Steven Strogatz despre sincronizare

Am încercat să mă gândesc, la modul în care sincronizarea este conectată cu fericirea, şi pentru mine este evident că dintr-un motiv oarecare ne găsim plăcerea în sincronizare. Ne place să dansăm împreună, ne place să cântăm împreună. Şi aşa, dacă veţi lăsa la o parte aceasta, aş dori să înregistrez contribuţia dumneavoastră cu un prim experiment astăzi. Experimentul este - si apropo, am constatat că atunci când aţi aplaudat, aţi făcut acest lucru într-un mod tipic nord-american, adică, aţi fost dezordonaţi şi incoerenţi. Nu aţi fost organizaţi. Nici măcar nu s-a întâmplat să bateţi la unison. Credeţi că aţi putea să faceţi asta? Mi-ar plăcea să văd dacă această audienţă ar -- nu, nu aţi repetat, din câte ştiu eu -- aţi putea să bateţi din palme împreună, sincronizându-vă?

(Aplauze)

Uau! Acum, asta este ceea ce numim comportament emergent.

(Râsete)

Deci nu m-am aşteptat că, dar - vreau sa spun, mă aşteptam la faptul că aţi putea să vă sincronizaţi. Nu mă aşteptam că veţi creşte frecvenţa. Este interesant.

(Răsete)

Deci, ce face ca noi să facem acest lucru? Mai întâi de toate, ştim că sunteţi geniali. Aceasta este o cameră plină de oameni inteligenţi, extrem de sensibili. Câţiva muzicieni pregătiţi acolo. Acest lucru v-a permis să vă sincronizaţi? Deci, pentru a pune întrebarea într-un mod mai serios, haideţi să ne întrebăm care sunt cerinţele minime pentru ceea ce tocmai aţi făcut, pentru sincronizarea spontană. Aveţi nevoie, de exemplu, să fiţi atât de inteligenţi pe cât sunteţi? Aveţi nevoie de un creier, în cele din urmă, doar pentru a vă sincroniza? Aveţi nevoie să fiţi în viaţă? Vreau să spun, că e un gând înfricoşător, nu? Obiecte neînsufleţite, care ar putea să se sincronizeze spontan, ele însele. E real. De fapt, voi încerca să explic astăzi că sincronizarea este poate unul dintre, dacă nu unul dintre cele mai, probabil unitatea cea mai răspândită în toată natura. Ea se întinde de la scară subatomică până la cele mai îndepărtate destinaţii ale cosmosului. Este o tendinţă profundă faţă de ordinea în natură care contrazice tot ceea ce am fost învăţaţi cu privire la entropie. Vreau să spun, eu nu spun că legea entropiei este greşită - nu este. Dar există o forţă compensatorie în univers tendinţa spre ordinea spontană. Şi, astfel, aceasta este tema noastră.

Acum, pentru a vă introduce în subiect, permiteţi-mi să încep cu ceea ce s-ar fi petrecut cu voi, imediat ce aţi fi auzit că urmează să vorbim despre sincronie în natură, care este gloriosul exemplu al păsărilor care se adună în stoluri, sau înotul peştelui în bancuri organizate. Deci, aceste creaturi nu sunt deosebit de inteligente, şi totuşi, după cum vom vedea, ei oferă dansuri frumoase. Acesta este de la un show BBC, numit Prădători, şi ceea ce vedem aici sunt exemple de sincronie, care au de a face cu apărarea. Când eşti mic şi vulnerabil, ca aceşti grauri, sau ca peştele, ajută să te aduni pentru a evita prădătorii, pentru a deruta prădătorii. Permiteţi-mi să rămân tăcut pentru o secundă, deoarece acest lucru este atât de minunat. Pentru o lungă perioadă de timp, biologi au fost uimiţi de acest comportament, întrebându-se cum ar putea fi posibil. Suntem atât de obişniţi cu coregrafia care a dat naştere la sincronie. Aceste creaturi nu sunt îndrumate prin coregrafie. Sunt ele însele coregrafii.

