گله پرندگان ملخ ها ازدحام می کنند. مدرسه ماهی. در مجموعه ارگانیسم هایی که به نظر می رسد ممکن است هرج و مرج شوند، نظم به نحوی پدیدار می شود. رفتارهای جمعی حیوانات در جزئیات آنها از گونه ای به گونه دیگر متفاوت است، اما آنها تا حد زیادی به اصول حرکت جمعی که فیزیکدانان در طول قرن ها به کار گرفته اند پایبند هستند. اکنون با استفاده از فناوری‌هایی که اخیراً در دسترس قرار گرفته‌اند، محققان توانسته‌اند این الگوهای رفتاری را بیش از هر زمان دیگری از نزدیک مطالعه کنند.

در این قسمت بوم شناس تکاملی ایین کوزین گفتگو با میزبان مشترک استیون استروگاتز در مورد اینکه چگونه و چرا حیوانات رفتارهای جمعی از خود نشان می دهند، دسته جمعی به عنوان شکلی از محاسبات بیولوژیکی، و برخی از مزایای تناسب اندام پنهان زندگی به عنوان بخشی از یک گروه خود سازمان یافته و نه به عنوان یک فرد. آنها همچنین بحث می کنند که چگونه درک بهتر از آفات ازدحامی مانند ملخ می تواند به حفاظت از امنیت غذایی جهانی کمک کند.

گوش دادن به پادکست های اپل, Spotify, پادکست های Google, TuneIn یا برنامه پادکست مورد علاقه شما، یا می توانید آن را از کوانتوم.

رونوشت

[موضوع پخش می شود]

استیون استروگاتز: در سراسر قلمرو حیوانات، از پشه‌های کوچک گرفته تا ماهی‌ها، پرندگان، غزال‌ها، حتی پستاندارانی مانند ما، موجودات تمایل دارند در الگوهای حرکتی بزرگی سازماندهی شوند که یک هدف جمعی ظاهراً خودجوش را دنبال می‌کنند. اغلب، به نظر نمی رسد که هیچ موجودی به عنوان رهبر عمل کند و این جنبش های توده ای را تنظیم کند. در عوض، حیوانات فقط یکپارچه در صف قرار می گیرند.

و حتی اگر احساس می‌شود که چنین سیستم‌هایی در هرج و مرج یا بی‌ثباتی فرو می‌روند، این گروه‌ها به نحوی موفق می‌شوند به روش‌هایی حرکت کنند که به‌طور فوق‌العاده هماهنگ و هدفمند به نظر می‌رسند، همانطور که هر کسی که زمزمه سارها یا دسته‌ای از ماهی‌ها را تماشا کرده است می‌تواند تأیید کند. اما نیروی محرکه این رفتار چیست؟

من استیو استروگاتز هستم، و این پادکست «لذت چرا» است مجله Quanta جایی که میزبان مشترک من است جانا لوین و من به نوبت به بررسی برخی از بزرگترین سوالات بی پاسخ در ریاضیات و علوم امروزی می پردازم.

[تم پایان می یابد]

در این قسمت، ما قصد داریم به این موضوع بپردازیم که چرا حیوانات گله می‌کنند، ازدحام می‌کنند و به مدرسه می‌روند. آخرین فن آوری ها، مانند هوش مصنوعی و دوربین های سه بعدی، چگونه بینش جدیدی ارائه می دهند؟ و مطالعه پویایی گروه حیوانات چه به صورت فردی و چه به صورت جمعی می تواند در مورد خودمان به ما بگوید؟

در اینجا برای روشن کردن این اسرار بوم شناس تکاملی است ایین کوزین. ایین مدیر گروه رفتار جمعی در موسسه رفتار حیوانات ماکس پلانک و استاد تمام در دانشگاه کنستانز است. از جمله افتخاراتی که او دریافت کرده است، جایزه کاوشگر نوظهور نشنال جئوگرافیک، جایزه لاگرانژ، بالاترین افتخار در زمینه علم پیچیدگی، و جایزه لایب نیتس، بالاترین افتخار پژوهشی آلمان است. ایین، ما خیلی خوشحالیم که امروز شما را در کنار خود داریم.

ایین کوزین: اینجا بودن خیلی خوب است، استیو.

استروگاتز: خب، خیلی خوشحالم که دوباره شما را می بینم. ما دوستان قدیمی هستیم و شنیدن جدیدترین رفتارهای جمعی، لذتی واقعی خواهد داشت. اما بیایید شروع کنیم - فکر می کنم باید در مورد اینکه نمونه های شما چه کسانی هستند صحبت کنیم؟ آیا می‌توانید کمی در مورد برخی از حیوانات و انواع اشکال رفتار جمعی آنها در سیستم‌هایی که مطالعه کرده‌اید به ما بگویید؟

عموزاده: خوب، این یکی از شگفت انگیزترین چیزها در مورد مطالعه رفتار جمعی است. به این دلیل است که در بسیاری از فرآیندهای حیات در سیاره ما نقش اساسی دارد که ما به معنای واقعی کلمه طیفی از موجودات را مورد مطالعه قرار می دهیم، از ساده ترین حیوان روی این سیاره - که پلاکوزوآ نامیده می شود. این یک شاخه پایه است، احتمالاً ساده ترین حیوان چند سلولی در این سیاره؛ این است دسته ای از سلول هاهزاران سلول، که بسیار شبیه گله پرندگان یا ماهیان در حال حرکت هستند - از میان بی مهرگان، مانند مورچه ها، که رفتار هماهنگ شگفت انگیزی دارند، یا ملخ ها، که برخی از بزرگترین و ویرانگرترین دسته ها را برای مهره داران تشکیل می دهند، مانند مدرسه رفتن. ماهی‌ها، پرندگان گله‌دار، گله‌های ونگل‌دار و نخستی‌ها، از جمله خودمان - انسان‌ها.

استروگاتز: بنابراین، واقعاً به نظر می‌رسد که تمام محدوده را اجرا می‌کند، از همه‌جا - باید اعتراف کنم، هرگز در مورد این چیزی نشنیده بودم، آیا درست متوجه شدم: placozoa؟

عموزاده: Placozoa، آره. این موجود کوچک در حال خزیدن روی شیشه آکواریوم، آکواریوم استوایی پیدا شد. شما می توانید آن را با چشم غیر مسلح ببینید. حدود یک میلی متر است، اگر خیلی بزرگ باشد شاید یک میلی متر و نیم. و، می دانید، نگاه کردن به این موجود قابل توجه اخیراً توجه دانشمندان را به خود جلب کرده است.

و این عمدتاً به این دلیل است که این ازدحام سلول‌های عجیب و غریب در واقع پیچیدگی ژنتیکی را دارد که شما می‌توانید با ارگانیسم بسیار پیچیده‌تری مرتبط کنید. به عنوان مثال، طیف وسیعی از انتقال دهنده های عصبی دارد، اما نورون ندارد.

[استروگاتز می خندد]

آن چیزی است که به آن گفته می شود هوکس ژن ها هوکس ژن ها در زیست شناسی تکاملی با طرح های پیچیده بدن مرتبط هستند. برنامه بدنی پیچیده ای ندارد. و بنابراین شاید فکر کنید، خوب، این موجود ممکن است تکامل یافته باشد تا پیچیده تر شود و سپس دوباره تکامل یافته باشد تا خودش را ساده کند، و بنابراین این ویژگی های پیچیدگی را حفظ کرده است.

