O segredo social vive nos morcegos | Nicolas Perony |TEDxZurich

"A simplicidade leva à complexidade, que leva à resistência", diz Nicolas Perony, um engenheiro que passou a ser cientista de sistemas complexos e que estuda a estrutura social de grupos animais. Perony partilha as suas descobertas sobre a resistência de redes sociais de morcegos e a adaptação dos suricatas do Kalahari à invasão humana, e dá-nos uma ideia sobre a maravilhosa complexidade escondida do reino animal.

Esta palestra foi feita num evento TEDx usando o formato de palestras TED, mas organizado independentemente por uma comunidade local. Saiba mais em http://ted.com/tedx

Ciência.

A ciência sempre nos
permitiu saber muita coisa

sobre os confins do universo

o que é, simultaneamente,

terrivelmente importante
e extremamente distante.

E, no entanto, muito mais próximas,

muito mais relacionadas
diretamente connosco,

há muitas coisas que
não compreendemos totalmente.

Uma delas é a extraordinária
complexidade social

dos animais à nossa volta.

Hoje, quero contar-vos algumas histórias
sobre a complexidade animal.

Mas, primeiro, a que é
que chamamos complexidade?

O que é complexo?

Bem, complexo não é
o mesmo que complicado.

Uma coisa complicada
envolve muitas pequenas partes

todas diferentes e cada uma delas

tem o seu papel específico no maquinismo.

Em contrapartida, um sistema complexo

é feito de muitas partes semelhantes

e é a sua interação

que produz um comportamento
globalmente coerente.

Os sistemas complexos têm
muitas partes que interagem,

que se comportam segundo
regras individuais simples

e isso resulta em propriedades emergentes.

O comportamento do sistema, no seu todo,

não pode ser previsível a partir
apenas das regras individuais.

Como Aristóteles escreveu:

"O todo é maior do que
a soma das suas partes".

Mas, de Aristóteles passemos

para um exemplo mais concreto
de um sistema complexo.

Estes são "terriers" escoceses.

No início, o sistema está desorganizado.

Depois entra um elemento
perturbador: o leite.

Todos os indivíduos começam a empurrar

na mesma direção...

(Risos)

e eis o que acontece.

A girândola é uma propriedade emergente

das interações entre cachorros

cuja única regra é tentar chegar ao leite.

Portanto, empurram numa direção ao acaso.

Assim, o que é preciso é
descobrir as regras simples

das quais surge a complexidade.

Chamo a isso a
"simplificação da complexidade".

E é isso que fazemos no
Chair of Systems Design

em ETH, em Zurique.

Reunimos dados sobre populações animais,

analisamos padrões complexos
para tentar explicá-los.

Exige físicos, que trabalham com biólogos,

com matemáticos
e cientistas de computadores.

É a sua interação

que produz a competência interdisciplinar

para resolver estes problemas.

De novo, o conjunto é maior
do que a soma das partes.

De certo modo, a colaboração
é outro exemplo de um sistema complexo.

Podem estar a perguntar
de que lado é que eu estou.

Biologia ou física?

Na realidade, é um pouco diferente.

Para o explicar, preciso de vos contar
uma curta história sobre mim mesmo.

Quando eu era miúdo,
adorava construir coisas,

criar máquinas complicadas.

Portanto decidi estudar
engenharia elétrica e robótica.

E o meu projeto de finalista

foi construir um robô chamado ER1

— tinha este aspeto —

que recolhia informações do seu ambiente

e seguia uma linha branca no solo.

Era muito complicado,

mas funcionou lindamente
na nossa sala experimental.

No dia da demonstração, os professores
reuniram-se para avaliar os projetos.

Assim, levámos o ER1
para a sala da avaliação.

Aconteceu que a luz naquela sala

era um pouco diferente.

O sistema da visão do robô ficou confuso.

Na primeira curva da linha

saiu do percurso e espatifou-se
contra a parede.

Tínhamos passado semanas
a construí-lo e, para o destruir,

bastou uma subtil mudança
na cor da luz na sala.

