colonie_furniciProbabil aţi auzit de inteligenţa uimitoare a furnicilor ori a albinelor. Aceste fiinţe micuţe care luate individual nu par a fi capabile de o prea mare inteligenţă , ca grup dovedesc abilităţi uimitoare. Dar cum ştiu, de pildă, furnicile cum să meargă în şir indian pentru a strânge hrană? Există un coordonator misterios ori explicaţia este mult mai simplă?

CITIŢI AICI TOATE ARTICOLELE DIN SERIA DEDICATĂ SISTEMELOR COMPLEXE



CUPRINS:

Furnicile
Roboţii
Creierul uman
...mergi direct la videoclip



FURNICILE

Natura ne oferă o mulţime de exemple de comportament foarte complex care emerge în urma interacţiunilor între mai mulţi indivizi, membri ai unei anumit grup social. De exemplu, membrii unei colonii de furnici sunt capabili de o largă varietate de activităţi complexe: găsirea şi transportul hranei, construirea de tuneluri şi compartimente subterane foarte complicate,  apărarea propriului teritoriu în faţa atacului diverşilor invadatori. Asemenea activităţi implică, cel puţin aparent, o îndelungă planificare, memorare, coordonare şi colaborare. Numai că nu există un conducător printre furnici care să pună la punct un plan de funcţionare a coloniei şi care să dea ordine furnicilor lucrători: "La stânga în dreptul acelui tunel! Adu acel fir de nisip aici!”

În locul unei asemenea organizări ierarhice, fiecare furnică membru al coloniei respectă un set foarte simplu de reguli, care are la bază indicaţii oferite de mediul înconjurător şi de activitatea furnicilor din imediata sa vecinătate. De pildă: cum de ştiu furnicile cum să meargă în şir indian pentru a strânge hrană pentru ca apoi să revină spre muşuroi, la fel, în şir indian? Nu ştiu cum să facă acest lucru, ci doar urmează un set de trei reguli simple.


Regula numărul 1: dacă găseşti ceva ce pare a se încadra în categoria hrană, ridică respectiva fărâmă de pe jos!
Regula numărul 2: atunci când culegi o fărâmă de alimente, semnalizează chimic acest lucru, eliberând un feromon.
A treia regulă: dacă întâlneşti dâra unui feromon eliberat de o altă furnică, urmeaz-o.

Să vedem în continuare ce se întâmplă atunci când un grup de furnici respectă aceste trei reguli extrem de simple. Prima furnică rătăceşte în mediul învecinat muşuroiului, găsind o fărâmă de mâncare. Ea va elibera un semnal chimic şi va lăsa astfel o veritabilă "potecă din feromoni" în urma sa. Pe măsură ce şi celelalte furnici continuă să cutreiere vecinătăţile muşuroiului, unele dintre ele vor da întâmplător de urma celei dintâi. Acestea vor urma "poteca" respectivă, fiind astfel conduse către poziţia hranei. Unele dintre ele vor porni în direcţia greşită, dar asta nu reprezintă o mare problemă. Odată prima furnică ajunsă la furnicar, ea va lăsa să cadă bucăţica de hrană. Iar când va părăsi cuibul din nou, va întâlni propria urmă de feromoni şi va porni în direcţia respectivă. Furnica nu îşi aminteşte unde a descoperit hrana. Nici măcar nu ştie că se deplasează pe urma lăsată chiar de ea. Nu face decât să respecte regula nr. 3 – întotdeauna menţine direcţia urmei chimice marcate prin feromoni.

Între timp, din ce în ce mai multe furnici au întâlnit dâra originală de feromoni şi astfel, urmând-o, au ajuns la locul unde se găseşte hrana. Pe măsură ce urmăresc calea de întoarcere spre muşuroi a primei furnici, acestea vor întări şi vor rafina această adevărată „potecă chimică”. În curând deplasarea furnicilor va căpăta aspectul de şir indian în direcţia hranei şi dinspre acel loc către muşuroi. Nu există niciun plan central. Nici vreo modalitate de memorare a poziţiei bucăţelelor de mâncare. Nici nu este  nevoie de vreun comandant care să indice calea de urmat. Doar trei reguli simple şi câteva indicii oferite de mediul înconjurător sunt suficiente pentru a pune în scenă acest proces remarcabil de eficient.