اما محققان ژنتیک نوعی مقاله برجسته در این مجله منتشر کردند طبیعت که نشان داد، نه، در واقع، این یکی از موارد است اکثر گروه های اولیه سلول ها. و البته رفتار جمعی، چه مثالی زیباتر از این که سلول ها به هم برسند و یک ارگانیسم را تشکیل دهند. میدونی؟ بنابراین این یکی از دلایلی است که ما این موضوع را مطالعه می کنیم: تلاش برای درک اینکه چگونه رفتار جمعی در منشأ حیات پیچیده در سیاره ما نقش اساسی داشته است.

استروگاتز: مرد، این یک مرحله اولیه در مصاحبه است و شما در حال حاضر ذهن من را منفجر می کنید. شما همچنین مرا از مسیری که فکر می کردم قرار است با شما صحبت کنم، منحرف می کنید. این برای من آنقدر جالب و جدید است که حیرت زده ام. من می‌خواهم به این بخش از داستان بازگردم زیرا اینطور است - یعنی واقعاً تعجب‌آور است که آنها می‌خواهند... آیا درست شنیدم که آنها چیزهایی در ارتباط با داشتن یک سیستم عصبی دارند، اما سیستم عصبی ندارند؟ و آیا ژن‌های بیولوژیکی رشدی دارند که گویی نیاز به تکامل یک برنامه بدن پیچیده مانند مگس میوه دارند، اما آنها بدنی مانند آن ندارند؟

عموزاده: دقیقا، دقیقا و بنابراین، آنها واقعاً می توانند به ما اشاره ای به منشا هوش بدهند. مطالعه خاص ما، که امسال منتشر کردیم، می دانید، ما نشان دادیم که طرح بدنی که آنها دارند واقعاً بسیار شبیه یک گله پرندگان یا یک مدرسه ماهی است، با سلول هایی که به صورت محلی با دیگران تعامل دارند و تمایل دارند جهت حرکت خود را هماهنگ کنند.

بنابراین آنها جذب یکدیگر می شوند. آنها به نوعی مانند یک صفحه الاستیک به هم متصل هستند، اما متحرک نیز هستند. آن‌ها مژک‌ها، مژک‌های کوچکی در پایه خود دارند، بنابراین می‌توانند در امتداد محیط جریان پیدا کنند. و نیروهایی که به همسایگان نزدیک خود اعمال می کنند باعث همسو شدن آنها با یکدیگر می شود.

بنابراین، اگر ما این سلول‌ها را زیر میکروسکوپ ردیابی کنیم، و به هم‌ترازی و جذب افراد نگاه کنیم، از همان فناوری‌ها، همان مدل‌ها، همان تفکری که برای آن استفاده می‌کنیم استفاده می‌کنیم. رفتار جمعی در گله پرندگان یا مدارس ماهی یا انواع دیگر گروه ها اما آن را در مورد این حیوانات اعمال کنید.

و بنابراین، این یکی از چیزهایی است که من در مورد رفتار جمعی بسیار قابل توجه می دانم، این است که حتی اگر ویژگی های سیستم، چه شما یک سلول یا یک پرنده باشید، بسیار متفاوت است، وقتی به اقدام جمعی، ویژگی های جمعی، ریاضیاتی که زیربنای این موضوع هستند، در واقع می توانند معلوم می شود بسیار شبیه است. و بنابراین ما می‌توانیم این ویژگی‌ها را پیدا کنیم که به آن ویژگی‌های جهانی گفته می‌شود که این سیستم‌های متفاوت و ظاهراً متفاوت را به هم متصل می‌کنند.

استروگاتز: خوب، البته، اکنون شما دارید به زبان من صحبت می کنید، زیرا، می دانید، این چیزی است که من را به شیفتگی خودم نسبت به رفتار جمعی کشاند، این است که آن اصول جهانی ریاضی وجود دارد که به نظر می رسد مقیاس را از سلول ها به بالا و پایین اعمال می کند. خوب، البته ما همیشه دوست داریم خودمان را در اوج قرار دهیم.

اما، خوب، شما مسائل مختلفی را برای ما مطرح کردید تا به آنها فکر کنیم. اجازه دهید سعی کنم به ابتدا برگردم، همان‌طور که دوست دارم در اینجا با Placozoa با شما بمانم.

بنابراین، به عنوان مثال، شما کلماتی مانند "گله" و "مدرسه" را ذکر کردید، و گاهی اوقات می شنویم که مردم در مورد "ازدحام" صحبت می کنند، مانند حشرات. آیا دلیلی وجود دارد که ما سه کلمه متفاوت برای یک چیز داشته باشیم؟ آیا واقعاً وقتی در مورد گروه های جمعی صحبت می کنیم، آنها یکسان نیستند؟ آیا دلیلی وجود دارد که ما نباید در مورد آن صحبت کنیم، مانند مدرسه پرندگان یا ماهی ها؟

عموزاده: نه، من فکر می کنم ما این کلمات را توسعه داده ایم و زبان های مختلف کلمات متفاوتی دارند. در آلمانی، که زبانی مملو از کلمات بسیاری است، آنها در واقع تعداد نسبتا کمی دارند. در حالی که در انگلیسی، ما کلمات بسیار بسیار متفاوتی داریم. مثلاً می دانید که به گروه کلاغ ها می گویند قتل کلاغ ها.

[استروگاتز می خندد]

شما قبلاً از یک کلمه شگفت انگیز استفاده کردید، "زمزمه" سارها. و من فکر می‌کنم این زیبایی است، زیبایی فریبنده هجوم، مدرسه و ازدحام، که باعث ایجاد این کلمات شگفت‌انگیز شده است که می‌توان با نمونه‌های خاصی مرتبط کرد.

و بنابراین، من فکر می کنم این یک چیز بسیار مفید است، زیرا قبلاً من روی مشترکات، مشترکات ریاضی تأکید می کردم، اما تفاوت هایی نیز وجود دارد. بین گروهی از سلول ها و ازدحام پرندگان تفاوت وجود دارد. و بنابراین، برای درک این سیستم ها، هر دوی ما باید اصول مشترک را در نظر بگیریم، بلکه آنهایی را که بین سیستم ها متفاوت است نیز در نظر بگیریم. و به نوعی، زبان برخی از آن‌ها را برای ما به تصویر می‌کشد، به گونه‌ای که انسان‌ها به‌طور طبیعی اینها را به دسته‌های مختلف تفکیک یا تقسیم کرده‌اند.

استروگاتز: جالب هست. بنابراین، شما به «ازدحام سلول‌ها» و «ازدحام حشرات» اشاره کردید، حدس می‌زنم اینطور بود، و گفتید ممکن است تفاوت‌هایی وجود داشته باشد، حتی اگر ما از یک کلمه استفاده می‌کنیم. چه چیزهایی را باید بین آن نمونه ها تفکیک کنیم؟

عموزاده: بله، من فکر می کنم آنچه واقعاً هیجان انگیز است این است که چرا یک اشتراک وجود دارد، زیرا تفاوت ها بسیار عمیق هستند. یک حیوان مغز دارد. اطلاعات حسی پیچیده را دریافت می کند و سعی می کند درباره محیط خود تصمیم بگیرد. حیوانات به طور متوسط ​​قادر به انجام رفتارهای پیچیده تر و پیچیده تر از سلول ها هستند.

