Ja proučavam mrave u pustinji, u tropskoj šumi i u svojoj kuhinji kao i u brdima oko Silikonske doline, gde živim. Nedavno sam shvatila da mravi različito koriste interakcije u različitim okruženjima, i to me je navelo na razmišljanje da bismo mogli da iz ovoga učimo o drugim sistemima, kao što su mozgovi i mreže podataka kojima upravljamo, pa čak i rak. Ono što svi ovi sistemi imaju zajedničko jeste to da ne postoji centralna kontrola. Kolonija mrava se sastoji od sterilnih radilica - to su mravi koje viđate kako šetaju okolo - i od jedne ili više reproduktivnih ženki koje samo polažu jaja. One ne daju nikakve instrukcije. Iako se nazivaju kraljicama, one ne govore nikome šta da radi. U koloniji mrava, niko nije nadležan, i svi sistemi bez centralne kontrole kao što je ovaj se regulišu koristeći vrlo jednostavne interakcije. Mravi komuniciraju koristeći miris. Oni mirišu svojim antenama, i komuniciraju svojim antenama, tako da kada jedan mrav dodirne drugog svojim antenama, može zaključiti, na primer, da li je drugi mrav iz iste kolonije i kakav zadatak taj drugi mrav obavlja. Ovde vidite mnogo mrava koji se kreću okolo i komuniciraju u laboratorijskoj areni koja je povezana cevima sa druge dve arene. Dakle, kada jedan mrav sretne drugog, nije bitno kog mrava sretne, i oni zapravo ne šalju nikakav komplikovani signal ili poruku. Sve što je bitno za mrava jeste tempo kojim sreće drugog mrava. I sve ove interakcije, uzete zajedno, stvaraju mrežu. Ovo je mreža mrava koje ste malopre videli kako se kreću po areni, i ova stalno promenljiva mreža je ta koja proizvodi ponašanje kolonije, kao što je to da li su svi mravi skriveni u gnezdu, ili koliko njih izlazi u nabavku hrane. Mozak zapravo radi na isti način, ali ono što je sjajno kod mrava je to što možete videti čitavu mrežu dok se to dešava. Postoji više od 12 000 vrsta mrava, u svakoj sredini koju možete zamisliti, i različito koriste interakcije kako bi se suočile sa različitim izazovima sredine. Jedan značajan sredinski izazov sa kojim svaki sistem mora da se suoči jesu operativni troškovi, ono što je potrebno za pokretanje sistema. A drugi sredinski izazov su resursi, njihovo pronalaženje i prikupljanje. U pustinji, operativni troškovi su veliki jer nema dovoljno vode, i mravi koje izučavam u pustinji koji jedu semenje moraju da troše vodu da bi došli do vode. Dakle, mrav u potrazi za hranom, tragajući sa semenjem po vrućini, samo gubi vodu u vazduh. Ali kolonija dobija svoju vodu metabolišući masnoće iz semenki koje jedu. Dakle, u ovoj sredini, interakcije se koriste za aktiviranje potrage za hranom. Tragač ne kreće u potragu ako ne dobije dovoljno interakcije sa tragačima koji se vraćaju, i ono što vidite su tragači u povratku koji idu u tunel, u gnezdo, i sreću tragače pri polasku napolje. Ovo ima smisla za koloniju mrava, jer što više hrane ima napolju, tragači će je brže naći, brže će se vratiti, i više će tragača poslati napolje. Sistem radi tako da ostaje zaustavljen, dok se nešto pozitivno ne dogodi. Tako interakcije funkcionišu da bi aktivirale tragače za hranom. Izučavali smo evoluciju ovog sistema. Najpre, postoje varijacije. Ispostavilo se da su kolonije različite. Sušnim danima, neke kolonije manje tragaju za hranom, dakle, kolonije se razlikuju po tome kako rukovode ovom razmenom trošenja vode da bi se tragalo za semenjem i ponovnog dobijanja vode u obliku semenja. Pokušavamo da razumemo zašto neke kolonije tragaju za hranom manje od drugih razmišljajući o mravima kao o neuronima, koristeći modele iz neurologije. Kao što neuron sabira stimulaciju drugih neurona da bi odlučio da li da se upali, mrav sabira stimulaciju drugih mrava da bi odlučio da li da traga za hranom. A ono što tražimo je da li bi moglo biti malih razlika među kolonijama u pogledu toga koliko je interakcija svakom mravu potrebno pre nego što postane voljan da izađe u potragu za hranom, jer bi takva kolonija manje tragala za hranom. Ovo pokreće analogno pitanje o mozgovima. Pričamo o mozgu, ali naravno, svaki mozak je nešto drugačiji, i možda ima nekih pojedinaca ili nekih uslova u kojima su elektronska svojstva neurona takva