Şi doar recent, ştiinţa începe să-şi dea seama cum funcţionează. Vă voi arăta un model de calculator realizat de Ian Kuzan , un cercetător de la Oxford, care arată modul în care lucrează roiurile. Există doar trei reguli simple. În primul rând, toate persoanele sunt doar conştiente de vecinii lor. În al doilea rând, toţi indivizii au tendinţa de a se alinia. Şi în al treilea rând, toţi sunt atraşi unul de celalalt, dar încearcă să păstreze o mică distanţă. Şi când construieşti cele trei reguli în interior, automat începi să vezi roiuri care arata foarte mult ca bancurile de peşte sau stolurilele de păsări. Acum, peşti care stau împreună, la aproximativ o lunigime de corp în afară Păsări încearcând să stea în afară cu trei patru lungimi de corp Dar, cu excepţia acestor diferenţe, regulile sunt aceleaşi pentru ambele.

Acum, toate aceste schimbări, atunci când un animal de pradă intră în scenă. Există o a patra regulă: atunci când apare un prădător, fereşte-te din calea lui. Aici, pe modelul pe care îl vedeţi, animalul de pradă atacă. Prada porneşte în direcţii aleatoare, şi apoi regula atracţiei le aduce împreună din nou, deci, acolo este o continuă divizare şi regrupare Şi veţi vedea asta în natură. Reţineţi că, deşi pare ca şi cum fiecare individ acţionează pentru a coopera, ceea ce se întâmplă cu adevărat este un fel de comportament egoist darwinist. Fiecare se dispersează la întâmplare pentru a încerca să-şi salveze solzii sau penele. Aceasta este, din dorinţa de a se salva, fiecare creatură urmează aceste reguli, şi care duce la ceva, care este sigur, pentru toţi dintre ei. Chiar dacă pare că ei gandesc ca un grup, ei nu sunt. V-aţi putea întreba în ce anume constă avantajul de a fi într-un roi, deci vă puteţi gândi la mai multe.

După cum am spus, dacă vă aflaţi într-un roi, şansele voastre de a fi nefericit sunt reduse, comparativ cu un grup mic. Sunt mulţi ochi pentru a identifica pericolul. Şi veţi vedea în exemplul cu graurii, cu păsările, atunci când aceast şoim pelerin este pe cale să-i atace, că, de fapt, valuri de panică se pot propaga, trimiţând mesaje pe distanţe mari. Veţi vedea - să vedem, vine, eventual până la sfârşitul -- poate că nu. Informaţiile pot fi trimise peste o jumătate de kilometru distanţă într-un timp foarte scurt prin acest mecanism. Da, se întâmplă aici. Vedeţi dacă puteţi observa aceste valuri propagându-se prin roi. E frumos. Păsările sunt, un fel de înţeles, credem noi, de la acel model de calculator, ce se întâmplă. Aşa cum am spus, sunt doar cele trei reguli simple, plus aceea referitoare la paza faţă de prădători.

Nu pare a fi nimic mistic legat de acest lucru. Totuşi, noi nu înţelegem cu adevărat la un nivel matematic. Eu sunt matematician. Ne-am dori să fim capabili să înţelegem mai bine. Vreau să spun, am arătat un model de calculator, dar un computer nu prezintă înţelegere. Un computer este, într-un fel, doar un alt experiment. Ne-ar plăcea foarte mult să avem o imagine mai profundă asupra modului în care acesta funcţionează şi să înţelegem, ştiţi, cu exactitate, de unde vine această organizare. În ce fel normele conduc la modele?