اما سلول ها، البته، خود فرآیندهای داخلی پیچیده ای دارند. اما فعل و انفعالات آنها تا حد زیادی تحت سلطه نیروهای فیزیکی است، مقیاسی که در آن عمل می کنند و تنش هایی که شکل می گیرند، تنش های فیزیکی که در داخل سلول شکل می گیرند.

در حالی که حیوانات، تعامل بین پرندگان در یک گله، نامرئی هستند. هیچ فرم فیزیکی ندارند. و بنابراین ممکن است در ابتدا فکر کنیم، خوب، پس فقط یک قیاس است. در واقع، من می‌توانم بگویم تا حدود پنج تا 10 سال پیش، فکر می‌کردم که این فقط یک قیاس است. من فکر می کردم که این تفاوت ها باید بسیار مهم باشد. اما چیزی که ما در حال درک آن هستیم این است که ویژگی مشترکی که آنها به اشتراک می گذارند محاسبه است.

این است که این عناصر گرد هم می آیند تا محیط خود را به گونه ای محاسبه کنند که به تنهایی نمی توانند محاسبه کنند. هر فردی، حتی اگر مغز انسان بسیار پیچیده ای داشته باشد، و در حال قدم زدن در جهان هستید، مگر اینکه با دیگران تعاملات اجتماعی داشته باشید، یا حتی بیشتر از آن، می دانید، بر اساس پیچیدگی فرهنگی است که ما به ارث می بریم. ما در زندگی خود به دنیا می آییم، پس بسیار محدود هستیم.

و بنابراین، این سوالات عمیق و بسیار جذاب وجود دارد که ما تازه شروع به پرداختن به محاسبات و پیدایش حیات پیچیده کرده‌ایم.

استروگاتز: چنین دیدگاه جالبی. نمی‌دانستم چه کلمه‌ای می‌خواهی بگوئی وقتی گفتی چیزی مشترک است. من بودم - نمی توانستم حدس بزنم، اما آن را دوست دارم: محاسبات.

بنابراین، می دانید، این باعث می شود به چیز معروفی فکر کنم که ممکن است مردم فیلم هایی از آن را در یوتیوب یا تلویزیون دیده باشند، جایی که یک دسته پرنده وجود دارد - شاید یک سار - و یک شاهین یا شاهین یا چیزی به سمت آن زوم می کند. گله. شاید شما باید توضیحی بصری از آنچه بعداً اتفاق می‌افتد به ما بدهید، و چرا فکر می‌کنم در این مثال کاری با محاسبات ربطی دارد؟

عموزاده: خوب، منظورم این است که اگر به این گروه ها نگاه کنید، می دانید، وقتی این شکارچیان حضور دارند و به این گروه ها حمله می کنند، چه یک گله ماهی یا یک گله پرندگان، گروه را می بینید که مانند این نوع مایع موج دار رفتار می کنند. شما می بینید که این امواج نور از گروه عبور می کند یا امواج چگالی که از گروه عبور می کنند.

و چیزی که نشان دهنده آن است این است که افراد می توانند اطلاعات مربوط به مکان آن شکارچی را خیلی سریع از طریق تعاملات اجتماعی منتشر کنند. بنابراین افرادی که برای مثال شکارچی را می بینند - شاید فقط تعداد کمی از آنها در ابتدا شکارچی را ببینند. اما با چرخش، پس از کپی برداری از این رفتار توسط دیگران، تغییر تراکم، تغییر چرخش، بسیار سریع منتشر می شود.

و اگر از ابزارهای تصویربرداری پیشرفته برای تعیین کمیت، اندازه‌گیری این امواج چرخشی استفاده کنیم - مطمئنم که بعداً به این موضوع خواهیم رسید - به موجی از انتشار منجر می‌شود که تقریباً 10 برابر سریع‌تر از حداکثر سرعت است. از خود شکارچی بنابراین افراد می توانند به شکارچی که حتی نمی بینند پاسخ دهند.

بنابراین، گروه و افراد در گروه - چون انتخاب، انتخاب طبیعی، بر روی افراد اثر می‌گذارد - معمولاً می‌توانند به محرک‌هایی که تشخیص نمی‌دهند پاسخ دهند.

می دانید که کمی شبیه یک نورون است که اطلاعات را از طریق سیگنال های الکتریکی منتقل می کند. در این مورد، سیگنال های الکتریکی نیست. این در واقع تراکم و چرخش افراد است که در سراسر گروه نفوذ می کند، اما به آن افراد اطلاعات دوری می دهد که تهدید در کجاست، بنابراین می توانند خیلی سریع از آن دور شوند.

استروگاتز: بنابراین، به نظر من، یک مثال بصری بسیار زیبا از معنای محاسبات در این زمینه است. که ما بتوانیم این امواج وحشت یا اجتناب را ببینیم که در گله جاری است. این خیلی جالب است که خیلی سریعتر از آن چیزی است که افراد به تنهایی قادر به انجام آن هستند، و، حدس می زنم، سریعتر از چیزی است که شکارچی به تنهایی می تواند جمع آوری کند.

عموزاده: یکی از دلایلی که احتمالاً چنین است، چرا که ما فکر می کنیم این است، زیرا گروه - انتخاب طبیعی، حتی اگر بر روی افراد تأثیر می گذارد، تناسب اندام آنها مهم است، چنین منفعتی جمعی برای همه وجود دارد اگر رفتار کنند. به روشی خاص

این دوباره به آنچه که ما از سیستم های فیزیکی، به ویژه سیستم های فیزیکی آموخته ایم، مربوط می شود نزدیک به یک انتقال فاز. بنابراین، سیستمی که نزدیک به انتقال بین حالت‌های مختلف است، مانند بین یک جامد و یک مایع، اگر آب را منجمد کنید و ناگهان به یک جامد تبدیل شود، رفتار جمعی آن سیستم در نزدیکی آن کاملاً قابل توجه است. نقطه گذار، این انشعاب، که البته حوزه مطالعه خود شماست. و این چیزی است که اکنون می دانیم، اکنون شواهد بسیار قوی داریم، که انتخاب طبیعی سیستم ها را به این نقاط دوشاخه نزدیک می کند، زیرا ویژگی های جمعی، ویژگی های جمعی قابل توجهی که به نمایش گذاشته شده اند.

هنگامی که ما برای اولین بار این ویژگی ها را اندازه گیری کردیم، به نظر می رسید که افراد در حال سرپیچی از قوانین فیزیک هستند. اطلاعات به سرعت در حال نفوذ بود.

و در اوایل دهه 1900، ادموند سلوساو که یک داروینی تایید شده بود، اما، می‌دانید، در دوران ویکتوریا نیز مجذوب شیفتگی تله پاتی بود، او تصور کرد که باید انتقال فکر وجود داشته باشد، او آن را توصیف کرد، یا تله پاتی بین پرندگان که به آنها اجازه می‌داد تا اینقدر سریع ارتباط برقرار کنند.