da zahtevaju više podsticaja da bi opalili, a to bi dovelo do razlika u funkciji mozga. Dakle, da bismo postavili evoluciona pitanja, potrebno je da saznamo o reproduktivnom uspehu. Ovo je mapa mesta istraživanja gde sam pratila ovu populaciju kolonija mrava žetelaca kroz 28 godina, što je otprilike onoliko koliko kolonija živi. Svaki simbol je kolonija, a veličina simbola označava koliko je imala potomaka, jer smo mogli da koristimo genetske varijacije da bismo spojili kolonije roditelja i potomaka, odnosno, da bismo otkrili koje kolonije je osnovala ćerka kraljica i koja roditeljska kolonija ju je stvorila. Ovo je bilo neverovatno za mene, otkriti posle svih tih godina, na primer, da kolonija 154, koju sam dobro znala mnogo godina, je prababa. Ovo je njena ćerka kolonija, ovo je njena unuka kolonija, a ovo su njene praunuke kolonije. Radeći ovo, mogla sam da saznam da kolonije potomaka podsećaju na kolonije roditelja po svojim odlukama o tome koji dani su toliko vreli da neće ići u potragu za hranom, a potomci roditeljskih kolonija žive međusobno toliko daleko da se mravi nikada ne sreću, tako da mravi kolonije potomka ne mogu da ovo nauče od kolonije roditelja. Naš sledeći korak je bio da potražimo genetsku varijaciju koja se nalazi u osnovi ove sličnosti. Tada sam mogla da pitam, okej, kome ide bolje? Vremenom kroz istraživanje, naročito u poslednjih 10 godina, došlo je do veoma teške i zaoštravajuće suše u jugozapadu SAD-a, i ispostavilo se da kolonije koje čuvaju vodu, koje ostaju unutra kada je zaista vruće napolju, i tako žrtvuju pribavljanje što više moguće hrane, su one koje će verovatnije imati kolonije potomaka. Sve ovo vreme sam mislila da je kolonija 154 gubitnik, jer bi veoma vrelih dana bilo samo mrvica prikupljene hrane, dok su druge kolonije bile napolju u traganju, pribavljajući dosta hrane, ali u stvari, kolonija 154 je veoma uspešna. Ona je matrijarh. Ona je jedna od retkih prababa na lokaciji. Koliko ja znam, ovo je prvi put da smo mogli da pratimo evoluciju kolektivnog ponašanja dok se ona odvija u prirodnoj populaciji životinja i saznamo šta zaista najbolje funkcioniše. Internet koristi algoritam da bi regulisao protok podataka koji je veoma sličan onome koji mravi žeteoci koriste za regulaciju kretanja tragača za hranom. Pogodite kako zovemo ovu analogiju? Anternet stiže. (Aplauz) Podaci ne napuštaju izvorni računar dok ne dobiju signal da je širina opsega dovoljna da bi putovali. Ranih dana interneta, kada su operativni troškovi bili vrlo visoki i bilo je jako važno ne gubiti nimalo podataka, sistem je bio podešen za interakcije da bi aktivirao protok podataka. Interesantno je da mravi koriste algoritam koji je toliko sličan onome koji smo skoro pronašli, ali je to samo jedan u mnoštvu mravljih algoritama za koje znamo, a mravi su imali 130 miliona godina da razviju dosta onih dobrih, i mislim da je veoma verovatno da će neke od ostalih 12 000 vrsta imati zanimljive algoritme za mreže podataka o kojima mi još nismo ni razmišljali. Šta se dešava kada su operativni troškovi niski? Operativni troškovi su niski u tropskim krajevima, jer je veoma vlažno, i mravima je lako da budu napolju krećući se unaokolo. Ali mravi su toliko rasprostranjeni i raznovrsni u tropskim krajevima da ima mnogo konkurencije. Koji god resurs jedna vrsta koristi, druga vrsta ga verovatno istovremeno koristi. Stoga se u ovoj sredini interakcije koriste na suprotan način. Sistem nastavlja da radi dok se nešto negativno ne desi, i jedna vrsta koju izučavam pravi kružne putanje u drveću mrava sakupljača idući od gnezda do izvora hrane i nazad, samo ukrug i ukrug, dok se nešto negativno ne desi, kao što je interakcija sa mravima druge vrste. Evo primera mravljeg obezbeđenja. U sredini se nalazi mrav koji zapušava ulaz u gnezdo svojom glavom kao odgovor na interakcije sa drugim vrstama. To su malecki koji trče okolo sa svojim trbusima izbačenim u vazduhu. Ali čim pretnja prođe, ulaz je ponovo otvoren, i možda ima situacija u kompjuterskoj bezbednosti gde su operativni troškovi dovoljno niski da možemo da samo blokiramo pristup privremeno, kao odgovor na trenutnu