ROBOŢII

Gradul enorm de complexitate al făpturilor vii a fost foarte clar evidenţiat în ultimii ani de eforturile oamenilor de a crea maşini care să imite formele de viaţă organice. Există în prezent roboţi care îşi găsesc utilitatea în domenii variate: dezamorsarea bombelor, operaţii de salvare şi de stingere a incendiilor, îngrijiri medicale, dispozitive teleghidate folosite în domeniul militar şi tancuri. Dorinţa oamenilor de a construi roboţi pare a nu avea limite.

Într-adevăr, concursuri de robotică sunt organizate în fiecare an la multe din liceele şi colegiile de pe teritoriul SUA. Există în prezent şi roboţi care pot pilota avioane. Pe de altă parte, roboţii cu care sunt echipate navetele spaţiale care explorează alte planete pot să execute sarcini pe care niciun om nu ar trebui să le încerce vreodată.

De la chirurgia cu laser din domeniul oftalmologiei până la construcţia de automobile, noi, oamenii, am înregistrat multe succese în construirea de roboţi care să execute foarte bine sarcini descrise de reguli simple ori repetitive. În mod similar felului în care furnicile execută sarcini complexe doar respectând trei reguli simple, există roboţi care curăţă bazinele de înot executând repetitiv mişcări aparent aleatorii, dar în urma cărora, în cele din urmă, este curăţat întreg fundul piscinei. Aşa cum se poate vedea în film, partea din spate a robotului execută o mişcare de du-te vino pentru a ridica mizeria de pe fundul bazinului, în timp ce un aspirator subacvatic strânge murdăria într-un container. Ocazional, maşinăria îşi schimbă direcţia de mişcare, pentru a evita blocarea în colţurile piscinei. Roboţii aspirator de suprafaţă îşi execută sarcinile pe baza unor algoritmi similari.

Eforturile de a echipa roboţii cu camere video şi alte dispozitive care imită simţurile organismelor vii nu au avut parte de prea mare succes. Doar foarte recent au fost înregistrate progrese reale în crearea de androizi – roboţi umanoizi (cu aspect omenesc) care pot îndeplini o gamă largă din funcţiunile musculare şi motorii umane. Suntem însă într-adevăr la început de drum când vine vorba despre construirea de maşini care să imite gândirea umană.

CREIERUL UMAN

Este uşor să privim o furnică ori un robot ca fiind un automat lipsit de judecată proprie şi care acţionează pe baza unor reguli simple care produc iluzia complexităţii. Dar despre mecanismele interne de funcţionare ale minţii umane ce ne poate spune ştiinţa?

Am fi tentaţi să afirmăm cu tărie că tot ceea ce facem noi, oamenii, de la a proiecta zgârie-nori până la a compune simfonii, nu poate reprezenta produsul câtorva reguli simple de funcţionare şi interacţiune a unor celule. Şi totuşi ar putea fi aşa, deoarece tot ceea ce oamenii fac, gândesc ori simt este rezultatul acţiunii unităţilor de bază din structura creierului - neuronii.

Creierul uman conţine mai mult de o sută de miliarde de neuroni. Aşa cum doar o furnică nu ar putea construi de una singură un muşuroi, un neuron nu poate "gândi", "simţi" sau "memora" de unul singur. Puterea unui neuron vine din conexiunile pe care acesta le formează cu alţi neuroni. Fiecare neuron este conectat cu nici mai mult nici mai puţin de o mie din vecinii săi. Aceste trilioane de conexiuni constituie terenul de joc pe care extrem de complexa activitate cerebrală are loc. Fiecare neuron poate să îşi activeze sau să îşi dezactiveze vecinii în funcţie de semnalele pe care le trimite, iar modelele stabile rezultate de activare a neuronilor reprezintă amintirile, imaginile şi gândurile.

Nu înţelegem încă relaţia dintre activitatea neuronală şi experienţele mentale. Nu ştim exact cum arată modelul neuronal al unei amintiri, imagini sau gând. Nu ştim încă în ce mod să descifrăm "codul" cerebral al activităţii neuronilor. Dar studiind comportamentul altor sisteme complexe - plecând de la muşuroaiele de furnici şi până la simulări computerizate - este posibil să deprindem anumite tehnici care să ne permită să avansăm de la descifrarea activităţii câtorva neuroni până la înţelegerea structurii care emerge din şi la nivelul întregului sistem nervos central.

 


Notă: articolul de mai sus reprezintă adaptarea textului folosit în film.
Traducerea şi adaptarea: Scientia.ro.
Credit: www.cassiopeiaproject.com