و البته، می دانید، مردم فکر می کنند، "خب، این مضحک است، البته نمی تواند تله پاتی وجود داشته باشد." اما در واقع، و این شاید کمی بحث برانگیز باشد، اما در واقع، من فکر می‌کنم که ما هنوز درک خوبی از روش‌های حسی و روشی که در آن این اطلاعات به‌طور عالی به سرعت در سراسر سیستم نفوذ می‌کنند، نداریم.

البته من پیشنهاد نمی کنم که تله پاتی وجود داشته باشد. اما من پیشنهاد می کنم که با تنظیم یک سیستم، با تنظیم یک سیستم جمعی نزدیک به این نقطه بحرانی، نزدیک به این نقطه انشعاب، می توان ویژگی های جمعی قابل توجهی را ایجاد کرد که از نظر یک ناظر، فوق العاده به نظر می رسد، برای یک ناظر، به نظر می رسد. عجیب و غریب زیرا فیزیک در این رژیم‌ها عجیب است، خارق‌العاده است، شگفت‌انگیز است، حتی اگر توسط علم قابل درک باشد.

استروگاتز: بنابراین من فقط در مورد رفتار جمعی در حال تعجب هستم که آیا طبیعت یک گله را طوری تنظیم می کند که به نوعی نقطه بی ثباتی یا بحرانی نزدیک شود. آیا شما پیشنهاد می کنید که این بخشی از چیزی است که آن را بسیار موثر می کند؟

عموزاده: آره دقیقا منم همینو پیشنهاد میکنم و بنابراین، برای مثال، شما می دانید، دوباره، بسیار مقاله اخیر در چند سال گذشته که منتشر کردیم، پرسیدیم، می‌دانید، در مورد بهترین‌های همه دنیا چطور؟ در مورد اگر، می دانید، اگر در شرایط عمومی می خواهید پایدار باشید، می خواهید قوی باشید چه؟ اما گاهی اوقات، شما می خواهید بیش از حد حساس شوید. و بنابراین در انتخاب طبیعی، سیستم‌های بیولوژیکی باید این وضعیت شگفت‌انگیز و به ظاهر متناقض قوی بودن و حساس بودن را متعادل کنند. چگونه می توانید همزمان قوی و حساس باشید؟

و بنابراین، ما فکر می کنیم که، می دانید، تنظیم کردن سیستم به این نقطه بحرانی، در واقع اجازه می دهد که این اتفاق بیفتد، زیرا اگر سیستم منحرف شود، در واقع خود را تثبیت می کند. اما همانطور که به سمت آن نقطه بحرانی سوق داده می شود، به طور باور نکردنی نسبت به ورودی ها انعطاف پذیر و حساس می شود، به عنوان مثال، ورودی های مربوط به آن شکارچی. بنابراین، اگر یک مدرسه ماهی از آن نقطه بحرانی بسیار دور باشد - برای مثال، اگر آنها به شدت با یکدیگر همسو باشند - و شکارچی را شناسایی کنند، در واقع برای چرخاندن همه این افراد تلاش زیادی لازم است. آن‌ها به شدت به یکدیگر پاسخ می‌دهند که برای آن ورودی خارجی تغییر رفتارشان سخت است.

از سوی دیگر، اگر آنها بسیار بی‌نظم هستند و همه در جهت‌های مختلف حرکت می‌کنند، آنگاه یک فرد در حال تغییر جهت به سختی می‌تواند توسط دیگران درک شود و بنابراین در سیستم منتشر نمی‌شود.

و بنابراین در این نوع نقطه میانی، آنها در واقع می توانند توانایی خود را برای رفتار گروهی و انعطاف پذیری، اما برای انتقال اطلاعات بهینه کنند. و این یک تئوری از فیزیک است که از دیرباز وجود داشته است، اما واقعاً در چند سال گذشته از فناوری بینایی رایانه برای ردیابی حیوانات به صورت گروهی و پرسیدن اینکه چگونه می‌دانید تعاملات خود را در زمانی که، برای مثال، جهان، تغییر می‌دهید، استفاده کرده است. خطرناک تر می شود؟

ما همیشه به عنوان زیست‌شناس فکر می‌کنیم: «خب، اگر دنیا خطرناک‌تر و خطرناک‌تر شود، من نسبت به ورودی‌ها حساس‌تر می‌شوم. من بیشتر عصبانی می شوم، احتمال اینکه زنگ خطر کاذب بدهم بیشتر می شود. و این در مورد حیوانات در انزوا صادق است. وقتی در انزوا رفتار می کنیم در مورد انسان ها صدق می کند. اما ما این را در گروه‌های حیوانی آزمایش کردیم، گروه‌هایی که در بافت جمعی تکامل یافته‌اند، و متوجه شدیم که در مورد آنها صادق نیست.

کاری که آنها انجام می دهند این است که شبکه، شبکه اتصال، نحوه جریان اطلاعات در سیستم را تغییر می دهند. و آن‌ها آن را طوری تنظیم می‌کنند که این نوع معاوضه انعطاف‌پذیری-استقامتی را بهینه کنند، یعنی آن را در این رژیم حیاتی همانطور که پیش‌بینی کرده بودیم، وارد می‌کنند.

استروگاتز: این مطالعات بر روی کدام نوع حیوانات انجام شد؟

عموزاده: بنابراین ما بیشتر با ماهی‌های کوچک در حال پرورش کار می‌کنیم، زیرا آنها باید همان مشکلات را حل کنند - اجتناب از شکارچیان، یافتن زیستگاه مناسب - با این حال آنها در محیط آزمایشگاهی قابل حمل هستند. بنابراین ماهی در واقع یک ماده شیمیایی دارد که به آن می گویند schreckstoff، که در آلمانی به معنای واقعی کلمه "چیزهای ترسناک" است. و schreckstoff به طور طبیعی آزاد می شود، اگر شکارچی به ماهی حمله کند، باید این ماده شیمیایی را آزاد کند.

بنابراین می توانیم قرار دهیم schreckstoff در آب، بنابراین هیچ مکانی برای شکارچی وجود ندارد، اما قضاوت افراد در مورد این محیط تغییر می کند، جهان خطرناک تر شده است.

پس چه کار می کنید، آیا آنچه را که در مغزتان می گذرد تغییر می دهید؟ آیا نحوه تعامل خود با محیط را تغییر می دهید؟ آیا شما بیشتر می ترسید، که طبیعی است که ما فکر می کنیم حیوانات انجام می دهند؟

یا اگر تصور کنید، در یک سیستم شبکه ای، در یک سیستم جمعی، آیا توپولوژی آن شبکه، شبکه اجتماعی، نحوه برقراری ارتباط با دیگران را تغییر می دهید؟ زیرا این می تواند پاسخگویی به تهدیدات را نیز تغییر دهد، به دلیل این موج چرخشی که قبلاً در مورد آن صحبت کردیم.

و بنابراین آنچه ما دریافتیم این بود که افراد تغییر نمی کنند. آنچه اتفاق می افتد تغییرات شبکه است. افراد برای تغییر ساختار آن شبکه حرکت می کنند و این باعث می شود که گروه ناگهان حساس تر و انعطاف پذیرتر شود.