Există un caz pe care am început să-l înţelegem mai bine, şi acesta este cazul licuricilor. Dacă vedeţi licurici în America de Nord, ca atât de multe alte lucruri nord-americane, ei tind să fie operatori independenţi. Ei se ignoră reciproc. Ei fac fiecare propriile lor lucruri, luminează intermitent fără să le acorde atenţie vecinilor lor. Dar în Asia de Sud - în locuri cum ar fi Thailanda sau Malaysia sau Borneo - există un comportament frumos de cooperare, care are loc între licuricii de sex masculin. Puteţi să-l vedeţi în fiecare noapte de-a lungul malurilor fluviului. Arborii, arborii de mangrove, sunt plini cu licurici care comunică cu ajutorul luminii. Mai exact, sunt licurici de sex masculin, care luminează cu toţii, intermitent, în acelaşi timp, împreună, într-o sincronie perfectă, pentru a consolida un mesaj adresat femelelor. Şi mesajul, după cum vă puteţi imagina, este "Vino cu mine. Fii perechea mea"

(Muzică)

Într-o secundă am de gând să vă arăt o mişcare redată cu încetinitorul a unui singur licurici astfel încât să puteţi înţelege. Acesta este un singur cadru. Apoi aprins, şi apoi stins -- timp de 30 de secunde, acolo. Şi apoi urmăriţi acest mal întreg, şi urmăriţi cât de precisă este sincronia. Aprins, mai mult şi apoi închis. Lumina combinată a acestor gândaci - aceştia sunt de fapt gândaci mici -- este atât de strălucitoare încât pescarii aflaţi pe mare îi pot folosi - pe post de balize de navigaţie, să îşi găsească drumul înapoi la râurile lor de origine. E uimitor. Pentru o lungă perioadă de timp nu a fost crezut când primii călători vestici, cum ar fi Sir Francis Drake, s-au dus în Thailanda şi s-au întors cu poveşti despre acest spectacol incredibil. Nimeni nu i-a crezut. Noi nu vedem aşa ceva în Europa sau în Occident. Si pentru o lungă perioadă de timp, chiar si după ce a fost documentat, a fost considerat a fi un fel de iluzie optică. Lucrări ştiinţifice au fost publicate spunând că au fost spasme ale pleoapelor care explică aceasta, sau, ştiţi, tendinţa fiinţei umane de a vedea modele acolo unde nu există nici unul. Dar sper că v-aţi convins acum, cu acest clip video realizat pe timp de noapte, că ei chiar au fost foarte bine sincronizaţi..

Ei bine, problema care se pune este, avem nevoie să fim în viaţă pentru a vedea acest tip de ordine spontană, şi am sugerat deja, că răspunsul este nu. Ei bine, nu trebuie să fii o creatură întreagă. Poţi fi numai o singură celulă. Cum ar fi, luaţi, de exemplu, celulele pacemaker din inima voastră chiar acum. Ele sunt cele care vă ţin în viaţă. Fiecare bătaie a inimii voastre depinde de această regiune esenţială, nodul sinoatrial, care are aproximativ 10.000 de celule independente, care bat fiecare, au un ritm electric - o tensiune sus şi în jos - ce trimite un semnal la ventriculi pentru a pompa. Acum, stimulatorul cardiac nu este o singură celulă. Este această democraţie de 10.000 de celule care toate trebuie să declanşeze la unison pentru ca stimulatorul cardiac să funcţioneze corect.

Nu vreau să vă induc ideea că sincronizarea este întotdeauna o idee bună. Dacă aveţi epilepsie, există o instanţă de miliarde de celule cerebrale, sau cel puţin de milioane, descărcate într-un concert patologic. Deci, această tendinţă spre ordine nu este întotdeauna un lucru bun. Nu trebuie să fii în viaţă. Nu trebuie să fii nici măcar o singură celulă. Dacă vă uitaţi, de exemplu, la modul în care lucrează laserele, acesta ar fi un caz de sincronie atomică. Într-un laser, ceea ce face lumina laserului atât de diferită de lumina de deasupra capului meu aici este faptul că această lumină este incoerentă -- multe culori diferite şi frecvenţe diferite, similar cu modalitatea în care aţi aplaudat iniţial -- dar dacă eraţi un laser, ar fi fost aplauze ritmice. Toţi atomii ar fi pulsat la unison, emiţând lumină de o singură culoare, pe o singură frecvenţă.

