежда доста хаотично,

нарича се динамика на
събирането и разделянето --

свойството на група животни
често да се разделя

и събира в различни подгрупи.

Това, което правим е
да вземем тези данни

от всички тези дни

и да ги съберем,

за да извлечем дългосрочен модел
за връзките

като прилагаме техники
за анализ на мрежите,

за да получим пълна картина

на социалната структура на колонията.

ОК? Така изглежда тази картина.

В тази мрежа, всички кръгове
са възли -- индивидуални прилепи --

и линиите между тях
са социалните връзки --

асоциациите между индивидите.

Излиза, че това е
много интересна картина.

Тази колония от прилепи е организирана
в две различни общности,

които не могат да бъдат прогнозирани

от ежедневната динамика на
разделяне и събиране.

Наричаме ги "криптирани"
социални единици.

Още по-интересно, всъщност:
всяка година около октомври,

колонията се разделя и всички прилепи
спят зимен сън поотделно.

Но година след година,

когато прилепите се събират
отново през пролетта,

общностите остават същите.

Тези прилепи помнят своите приятели
за много дълго време.

С мозък с размера на фъстък,

те поддържат индивидуални
дългосрочни социални връзки.

Не знаехме, че това е възможно.

Знаехме, че приматите, слоновете
и делфините могат да правят това,

но в сравнение с прилепите,
те имат големи мозъци.

Как може прилепите

да поддържат тази комплексна
стабилна социална структура

с толкова ограничени
когнитивни способности?

Тук комплексността дава отговор.

За да разберем тази система,

създадохме компютърен модел
на събирането за сън,

базиран на прости индивидуални правила

и симулирахме хиляди
и хиляди дни

във виртуална колония от прилепи.

Това е математически модел,

но не е сложен.

Това, което моделът ни казва
е, че накратко,

всеки прилеп приема няколко
члена на колонията като нейни приятели

и е малко по-склонна да спи в
кутията с тях.

Прости, индивидуални правила.

Това е нужно, за да се разбере

социалната комплексност
на тези прилепи.

Но става още по-интересно.

Между 2010 и 2011,

колонията загубва повече от
две трети от членовете си

може би заради много студената зима.

Следващата пролет, тя не формира
2 общности като всяка година,

което можеше да доведе до
смъртта на цялата колония,

защото ще стане прекалено малка.

Вместо това, формира една
сплотена общност,

която дава възможност на колонията
да преживее сезона

и да просперира отново
през следващите две години.

Това, което знаем е, че прилепите
не осъзнават,

че колонията им прави това.

Това, което те правят е да следват
прости правила на връзките

и от тази простота
произлиза социалната комплексност,

която позволява на колонията
да бъде издръжлива

при драматични промени
в структурата на популацията.

Намирам това за невероятно.

Сега искам да ви разкажа друга история.

Но за това, трябва да пътуваме
от Европа

до пустинята Калахари в Южна Африка.

Тук живеят сурикатите.

Сигурен съм, че познавате сурикатите,
те са завладяващи същества.

Те живеят в групи
с много стриктна социална йерархия.

Има една доминантна двойка
и много подчинени,

някои са стражи,
други са детегледачи,

някои обучават малките и т.н.

Това, което правим е да слагаме
GPS нашийници на тези животни,

за да проучим как се движат заедно

и какво общо има това
с тяхната социална структура.

И има много интересен пример

за колективно движение при сурикатите.

В средата на резервата,

където живеят, има път.

По този път се движат коли,
така че е опасно.

Но сурикатите трябва да го пресекат,

за да стигнат от едното място за хранене
до другото.

И се запитахме, как точно го правят?

Открихме, че доминантната женска

е основно тази, която води
групата към пътя,

но когато трябва да се пресече,
да се пресече пътя,

тя оставя подчинените напред,

начин да каже, знаете,
"Вървете, кажете ми дали е безопасно!".

(Смях)

Това, което не знаех, всъщност,

бе какви правила следват при
поведението си сурикатите,

за да се получи тази промяна
в края на групата

и тези прости правила бяха достатъчни
да го обяснят.

Създадох модел,

модел на симулация на сурикати,
пресичащи симулиран път.

Това е прост модел.

Движещите се сурикати са като
случайни частици,

чието единствено правило е
това на подредба.

Те просто се движат заедно.

Когато тези частици стигнат до пътя,

те го виждат като препятствие

и се хвърлят към него.

Единствената разлика между
доминантната женска -- тук в червено --

и другите индивиди,

е, че за нея, рискът
на препятствието,

което в случая е рискът
от пътя,

е малко по-висок.

И тази малка разлика
в индивидуалното правило на движение

е достатъчна да се обясни това,
което наблюдаваме,

че доминантната женска
води групата си до пътя

и след това оставя другите
да пресекат първи.

Джордж Бокс, който е
английски статистик, пише някога:

"Всички модели са грешни,
но някои модели са полезни."

И всъщност, този модел
очевидно е грешен,

защото реално сурикатите
не са случайни частици.

Но също така е полезен, защото ни казва,

че прекалената простота в правилата
на движението на индивидуално ниво

може да доведе до голяма комплексност

на нивото на групата.

И така, това е опростяване
на комплексността.

И като заключение искам да
обясня какво значение има това

за целия вид.

Когато доминантната женска
остави подчинен да мине напред,

това не е жест.

Всъщност, доминантната женска
е изключително важна

за стабилността на групата.

Ако тя загине на пътя,
цялата група е в риск.

Така, че това поведение
на избягване на риска

е много стар еволюционен подход.

Тези сурикати повтарят
еволюирала тактика,

която съществува от хиляди поколения

и те я адаптират към съвременния риск;

в този случай, път,
построен от хората.

Те адаптират много прости правила

и полученото комплексно поведение

им дава възможност да устоят
на навлизането на хората

в естествената им среда.

Като заключение, може да са прилепите,
които променят социалната си структура

в отговор на криза в популацията.

Или може да са сурикатите, които показват
новаторска адаптация към човешки път.

Или може да е друг вид.

Моето послание тук --
и то не е сложно --

а просто на удивление и надежда.

Моето послание тук е, че животните
показват невероятна социална комплексност

и това им позволява да се адаптират
и да отговорят на промените

в околната среда.

Накратко: в животинското царство,

простотата води до комплексност,
която води до устойчивост.

Благодаря ви.

(Аплодисменти)