به عنوان مثال، مردم قبلاً یک پروکسی داشتند، یعنی افرادی که به یکدیگر نزدیک هستند باید تعامل قوی تری داشته باشند. اما، همانطور که می توانید در زندگی روزمره خود به آن فکر کنید، می توانید در اتوبوس کنار یک غریبه کاملاً غریبه بنشینید و در واقع به طور متوسط ​​از نظر اجتماعی به شدت با آنها ارتباط نداشته باشید. بنابراین، شبکه اجتماعی که افراد تجربه می کنند ممکن است بسیار متفاوت از شبکه ای باشد که اندازه گیری آن آسان است.

بنابراین کاری که ما انجام دادیم این است - خوب، کاملاً پیچیده است. اما کاری که ما می توانیم انجام دهیم این است که جهان را از دیدگاه آنها بازسازی کنیم. و ما از تکنیکی استفاده می‌کنیم که از بازی‌های ویدیویی و گرافیک رایانه‌ای به نام raycasting می‌آید، که در آن پرتوهای نور را روی شبکیه چشم افراد می‌تابانیم تا بتوانیم نوعی نمایش رایانه‌ای از آنچه را که در هر لحظه از زمان می‌بینند، ببینیم. اما چیزی که ما نمی دانیم این است که چگونه آنها آن را پردازش می کنند؟

و بنابراین دوباره، می‌توانیم از روش‌های یادگیری ماشینی استفاده کنیم، زیرا هر مغزی برای انجام همان کار تکامل یافته است. این اطلاعات حسی پیچیده گرفته شده است - مانند افرادی که امروز به ما گوش می دهند. این یک اطلاعات صوتی پیچیده است، اما آنها ممکن است در حال رانندگی باشند یا شاید در حال آشپزی باشند، بنابراین اطلاعات بصری و بویایی پیچیده ای نیز دارند، اما مغز آنها باید تمام این پیچیدگی را بپذیرد و آن را به چیزی که کاهش ابعاد نامیده می شود، در یک تصمیم یا تصمیم کاهش دهد. به "بعدش چیکار کنم؟" و ما در مورد این که حیوانات واقعی چگونه این کار را انجام می دهند، بسیار بسیار کم می دانیم.

اما می‌توانیم میدان‌های بصری آن‌ها را بازسازی کنیم، و سپس می‌توانیم از همان انواع تکنیک‌ها برای کاهش ابعاد استفاده کنیم تا بفهمیم چگونه مغز این پیچیدگی را به تصمیم‌های حرکتی کاهش می‌دهد؟

و ماهی هایی که ما مطالعه کردیم، تعداد بسیار کمی نورون در پشت مغز دارند که تمام حرکات آنها را دیکته می کند. بنابراین مغز باید تمام این پیچیدگی ها را بپذیرد و باید آن را کاهش دهد و باید تصمیم بگیرد. و من فکر می کنم این یک سوال شگفت انگیز در زیست شناسی است که چگونه مغز این کار را انجام می دهد؟

استروگاتز: اول از همه، می توانم بگویم که باید مقالات شما را بیشتر بخوانم. شما چیزی در مورد تابیدن نور به شبکیه ماهی ها گفتید تا ببینید چه چیزی می بینند، یا اینکه احساس کنید می دانید به چه چیزی نگاه می کنند؟ درست شنیدم؟

عموزاده: بله، در واقع به معنای واقعی کلمه نور نمی تابد. همه اینها به صورت دیجیتالی انجام شده است. بنابراین تصور کنید که یک مدرسه ماهی در یک عکس فوری در زمان دارید، یک لحظه یخ زده در زمان. نرم افزار ما موقعیت و همچنین وضعیت بدن هر یک از آن ماهی ها را ردیابی می کند. و کاری که می‌توانیم انجام دهیم این است که اکنون می‌توانیم یک نسخه رایانه‌ای سه بعدی از آن صحنه، مانند یک بازی ویدیویی، ایجاد کنیم. سپس می توانیم بپرسیم که هر فردی چه می بیند؟ بنابراین ما می توانیم دوربین را در چشم افراد قرار دهیم.

و بنابراین، raycasting کمی شبیه raytracing است که در گرافیک کامپیوتری استفاده می‌شود، که فقط مسیرهای نوری است که روی شبکیه می‌افتد. و ما همه این کارها را به صورت دیجیتالی انجام می دهیم، بنابراین می توانیم یک آنالوگ دیجیتالی از واقعیت ایجاد کنیم. سپس می‌توانیم ببینیم در آن صحنه مجازی، که نوعی صحنه مجازی فوتورئالیستی است، چگونه نور روی شبکیه می‌تابد. و این اولین لایه را به ما می دهد: اطلاعاتی که به فرد می رسد چیست؟

و سپس، البته، سوال بزرگی که می خواهیم بپرسیم این است که مغز چگونه آن را پردازش می کند؟ چگونه مغز این پیچیدگی را از بین می برد و چگونه تصمیم می گیرد؟ برای مثال، چگونه گله‌های سیال و ماهی‌ها با این تعداد کم برخورد به این زیبایی و بدون دردسر حرکت می‌کنند، و با این حال ماشین‌ها در یک بزرگراه تمایل دارند که حرکت دسته جمعی داشته باشند؟ منظورم این است که آیا چیزی وجود دارد که بتوانیم از هزاران سال انتخاب طبیعی یاد بگیریم که بتوانیم آن را برای وسایل نقلیه و روبات ها اعمال کنیم؟

بنابراین یک عنصر کاربردی نیز برای تلاش برای درک این وجود دارد. من می خواهم تا حد زیادی آن را درک کنم زیرا به نظرم جذاب است، اما در واقع در موارد خاص به برنامه های واقعی ترجمه می شود.

استروگاتز: برمی گردیم

[وقفه برای درج آگهی]

استروگاتز: به «لذت چرا» بازگردید.

من می خواهم به چیزی که در مقدمه گفتید بازگردم، زمانی که در حال عبور از مقیاس از سلولی تا پستانداران و غیره بودید. مردم ممکن است با مثال ملخ چندان آشنا نباشند، و من نمی‌دانم که آیا می‌توانیم در مورد برخی از آن‌ها صحبت کنیم - اجازه دهید آنها را جنبه‌های واقعی یا حتی اقتصادی گله‌کردن بنامیم، زیرا ملخ‌ها تأثیر زیادی بر جهان دارند، بزرگ‌تر از آنچه من داشتم. متوجه شد. منظورم این است که من در اینجا در یادداشت هایم به آماری نگاه می کنم که در طول سال های طاعون، ملخ ها به بیش از یک پنجم از پوشش زمینی جهان حمله می کنند.

عموزاده: آره.

استروگاتز: می تونی باور کنی؟ و معیشت از هر 10 نفر روی کره زمین را تحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین می توانید کمی در مورد این نوع تحقیقات و ارتباط آن با مسائل امنیت غذایی جهانی با ما صحبت کنید؟

عموزاده: آره کاملا حق با شماست و من این را کاملاً شگفت انگیز می دانم. می دانید، همانطور که گفتید، آنها از هر 10 نفر در سیاره ما یک نفر را از طریق کمبود غذا و امنیت غذایی تحت تاثیر قرار می دهند. و آنها اغلب در کشورهایی مانند یمن و سومالی که مشکلات بزرگ، درگیری های بزرگ و جنگ های داخلی و غیره دارند، این کار را انجام می دهند.