Acum vine partea foarte riscantă a discursului meu, care constă în a demonstra că lucrurile neînsufleţite se pot sincroniza. Ţineţi-vă respiraţia pentru mine. Ceea ce am aici sunt două sticle goale de apă. Acesta nu este Keith Barry făcând un truc magic. Aceasta este o persoană neîndemânatică ce se joacă cu nişte sticle de apă. Am nişte metronoame aici. Puteţi să auziţi asta? Bine, deci, am luat un metronom, şi este cel mai mic metronom din lume, - ei bine, nu ar trebui să-i fac publicitate. Oricum, deci acesta este cel mai mic metronom din lume. L-am setat pe cel mai rapid nivel, şi am de gând să iau acum un altul cu aceeaşi setare. Îl putem încerca întâi pe acesta. Dacă doar le punem pe masă împreună, acesta nu este un motiv pentru ele să se sincronizeze, şi probabil că nu o vor face.

Poate ar fi mai bine să le ascultaţi. Eu voi sta aici. Ceea ce sper este ca ele ar putea doar să devieze deoarece frecvenţele lor nu sunt perfect identice. Corect? Au deviat. Pentru un timp ele au fost în sincronie, dar apoi au plutit în derivă în afară. Iar motivul este că ele nu sunt capabile să comunice. Acum, aţi putea crede că aceasta este o idee bizară. Cum pot metronoamele comunica? Ei bine, ele pot comunica prin forţe mecanice. Aşa că am de gând să le dau o şansă de a face acest lucru. De asemenea, doresc să lămuresc aceasta un pic. Cum pot comunica? Am de gând să le pun pe o platformă mobilă, care este "Ghidul pentru absolvirea studiilor universităţii Cornell." Bine? Deci, aici este. Să vedem dacă putem să facem aceasta să funcţioneze. Soţia mea mi-a sugerat că acesta va funcţiona mai bine dacă le voi pune pe amândouă, în acelaşi timp pentru ca altfel totul se va răsturna. Bine. Deci, acolo mergem. Să vedem. OK, eu nu încerc să trişez -- permiteţi-mi să le pornesc asincron. Nu, este greu de facut chiar şi acest lucru.

(Aplauze)

Bine. Deci, înainte ca vreuna să se desincronizeze, doar voi pune acestea chiar acolo.

(Râsete) Acum, asta s-ar putea să pără un pic bizar, dar această omniprezenţă a aceastei tendinţe spre ordinea spontană uneori are consecinţe neaşteptate. Şi un caz clar al acesteia, a fost ceva ce s-a întâmplat la Londra, în anul 2000. Podul Mileniului trebuia să fie mândria Londrei -- un nou şi frumos pod pietonal ridicat peste Tamisa, prima trecere peste râu în peste 100 de ani în Londra. A fost o mare competiţie pentru proiectarea acestui pod, şi propunerea câştigătoare a fost prezentată de către o echipă neobişnuită - în spiritul TED, de fapt -- de un arhitect -- probabil cel mai mare arhitect din Marea Britanie, Lord Norman Foster -- lucrând cu un artist, un sculptor, Sir Anthony Caro, şi o firmă de inginerie, Ove Arup. Şi, împreună, au prezentat un design bazat pe viziunea Lord-ului Foster, care era - amintea de un copil citind cărţile de benzi desenate Flash Gordon, şi el a spus că atunci când Flash Gordon ar ajunge la o prăpastie, el ar trage ceea ce astăzi ar fi un fel de sabie de lumină.

El ar trage sabia de lumină peste abis, făcând o lamă de lumină, şi apoi aleargă de-a lungul acestei lame de lumină. El a spus, "Asta e viziunea pe care vreau să o dau Londrei. Vreau un fir de lumină peste Tamisa." Aşa că au construit lama de lumină, şi este o panglică foarte subţire de oţel, la nivel mondial - probabil cel mai subţire pod suspendat care există, cu cabluri care sunt în afară, pe o parte. Sunteţi obişnuiţi cu suspendarea podurilor cu cabluri mari atârnătoare în partea de sus. Aceste cabluri au fost pe o parte a podului, cum ar fi dacă aţi lua o bandă de cauciuc şi ați întinde-o peste Tamisa -- asta este ceea ce susţine acest pod. Acum, toată lumea a fost foarte entuziasmată să-l încerce. În ziua deschiderii, mii de londonezi au ieşit, şi ceva s-a întâmplat . Şi timp de două zile, podul a fost închis pentru public. Deci, vreau să vă arăt mai întâi nişte interviuri cu oamenii care au fost pe pod, în ziua deschiderii, care vor descrie ceea ce s-a întâmplat.