Foi aí que eu percebi

que, quanto mais complicada é uma máquina

mais facilmente ela falhará

devido a qualquer coisa
absolutamente inesperada.

E decidi que não queria
criar coisas complicadas.

Queria compreender a complexidade,

a complexidade do mundo à nossa volta

e, especialmente, no reino animal.

O que nos leva aos morcegos.

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

São animais muito sociais.

Na sua maioria, aninham-se
— ou dormem — em grupo.

Vivem em colónias de maternidades,
ou seja, todas as primaveras,

as fêmeas juntam-se,
depois da hibernação do inverno,

e mantêm-se juntas
durante cerca de 6 meses

para cuidar das suas crias.

E todas têm um "chip" muito pequeno.

Sempre que uma delas

entra numa destas caixas
equipadas especialmente para morcegos,

sabemos onde é que ela está.

Mais importante ainda,
sabemos com quem ela está.

Porque eu estudo as associações
de aninhamento dos morcegos.

E o que se passa é isto:

Durante o dia, os morcegos aninham-se

numa série de subgrupos
em caixas diferentes.

Pode acontecer que, num determinado dia,
a colónia se divida entre duas caixas.

Mas, noutro dia qualquer, podem estar
todos juntos numa única caixa,

ou dividir-se por três ou mais caixas.

Tudo isto parece ser muito ao acaso.

Chama-se dinâmica fissão-fusão

— a propriedade de um grupo animal
se dividir regularmente

e reaparecer em subgrupos diferentes.

O que fazemos é agarrar nesses dados todos,

de todos esses dias diferentes,

e juntá-los,

para obter um padrão
de associação a longo prazo,

aplicando técnicas de análise de redes,

para obter uma imagem completa

da estrutura social da colónia.

Ok? O aspeto dessa imagem é este.

Nesta rede, todos os círculos são nódulos
— morcegos individuais —

e as linhas entre eles são elos sociais,

associações entre indivíduos.

Acontece que isto é uma
imagem muito interessante.

Esta colónia de morcegos está organizada
em duas comunidades diferentes

que não podem ser detetadas

a partir da dinâmica fissão-fusão diária.

Chamamos-lhe unidades sociais "crípticas".

Ainda mais interessante:
todos os anos, por volta de outubro,

a colónia divide-se e todos os morcegos
hibernam separadamente.

Mas, ano após ano,

quando os morcegos se reúnem
de novo na primavera,

as comunidades mantêm-se as mesmas.

Portanto, estes morcegos lembram-se
dos seus amigos durante muito tempo.

Com um cérebro do tamanho dum amendoim

mantêm elos sociais
individualizados a longo prazo.

Não sabíamos que isso era possível.

Sabíamos que os primatas, os elefantes
e os golfinhos faziam isso.

Mas, em comparação com os morcegos,
têm cérebros enormes.

Como é possível que os morcegos

mantenham esta complexa
estrutura social estável

com capacidades cognitivas tão limitadas?

E é aqui que a complexidade
nos dá uma resposta.

Para compreender este sistema

construímos um modelo
de aninhamento em computador

baseado em regras individuais simples.

E simulámos milhares e milhares de dias

numa colónia virtual de morcegos.

É um modelo matemático

mas não é complicado.

O que o modelo nos disse
é que, em poucas palavras,

cada morcego reconhece alguns membros
da colónia como seus amigos

e é um pouco mais provável
que aninhem numa caixa com eles.

Regras simples, individuais.

É apenas o que é preciso para explicar

a complexidade social destes morcegos.

Mas ainda há melhor.

Entre 2010 e 2011,

a colónia perdeu mais de
dois terços dos seus membros,

provavelmente devido
a um inverno muito frio.

Na primavera seguinte, não formaram
duas comunidades como de costume,

o que levaria a que toda a colónia morresse

porque se tinha tornado demasiado pequena.

Em vez disso, formaram
uma única unidade social coesa

que permitiu que a colónia
sobrevivesse naquela estação

e florescesse de novo
nos dois anos seguintes.

O que sabemos é que
os morcegos não têm consciência

de que a sua colónia está a fazer isso.