اما همچنین به دلیل تغییرات آب و هوایی، دامنه ملخ ها در بیشتر محدوده آن در حال گسترش است. و بنابراین، منظورم این است که در حال حاضر، افغانستان در سال جاری با یک بحران بزرگ در حوزه غذایی خود مواجه است. یکی دو سال پیش، ماداگاسکار بود. یکی دو سال قبل از آن، کنیا دارای بزرگترین ازدحام در 70 سال گذشته بود.

پس چرا، می دانید، با تمام فناوری های مدرنی که ما برای نظارت داریم، چرا ازدحام ها وحشیانه تر و شدیدتر می شوند، می دانید؟ و یکی از دلایل آن تغییر اقلیم است. این است که، می دانید، اتفاقی که با این دسته ها می افتد این است که - بنابراین ملخ ها، ممکن است دانستن این موضوع برای شنوندگان تعجب آور باشد، اما ملخ ها در واقع دوست ندارند نزدیک یکدیگر باشند. آنها ملخ های سبز خجالتی و مرموز هستند که دوست دارند تنها بمانند. بنابراین اگر آنها غذای زیادی داشته باشند، فقط از یکدیگر جدا می شوند. از هم دوری می کنند. تنها زمانی که آنها مجبور به دور هم جمع شدن هستند، تغییر می کنند.

بنابراین آنها به دلیل سبک زندگی انفرادی خود معمولاً انفرادی نامیده می شوند. اما اگر آنها مجبور به گرد هم آیند، به مرحله گذار تکامل یافته اند. آنها به نوعی جکیل و هاید دنیای حشرات هستند. آنها کاملاً ناگهانی، در عرض یک ساعت، از نظر رفتاری، به شکلی جمعی تبدیل شده‌اند، جایی که شروع به حرکت به سمت یکدیگر و دنبال کردن یکدیگر می‌کنند.

چیز دیگری که ممکن است مردم ندانند این است که ملخ ها در ماه های اول زندگی خود بال ندارند. و بنابراین وقتی ملخ ها متولد می شوند، پرواز نمی کنند. آنها این پوره های بدون پرواز هستند. تنها زمانی که بزرگسال هستند بال دارند.

و بنابراین، آنچه در اینجا اتفاق می‌افتد این است که وقتی باران‌ها به آفریقا می‌آیند، برای مثال، یا به هند، یا به مناطق دیگر، آنگاه می‌توانید پوشش گیاهی سرسبزی داشته باشید، و جمعیت کوچک ملخ‌ها می‌توانند تکثیر شوند، زیرا این نوع ملخ‌های مرموز می‌توانند رشد کنند. در اندازه جمعیت اکنون، با افزایش جمعیت، آنها بیشتر و بیشتر و بیشتر غذا می خورند و اغلب ممکن است خشکسالی نیز در راه باشد.

اکنون، اگر تراکم جمعیت بالایی داشته باشید، و سپس ناگهان غذا ناپدید شود، پس کاری که ملخ ها انجام می دهند این است که آنها به این شکل اجتماعی تبدیل شده اند، جایی که با هم شروع به راهپیمایی می کنند. همه با هم شروع به حرکت می کنند. این دسته‌ها می‌توانند میلیاردها نفر باشند - تا آنجا که می‌بینید، ملخ‌ها همگی یکپارچه راهپیمایی می‌کنند، گویی در یک هدف مشترک. و به محض رشد بال، می توانند پرواز کنند. و سپس بدتر می شود، زیرا آنها می توانند به بادهای تجاری یا سایر شرایط محیطی دسترسی داشته باشند، جایی که می توانند خود را به صورت دسته های عظیم در طول صدها یا حتی هزاران کیلومتر منتقل کنند. و بنابراین، این یکی از بزرگترین و ویرانگرترین رفتارهای جمعی ما در سیاره ماست.

استروگاتز: وای، نمی توانم بگویم که من خیلی با ایده راهپیمایی ملخ آشنا هستم. ما عادت کرده ایم که آنها را مانند این ابرها تصور کنیم که در هوا ازدحام می کنند. اما کمی بیشتر در مورد راهپیمایی بگویید، زیرا به طور مبهم به یاد دارم برخی تحقیقات شگفت انگیز از نظر شما با جنبه آدمخواری ملخ، آیا این کلمه مناسبی برای استفاده است؟

عموزاده: بله، این در سال 2008 بود، و - اما شما درست می گویید، می دانید، این دسته های عظیم یا ازدحام یا ابرهای ملخ که در فواصل بسیار دور در حال انتقال هستند، می دانید، ما چیز زیادی در مورد آنها نمی دانیم، زیرا ما آن را نداشتیم. فناوری برای مطالعه آن در واقع، ما هنوز فناوری لازم برای مطالعه آن را نداریم. بنابراین این موضوع مهم نیست، بلکه فوق العاده مهم است.

اما ما همچنین می دانیم که آنچه قبل از این دسته از پروازها انجام می شود - منظورم این است که ازدحام پرواز کمی شبیه آتش سوزی است که قبلاً از کنترل خارج شده است. اکنون واقعاً در کنترل آن با مشکل مواجه خواهید شد. اما اگر بتوانید قبل از رشد بال‌ها آن را کنترل کنید، می‌دانید، وقتی آنها این دسته‌ها را در صحرا یا این محیط‌ها را قبل از آن تشکیل می‌دهند، پتانسیل بسیار خوبی وجود دارد.

و بنابراین، به دلایل عملی، ما بر روی این دسته های بی بال تمرکز کردیم. و در واقع، می دانید، با وجود اینکه حق با شماست، من مطالعه اینها را در اواسط دهه 2000 شروع کردم، اکنون هستیم، اکنون به ملخ ها برمی گردم، و اکنون دوباره آنها را مطالعه می کنم.

ما به تازگی اولین ازدحام مناسب جهان را در محیط آزمایشگاهی ایجاد کرده ایم، اوایل امسال، جایی که 10,000 ملخ را در یک محیط تصویربرداری 15 در 15 در 8 متر که در اینجا به طور خاص برای این هدف ساخته ایم، ردیابی کردیم. در کنستانز بنابراین خنده دار است که شما به آن اشاره می کنید، زیرا تحقیقات من اکنون به نوعی به همین سیستم بازمی گردد.

اما، بله، همانطور که شما گفتید، چیزی که ما کشف کردیم، می دانید، این حشرات بود، خوب، چرا آنها با هم راهپیمایی می کنند؟ چرا آنها - می دانید، و ما در ابتدا فکر می کردیم که باید مانند ماهی ها و گله های پرندگان باشد. باید در مورد اطلاعات باشد. باید در مورد هوش جمعی باشد. خب ما اشتباه کردیم و بنابراین این خطر بزرگ است. اگر می‌بینید، می‌دانید، دسته‌ای از مورچه‌ها که به صورت دایره‌ای حرکت می‌کنند، در یک نوع آسیاب حرکت می‌کنند، و مثلاً یک مدرسه ماهی می‌بینید که به شکل چنبره یا نوعی الگوی دونات می‌چرخد، یا می‌بینید. یک گردباد، همه اینها الگوهایی هستند که یکسان به نظر می رسند، اما ممکن است توسط پدیده های بسیار بسیار متفاوتی هدایت شوند.