Bărbatul: Într-adevăr, a început să se mişte lateral şi puţin în sus şi în jos, cam cum ai fi pe o barcă.

Femeia: Da, m-am simtit instabilă, si bătea vântul foarte tare, şi îmi amintesc că avea o mulţime de steaguri sus şi jos pe părţile laterale, astfel încât ai putea cu siguranţă -- acolo era ceva ce mergea pe lateral, simţea, poate.

Reporterul: Nu în sus şi în jos? Băiatul: Nu.

Reporterul: Şi nu înainte şi înapoi? Băiatul: Nu.

Reporterul: Doar lateral. Cât de mult crezi că a fost mişcat?

Băiatul: A fost de aproximativ -

Reporterul: Vreau să spun, atât de mult, sau atât de mult?

Băiatul: Cam cât aţi arătat a doua oară.

Reporterul: Atât de mult? Băiatul: Da.

Bărbatul: Au fost cel puţin şase, şase până la opt inci, m-aş fi gândit.

Reporterul: Bine, deci, cel puţin atât de mult? Bărbatul: O, da.

Femeia: Îmi amintesc că doream să cobor.

Reporterul: O, da? Femeia: Da. M-am simţit ciudat.

Reporterul: Deci, a fost suficient pentru a fi speriată? Femeia: Da, dar m-am gândit că am fost doar eu.

Reporterul: Aha! Acum, spune-mi de ce a trebuit să faci aceasta?

Băiatul: Am făcut acest lucru pentru, pentru a ne menţine în echilibru pentru că dacă nu îţi menţi echilibrul, atunci ai cădea, cum ar fi, la stânga sau la dreapta, aproximativ 45 de grade. Reporterul: Deci, doar arată-mi cum mergi pe jos în mod normal. Bun Şi apoi arată-mi cum a fost atunci, când podul a început să se mişte. Bun Deci, a trebuit să împingi în mod deliberat picioarele afară şi în lateral - oh, şi paşii mici?

Bărbatul: Aşa este. Şi a părut evident pentru mine că a fost, probabil, numărul de persoane de pe el.

Reporterul: În mod deliberat au mers pe jos în paşi, sau ceva de genul asta?

Bărbatul: Nu, ei doar s-au conformat cu mişcarea podului.

Steven Strogatz: În regulă, deci aceasta v-a oferit cu adevărat un indiciu a ceea ce s-a întâmplat. Gândiţi-vă la pod ca fiind asemănător cu această platformă. Gândiţi-vă la oameni ca fiind precum metronoamele. Acum, ai putea să nu fi obişnuit să te gândeşti la tine ca la un metronom, dar la urma urmei, noi mergem ca -- vreau să spun, oscilăm înainte şi înapoi, aşa cum am mers pe jos. Şi mai ales dacă vom începe să mergem cum au făcut acei oameni, nu? Ei toţi au arătat acest fel ciudat de mers specific patinajului pe care l-au arătat odată ce pasarela a început să se mişte. Şi lăsaţi-mă să vă arăt acum imaginea podului. Dar, de asemenea, după ce veţi vedea podul în ziua deschiderii, veţi vedea un clip interesant de muncii realizate de către un inginer de poduri de la Cambridge, numit Allan McRobie, care şi-a dat seama ce s-a întâmplat pe pod, şi care a construit un simulator de pod pentru a explica exact care a fost problema. A fost un fel de buclă de feedback pozitiv neintenţionat între modul în care oamenii au mers şi modul în care podul a început să se mişte, despre care inginerii nu au ştiut nimic. De fapt, cred că prima persoană pe care o veţi vedea este tânărul inginer care a răspuns de realizarea acestui proiect. Bine.