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

e, a partir desta simplicidade,
emerge a complexidade social

que permite que a colónia resista

a alterações drásticas
na estrutura da população.

Acho isto incrível.

Agora vou contar outra história.

Para isso, temos que viajar da Europa

até ao deserto Calaári, na Africa do Sul.

É onde vivem os suricatas.

Certamente conhecem os suricatas.
São criaturas fascinantes.

Vivem em grupos, com uma
hierarquia social muito estrita.

Há um par dominante e muitos subordinados.

Uns são os sentinelas,
outros são "babysitters",

outros ensinam as crias, etc.

O que fazemos é pôr
pequenas coleiras GPS nestes animais,

para estudar como é que
eles se movimentam em conjunto

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

Há um exemplo muito interessante

do movimento coletivo dos suricatas.

No meio da reserva em que vivem,
existe uma estrada.

Nessa estrada, há carros,
por isso é perigosa.

Mas os suricatas têm que atravessá-la

para passar de um local
de alimentação para outro.

Portanto perguntámos:
Como é que eles fazem isso?

Descobrimos que a fêmea dominante

é normalmente quem guia
o grupo para a estrada.

Mas, quando se trata
de atravessar a estrada,

ela dá o lugar aos seus subordinados,

como quem diz:
"Vão à frente, digam-me se não há perigo!"

(Risos)

O que, na verdade, não sabíamos

era quais as regras
que os suricatas seguiam

para que se desse esta mudança no grupo.

Essas regras simples
bastaram para a explicar.

Portanto construímos um modelo,

um modelo de suricatas simulados
a atravessar uma estrada simulada.

É um modelo simplista.

Os suricatas em movimento são
como partículas aleatórias

cuja única regra é a do alinhamento.

Movimentam-se juntos, é tudo.

Quando essas partículas chegam à estrada,

percecionam algum tipo de obstáculo

e esbarram nele.

A única diferença entre
a fêmea dominante — aqui a vermelho —

e os outros indivíduos

é que, para ela, a altura do obstáculo,

que é o risco apercebido vindo da estrada,

é apenas um pouco mais alta.

Esta pequena diferença
na regra individual do movimento

é suficiente para explicar
o que observamos:

a fêmea dominante lidera
o seu grupo até à estrada

e depois cede o caminho aos outros
para que eles atravessem primeiro.

George Box, que foi
um estatístico inglês, escreveu:

"Todos os modelos são falsos,
mas alguns modelos são úteis".

E, de facto, este modelo
é obviamente falso,

porque os suricatas
não são nenhumas partículas aleatórias.

Mas também é útil, porque nos diz

que a extrema simplicidade
nas regras do movimento a nível individual

podem resultar numa grande complexidade

a nível do grupo.

Mais uma vez, isto é
simplificação da complexidade.

Gostava de concluir sobre
o que é que isto significa

para toda a espécie.

Quando a fêmea dominante
cede o lugar a um subordinado

não é por cortesia.

Na verdade, a fêmea dominante
é extremamente importante

para a coesão do grupo.

Se ela morrer na estrada,
todo o grupo corre perigo.

Portanto este comportamento
para evitar o risco

é uma resposta evolutiva muito antiga.

Estes suricatas estão
a reproduzir uma tática evoluída,

utilizada por milhares de gerações

e estão a adaptá-la a um risco moderno:

neste caso, uma estrada
construída pelo Homem.

Adaptam regras muito simples

e o complexo comportamento resultante

permite-lhes resistir à invasão humana

do seu "habitat" natural.

Afinal, pode ser que os morcegos
alterem a sua estrutura social

em resposta a uma redução de população.

Ou talvez sejam os suricatas que mostram
uma nova adaptação à estrada humana.

Ou pode ser outra espécie qualquer.

A minha mensagem aqui...
— e não é complicada

mas simples, de espanto e esperança —

a minha mensagem hoje

é que os animais mostram
uma complexidade social extraordinária.

Isso permite-lhes adaptar-se
e reagir às mudanças nos seus ambientes.

Em três palavras: No reino animal

a simplicidade leva à complexidade
que leva à resistência

Obrigado.

(Aplausos)