و فکر می‌کنم در فکر گمراه شدم، می‌دانید، وقتی حرکت جمعی را می‌بینید، باید فرآیندهای مشابهی زیربنای آن باشد. اما در مورد ملخ ها، این نوع فرضیه انتقال اطلاعات نبود. در واقع این واقعیت بود که در این محیط‌های بیابانی، وقتی غذا ناگهان کوتاه می‌شود، به شدت از نظر مواد مغذی ضروری، به‌ویژه در بیابان، کمبود می‌کنید: پروتئین، نمک و آب.

و چه چیزی برای شما در این نوع محیط سخت بهتر از فرد دیگری است؟ زیرا ترکیبات غذایی آنها کاملاً متعادل است. بنابراین کاری که افراد انجام می دهند این است که آنها جذب یکدیگر می شوند و تمایل دارند یکدیگر را آدمخوار کنند. بنابراین آنها تکامل یافته اند تا کسانی را که در حال دور شدن هستند دنبال کنند، تا سعی کنند آنها را در پشت خود، در پشت شکم گاز بگیرند، که دفاع در برابر آن بسیار سخت است. سر به شدت زره پوش است، اما پشت شکم به دلایل واضح نقطه ضعف است، باید یک روزنه در آنجا وجود داشته باشد.

و بنابراین آنها آن را هدف قرار می دهند، اما سپس از هدف قرار گرفتن توسط دیگران نیز اجتناب می کنند. و نتیجه پیروی از کسانی که از شما دور می‌شوند و دور شدن از کسانی که به سمت شما حرکت می‌کنند، منجر به این می‌شود که کل گروه با هم در سراسر این محیط کویری حرکت کنند.

و همچنین با جابجایی، با بیرون رفتن از مناطق فقیر از مواد مغذی با هم سود می برند. زیرا، می دانید، اگر یک انسان را در بیابان قرار دهید، یک انسان به نوعی سرگردان می شود و تمایل دارد به صورت دایره ای حرکت کند. ملخ هم همینطور اما اگر آنها را در یک گروه قرار دهید، هم‌ترازی جمعی، همگامی بین افراد، می‌دانید، صدها میلیون نفر که با یکدیگر همسو می‌شوند، می‌توانند به شکلی کاملاً هدایت‌شده از این محیط‌های فقیر از مواد مغذی خارج شوند. و همچنین می توانند شکارچیان را باتلاق کنند. می دانید، شکارچیان نمی توانند در اینجا تورفتگی زیادی ایجاد کنند.

استروگاتز: این برای من تعجب می کند، در واقع، همانطور که ما در مورد همه این مثال ها صحبت می کنیم، چگونه در زمان های قدیم به همه اینها علاقه مند شدید؟ شما اشاره کردید که این در سال 2008 بود؟

عموزاده: بله، آن مقاله در سال 2008 بود.

استروگاتز: بله، شما حتی قبل از آن مشغول این کار بودید، درست است؟

عموزاده: بله، من دکترای خود را انجام دادم. در اواخر دهه نود روی مورچه ها. من شیفته رفتار مورچه شده بودم. و صادقانه بگویم، با اشتیاق به طبیعت و وسواس به تاریخ طبیعی و مشاهده آنچه در اطراف ما بود شروع شد.

فکر می‌کردم، در کودکی، باید متخصصی وجود داشته باشد که بفهمد چرا ازدحام تشکیل می‌شود، چرا مدرسه ماهی‌ها، چرا پرندگان گله می‌کنند. فکر کردم این چیزی است که همه مطالعه می کنند.

من از بچگی هنرمند بودم. من به نوشتن خلاق و شعر و هنر علاقه زیادی داشتم. و بنابراین، من در ابتدا جذب زیبایی ناب، شیفتگی زیبایی اینها شدم.

و در دبیرستان دانش آموز بزرگی در علم نبودم. سفالگری می کردم و نقاشی می کردم. و وقتی به دانشگاه رفتم، یادم می‌آید که پدرم به من گفت: «می‌دانی پسرم، تو باید کاری را که در آن مهارت داری انجام دهی. انگلیسی یا هنری انجام دهید. شما یک دانشمند نیستید، شما یک طبیعت شناس هستید، می دانید؟ و حق با او بود. کاملا درست می گفت.

و بعداً وقتی مدرک زیست شناسی را انجام دادم، و فقط در اولین سخنرانی سخنرانی زیست شناسی خود می دانستم، می دانستم که این کار برای من درست است، فقط آن را می دانستم. و من کشف کردم که تمام این دنیای فیزیک آماری وجود دارد. این مقالات در آن زمان منتشر شد، و آنها ذهن من را منفجر کردند، زیرا آنها نویسندگانی بودند که اصول عمیق ریاضی را در سراسر سیستم ها مشاهده می کردند.

دکتری من مشاور گفت، می‌دانی، برای یافتن شغل، باید در یک گونه مورچه متخصص جهان شوی، و آن‌وقت می‌توانی ارزشمند باشی. اما من این کار دانشمندانی را می خواندم که دقیقا برعکس عمل می کردند. آنها همه چیز را مطالعه می کردند، از سیستم های فیزیکی گرفته تا سیستم های بیولوژیکی، و این اصول را می دیدند. و همچنین، الگوها و ساختارها و نتایجی که آنها پیدا کردند به طور طبیعی زیبا بودند. و بنابراین من فکر کردم، این باید درست باشد. این باید راه درستی برای علم کردن باشد. و بنابراین، در آن زمان، من تازه به دنیای فیزیک کشیده شدم.

استروگاتز: آیا تا به حال از صحبت با پدرتان در مورد تغییر مسیرتان لذت برده اید؟

عموزاده: هرگز فکر نمی کردم پدرم این را به یاد داشته باشد. و سپس وقتی از استادیار به استاد تمام در دانشگاه پرینستون ارتقاء یافتم، از رئیس بخش تماس تلفنی گرفتم که گفت: "تبریک، پروفسور کوزین." و، می دانید، من کاملاً متحیر شده بودم، بنابراین مطمئناً به مامان و بابام زنگ زدم، و پدرم تلفن را پاسخ داد، و سپس او گفت: "و فکر کنم من تو را یک طبیعت شناس صدا کردم." این تنها بار است، آن هم چند دهه بعد. من هرگز نمی دانستم که او حتی این بحث را به خاطر می آورد.

استروگاتز: خوب، داستان خوبی است، واقعاً داستان خوبی است. ما دوست داریم در این برنامه در مورد سؤالات بی پاسخ بزرگ صحبت کنیم، و بنابراین، به نظر شما بزرگترین سؤالات بی پاسخ در مورد گله ها و مدارس و به طور کلی رفتار جمعی چیست؟

عموزاده: خب، من کاملاً انجام می دهم. و این مرا وارد موضوعی می‌کند که اکنون در مورد آن بسیار هیجان‌زده هستم. بنابراین دوباره، در اوایل کارم، فکر می‌کردم، می‌دانید، البته مغز یک موجودیت محاسباتی جمعی فوق‌العاده است، یکی از زیباترین نمونه‌ها، می‌دانید. مغز چگونه تصمیم می گیرد؟ و مجموعه‌ای از نورون‌ها است، و البته ما ازدحام مورچه‌ها، یا دسته‌های ملخ، یا گله‌های پرندگان، یا دسته‌های ماهی داریم، که همه این اجزای مختلف با هم تعامل دارند. بنابراین، آیا چیزی وجود دارد که این سیستم های مختلف را عمیقاً به هم متصل کند یا خیر؟ و چیزی که من در حال حاضر شیفته آن هستم تصمیم گیری جمعی و به ویژه تصمیم گیری جمعی در فضا است.