pretnju, i zatim ga ponovo otvorimo, umesto pokušaja da izgradimo trajni zaštitni zid ili tvrđavu. Drugi sredinski izazov kojim svi sistemi moraju da se bave jesu resursi, njihovo pronalaženje i prikupljanje. A da bi to činili, mravi rešavaju problem kolektivne potrage, i to je problem koji je sada od velikog značaja u robotici, jer smo shvatili da, umesto slanja jednog, sofisticiranog, skupog robota da istraži drugu planetu ili da pretraži zgradu koja gori, da umesto toga, može biti efektivnije uzeti grupu jeftinijih robota koji će razmenjivati samo minimum informacija, a to je način na koji mravi to čine. Tako invazivni argentinski mrav pravi proširive mreže pretrage. Oni su dobri u bavljenju glavnim problemom kolektivne potrage, a to je kompromis između vrlo temeljnog traganja i pokrivanja mnogo zemlje. A ono što rade jeste, kada ima mnogo mrava na malom prostoru, onda svaki od njih može da traži vrlo temeljno jer će biti drugi mrav u blizini koji traga tamo, ali kada ima malo mrava na velikom prostoru, onda treba da rašire svoje putanje da bi pokrili više terena. Mislim da koriste interakcije da procene gustinu, pa kada je stvarno gužva, češće se sreću, i tragaju temeljnije. Različite vrste mrava moraju koristiti različite algoritme, jer su evoluirali da se bave različitim resursima, i može biti korisno znati, nedavno smo tražili od mrava da reše problem kolektivne potrage u ekstremnoj sredini mikrogravitacije u Međunarodnoj svemirskoj stanici. Kada sam prvi put videla ovu sliku, pomislila sam: O ne, montirali su stanište vertikalno, ali onda sam shvatila da, naravno, to nije bitno. Dakle, ideja je da mravi rade tako vredno da vise na zidu ili podu ili kako god ga nazovete, da je manje verovatno da će komunicirati, i tako bi se poremetio odnos između toga kolika je gužva i koliko se često sreću. Još uvek analiziramo podatke. Još uvek nemam rezultate. Ali bi bilo zanimljivo znati kako druge vrste rešavaju ovaj problem u različitim sredinama na Zemlji, i stoga uspostavljamo program da bismo podstakli decu širom sveta da probaju ovaj eksperiment sa različitim vrstama. Veoma je jednostavno. Može se uraditi sa jeftinim materijalima. I na taj način možemo napraviti globalnu mapu mravljih algoritama kolektivne potrage. I mislim da je prilično verovatno da će invazivne vrste, one koje dolaze u naše zgrade, biti jako dobre u ovome, zato što su u našoj kuhinji jer su jako dobri u pronalaženju vode i hrane. Najpoznatiji resurs za mrave je piknik, a to je resurs na jednom mestu. Kada je tu jedan komad voća, verovatno će tu biti i drugo parče voća u blizini, i mravi koji su specijalizovani za grupisane resurse koriste interakcije za regrutovanje. Kada jedan mrav sretne drugog, ili kada naiđe na hemijske nanose na zemlji od drugog, onda menja pravac da bi išao u pravcu interakcije, i tako dobijate putanju mrava koji dele vaš piknik. Ovde mislim da možemo naučiti nešto od mrava o raku. Mislim, prvo, očigledno je da bismo mogli učiniti puno toga da sprečimo rak ne dozvoljavajući ljudima da šire okolo ili prodaju toksine koji podstiču razvoj raka u našim telima, ali ne mislim da nam mravi mogu mnogo pomoći sa ovim jer mravi nikada ne truju sopstvene kolonije. Ali možda možemo naučiti nešto od mrava o lečenju raka. Postoji mnogo različitih vrsta raka. Svaki od njih potiče iz određenog dela tela, i zatim, neke vrste raka će se raširiti ili metastazirati do drugih određenih tkiva gde moraju pribaviti sredstva koja su im potrebna. Ako razmišljate iz perspektive ranih metastazirajućih ćelija raka dok tragaju unaokolo za resursima koji su im potrebni, ako su ti resursi grupisani, verovatno je da će koristiti interakcije za regrutaciju, a ako možemo da otkrijemo kako se ćelije raka okupljaju, onda bismo možda mogli da postavimo zamke da ih uhvatimo pre nego se uspostave. Dakle, mravi koriste interakcije na različite načine u mnogim različitim sredinama, i možemo naučiti iz ovoga o drugim sistemima koji rade bez centralne kontrole. Koristeći samo proste interakcije, kolonije mrava vrše neverovatne podvige više od 130 miliona godina. Imamo mnogo da naučimo od njih. Hvala vam. (Aplauz)