(Video): Reporterul: A fost cineva rănit? Inginerul: Nu.

Reporterul: Corect. Deci, a fost destul de mic -- Inginerul: Da. Reporterul: -- dar real?

Inginerul: Absolut. Reporterul: Te-ai gandit, "Oh, ce belea."

Inginerul: M-am simţit, am fost dezamagit în legătură cu asta.

Ne-am petrecut o gramadă de timp proiectând acest pod, şi l-am analizat, i-am verificat codurile - pentru sarcini mai grele decât codurile - si aici aveam de a face cu ceva despre care nu ştiam. Reporterul: Nu v-aţi aşteptat. Inginerul: Exact.

Naratorul: Cea mai dramatică şi şocantă imagine prezintă întreaga secţiune a mulţimii -- sute de oameni -- în mod aparent, balansându-se dintr-o parte în alta la unison, nu doar unii cu ceilalţi, dar şi cu podul. Această mişcare sincronă părea că este determinată de pod. Dar cum ar putea deveni mulţimea sincronizată? A fost ceva special în legătură cu Podul Millennium care a cauzat acest efect? Acest lucru a fost centrată ancheta.

Reporterul: Ei bine, podul simulat a fost terminat în sfârşit, şi pot să-l fac să se clatine. Acum, Allan, aceasta este în întregime vina ta, nu-i asa? Allan McRobie: Da.

Reporterul: Aţi proiectat acesta, da, acest pod simulat, şi acest lucru, recunoaşteţi, imită acţiunea adevăratului pod?

AM: Surprinde o mulţime de aspecte fizice, da.

Reporterul: Corect. Deci, dacă ne urcăm pe el, ar trebui să putem să-l clatinăm, da?

Allan McRobie este un inginer de poduri de la Cambridge, care mi-a scris, sugerând că un simulator de pod ar fi trebuit să se mişte în acelaşi mod ca podul real -- prevăzut, l-am atârnat pe pendule care aveau exact lungimea potrivită

AM: Asta e doar de doua tone, aşa că este destul de uşor să începi. Doar mergând pe jos. Reporter: Ei bine, cu siguranţă merge acum.

AM: Nu trebuie să fie o adevărată legănare. Doar mers pe jos. Începe să meargă.

Reporterul: De fapt, este destul de dificil să mergi. Trebuie să fii atent în cazul în care vă puneţi picioarele în jos, nu-i asa, pentru că dacă aţi luat-o greşit, pur şi simplu te aruncă de pe picioarele tale.

AM: Aceasta afectează cu siguranţă felul în care mergi, da. Nu poţi mearge în mod normal pe el.

Reporterul: Nu. Dacă încercaţi şi puneţi un picior în faţa celuilalt, îţi mişcă picioarele de sub tine, departe. AM: Da.

Reporterul: Deci, a trebuit să vă puneţi picioarele în lateral. Deci, deja simulatorul mă face să mă plimb în exact acelaşi mod în care au făcut-o martorii pe pasarela reală.

AM: ... mers în stilul patinajului pe gheaţă. Nu este deloc asemănător mersului şarpelui.

Reporterul: Pentru un experiment mai convingător, Am vrut propria mea mulţime pentru ziua deschiderii, echipa de verificare a sunetului. Instrucţiunile lor: doar să se plimbe în mod normal. Este foarte intrigant, deoarece nici una dintre aceste persoane nu încearcă să-l conducă. Cu toţii au unele dificultăţi în a merge. Şi singurul mod în care va puteti plimba confortabil este să intraţi în pas. Dar apoi, desigur, toată lumea este condusă de pod. Nu te poţi abţine.De fapt, eşti forţat de mişcarea podului să intri pas, şi, prin urmare, să-l conduci să meargă mai departe.

SS: În regulă, bine, cu aceasta de la Ministerul Mersului Aiurit, probabil că e mai bine să închei. Văd că am depăşit timpul. Dar sper că veţi merge afară şi veţi vedea lumea într-un mod nou, pentru a vedea toate sincronia uimitoare din jurul nostru. Mulţumesc.

(Aplauze)