بنابراین، مغز چگونه فضا-زمان را نشان می دهد؟ و از نظر تصمیم گیری چه اهمیتی دارد؟ و این چه ربطی به رفتار جمعی حیوانات دارد؟ چیزی که من حدود پنج سال پیش متوجه شدم، این است که فکر می‌کنم شباهت ریاضی عمیقی وجود دارد، و فکر می‌کنم اصول هندسی عمیقی در مورد نحوه نمایش مغز فضا و همچنین زمان وجود دارد.

و یکی از هیجان انگیزترین چیزها در اینجا استفاده مجدد از ریاضیات است. می دانید، من ریاضیات را در 16 سالگی رها کردم و به تازگی یک دوره تعطیلی را در موسسه علوم ریاضی اسحاق نیوتن در دانشگاه کمبریج به عنوان یک همکار ممتاز گذرانده ام. با این حال، من نمی توانم یک معادله را حل کنم، می دانید؟

بنابراین من هستم، اما این واقعیت را دوست دارم که می توانم با ریاضیدانان شگفت انگیز کار کنم. و با کار با فیزیکدانان و ریاضیدانان و زیست شناسان، و با انجام آزمایشات روی حیوانات در واقعیت مجازی - ما مجموعه ای از فناوری ها را در اینجا ساخته ایم. بنابراین نمی‌توانیم هدستی مانند Meta Quest 3 روی ماهی‌هایی با طول کمتر از یک سانتی‌متر قرار دهیم. اما می‌توانیم محیط‌های مجازی، همه‌جانبه و هولوگرافیک ایجاد کنیم، بنابراین می‌توانیم ورودی را کاملاً کنترل کنیم. ما می توانیم روابط علی را کاملاً کنترل کنیم.

اگر می دانید، من بر شما تأثیر می گذارم و شما بر من تأثیر می گذارید، و سپس فرد سومی وجود دارد، آیا آنها مستقیماً بر من تأثیر می گذارند یا از طریق شما؟ یا هر دو؟ یا نفر چهارم یا پنجم؟ و در محیط‌های واقعیت مجازی خود، می‌توانیم این افراد را در آنچه ماتریکس می‌نامیم قرار دهیم، مانند فیلم، جایی که هر فرد در دنیای هولوگرافیک خودش است و در زمان واقعی با هولوگرام‌های افراد دیگر تعامل دارد.

اما در این دنیا می‌توانیم با قوانین فیزیک بازی کنیم. ما می‌توانیم با قوانین مکان و زمان بازی کنیم تا بهتر بفهمیم که چگونه مغز اینها را ادغام می‌کند؟

و بنابراین، این واقعاً ذهن من را متحیر می کند زیرا می توانیم نشان دهیم که مغز فضا را به روش اقلیدسی نشان نمی دهد. این فضا را در یک سیستم مختصات غیر اقلیدسی نشان می دهد. و سپس می‌توانیم از نظر ریاضی نشان دهیم که چرا این بسیار مهم است، یعنی زمانی که شما شروع به پرداختن به سه یا چند گزینه می‌کنید، در واقع تاب برداشتن فضازمان، غیراقلیدسی کردن فضا، می‌تواند به طرز چشمگیری پیچیدگی جهان را به یک سری دوشاخه‌ها کاهش دهد. و نزدیک به هر دوشاخه، تفاوت بین گزینه های باقی مانده را تقویت می کند. بنابراین این ساختار داخلی زیبا وجود دارد.

و بنابراین، ما فکر می کنیم این نظریه جهانی را داریم که مغز چگونه تصمیمات فضایی می گیرد که ما هرگز نمی توانستیم بدون نگاه کردن به طیف وسیعی از موجودات زنده مانند ماهی و ملخ و مگس در این نوع محیط های واقعیت مجازی به آن دست یابیم. چیزی که من فوق العاده هیجان زده هستم

[موضوع پخش می شود]

استروگاتز: خوب، من نمی توانم صبر کنم تا در مورد همه اینها در حالی که شما کار می کنید بشنوم. می‌توانم تمام روز را با شما ادامه دهم، اما فکر می‌کنم وقت آن است که از شما تشکر کنم. ما با ایین کوزین، بوم‌شناس تکاملی در مورد گله‌کردن، ازدحام کردن، تحصیل در مدرسه و انواع رفتارهای جمعی صحبت کرده‌ایم. واقعاً، این بسیار لذت بخش بود که در مورد کارهایی که انجام می دهید و شگفتی های طبیعت را یاد گرفتم که به همه ما کمک کردید. خیلی ممنون.

عموزاده: این یک لذت بود. ممنون، استیو.

[تم به پخش ادامه می‌دهد]

استروگاتز: متشکرم که گوش دادید. اگر از "لذت چرا" لذت می برید و قبلاً مشترک نشده اید، دکمه اشتراک یا دنبال کردن را در جایی که در حال گوش دادن هستید فشار دهید. شما همچنین می توانید یک نقد برای نمایش بگذارید. این به مردم کمک می کند این پادکست را پیدا کنند.

"لذت چرا" پادکستی از مجله Quanta، یک نشریه مستقل که توسط سرمقاله پشتیبانی می شود بنیاد سیمونز. تصمیمات تامین مالی توسط بنیاد سیمونز هیچ تاثیری بر انتخاب موضوعات، مهمانان یا سایر تصمیمات سرمقاله در این پادکست یا در مجله Quanta.

«لذت چرا» تولید شده توسط PRX Productions. تیم تولید کیتلین فاولدز، لیویا براک، ژنیو اسپانسلر و مریت جیکوب هستند. تهیه کننده اجرایی PRX Productions Jocelyn Gonzales است. مورگان چرچ و ادوین اوچوا کمک های بیشتری ارائه کردند.

از جانب مجله Quanta، جان رنی و توماس لین با پشتیبانی مت کارلستروم، ساموئل ولاسکو، نونا گریفین، آرلین سانتانا و مدیسون گلدبرگ، راهنمایی های تحریریه را ارائه کردند.

موسیقی تم ما از APM Music است. جولیان لین نام پادکست را مطرح کرد. هنر قسمت توسط پیتر گرین وود و لوگوی ما توسط جکی کینگ و کریستینا آرمیتاژ است. تشکر ویژه از مدرسه روزنامه نگاری کلمبیا و برت اودوم رید در استودیو پخش کورنل.

من میزبان شما هستم، استیو استروگاتز. اگر سؤال یا نظری در مورد ما دارید، لطفاً به ما ایمیل بزنید [ایمیل محافظت شده]. متشکرم که گوش دادید.