اپیزود ۳۱ – برآمدگی: قانون ساده اما اسرارآمیز حیات

خانه انجمن ها متن اپیزودهای اجرا شده اپیزود ۳۱ – برآمدگی: قانون ساده اما اسرارآمیز حیات

این جستار شامل 0 پاسخ ، و دارای 1 کاربر است ، و آخرین بار توسط هیأت تحریریه هیأت تحریریه در 7 ماه، 2 هفته پیش بروز شده است.

  • نویسنده
    نوشته ها
  • #2665
    هیأت تحریریه
    هیأت تحریریه
    سرپرست کل

    [لینک یوتیوب] [لینک آپارات]

    [متن اپیزود]

    [بیرونی – تصویر محله‌ها با صدا یا صدای افزوده شده]

    ما انسان‌ها توی محله‌هامون زندگی می‌کنیم. محله، به مجموعه‌ای از خونه گفته می‌شه که موجودات پیچیده‌ای توش زندگی می‌کنن: ما و نزدیکانمون.

    شهرها با وجود یکپارچگی که دارن از محله‌های جورواجور و با ویژگی‌های متفاوت ساخته شدن و این محله‌ها یه جورایی هر کدوم هویت خودشون رو دارن. اما کی شهرها رو درست می‌کنه؟ سیاست‌مدارها؟ یا معمارها و شهرسازها؟ در واقع هیچ‌کدوم. «محله‌ها رو هم ساکنینش می‌سازن و هم هیچ‌کس».

    [بیرونی تصویر طبیعت با سرعت زیاد]

    امروز می‌خوام در مورد یه پدیده‌ی خیلی ساده و خیلی پیچیده حرف بزنم. پدیده‌ای که با وجود حضورش در همه‌جا کمتر در موردش صحبت شده. ولی بذارین برای شروع، یه چند تا مثال بزنم.

    توی سال ۲۰۰۰، یه دانشمند ژاپنی به نام توشیوکی ناکاگاکی اعلام کرد که تونسته به یه جور کپک یاد بده چطور برای پیدا کردن غذا، تودرتوهای سخت رو حل کنه و به غذا برسه.

    [تصویر تودرتوی آمیب‌ها]

    این موجودی که می‌بینین، کپک لجن هست. این کپک توی چرخه‌ی حیات بیشتر به خانواده‌ی قارچ‌ها نزدیکه تا ما انسان‌ها. بذارین یادآوری کنم که کپک‌ها چیزی به نام مغز ندارن. اونا اصلن اندامی ندارن. کپک لجن یه تک سلولیه، یعنی کل بدنش یک دونه سلول هست که با سلول‌های هم‌شکل خودش ترکیب می‌شه و به این شکل می‌تونه حرکت کنه. ویدیویی که می‌بینین، با سرعت خیلی بالا ضبط شده و نشون می‌ده این کپک چطور با هوشمندی خاصی راهش رو از میون یه تودرتوی پیچیده طی می‌کنه تا به غذای محبوبش که فرنی جو هست برسه. جالبه بدونین این کپک موقع حرکت توی این تودرتو همیشه بهترین و کوتاه‌ترین مسیر رو انتخاب می‌کنه، اونم بدون این که مغزی داشته باشه که بهش دستور بده.

    اما چطور ممکنه یه موجود به این سادگی که نوعی آمیب محسوب می‌شه این‌قدر هوشمند باشه؟

    [محله]

    بیاین برگردیم به محله‌هامون. یه شهر از مجموع محله‌ها تشکیل می‌شه. اما چه کسی تصمیم می‌گیره که توی یه شهر مثلن لزبین‌ها و ترنس‌جندرها توی یه محله ساکن بشن، اقلیت‌های قومی توی یه محله‌ی دیگه و مغازه‌های لوازم آرایشی همه کنار هم و توی یه منطقه‌ی دیگه؟

    [پرنده‌ها]

    یه دسته پرنده‌ی مهاجر رو در نظر بگیرین. این پرنده‌ها هم مثل کپک لجن رهبر ندارن و مهم نیست که کدومشون موقع پرواز دست‌جمعی جلوی گروه حرکت کنه. هر کدوم از این پرنده‌ها فقط از یه سری قانون ساده پیروی می‌کنه، اما چیزی که گروه شکل می‌ده، پیچیده و خارق‌العاده‌س و نمی‌شه این رفتار رو با بررسی رفتار هر کدوم از پرنده‌ها به صورت تکی مطالعه کرد.

    وجه مشترک همه‌ی اینا پدیده‌ای هست که بهش می‌گن برآمدگی یا emergence. بر اساس این پدیده‌ی عجیب، جمع، ویژگی‌هایی داره که اجزای اون جمع به صورت تکی ندارن. پدیده‌ی برآمده، یه جور نظم سطح بالا هست که به خاطر وجود اجزای نسبتاً ساده به وجود میاد. تک‌سلولی‌های کپک لجن آگاهی ندارن، اما به طرز عجیبی وقتی کنار هم قرار می‌گیرن و تعدادشون زیاد می‌شه، هوشمند یا به اصطلاح برآمده می‌شن و می‌تونن کوتاه‌ترین مسیر رو برای گیر آوردن غذا پیدا کنن. شهر هم یه پدیده‌ی برآمده هست. شهر چیزی داره که اجزای تشکیل‌دهنده‌ش یعنی خونه‌ها و افراد ساکنش ندارن.

     

    کلنی مورچه‌ها یه شهر تمام‌عیار یا بهتره بگم یه کشور بزرگه. توی بعضی از کلنی‌ها هزاران یا حتی میلیون‌ها مورچه زندگی می‌کنه. اگه به دقت به کلنی مورچه‌ها نگاه کنین می‌بینین که به شدت منظم و پیچیده هست. کلنی از مقدار دقیق غذایی که ذخیره کرده اطلاع داره، از مقدار غذایی که توی محیط اطراف وجود داره مطلعه و حتی می‌دونه چند تا کلنی دیگه در اطرافش وجود داره. در یه فاصله‌ی دقیق از کلنی، قبرستون مورچه‌ها قرار داره که وقتی مورچه‌ای می‌میره، یه سری مورچه‌ی دیگه به صورت خودکار وظیفه‌ی کفن و دفنش رو به عهده می‌گیرن. یه مرکز دفن زباله هم وجود داره که در دورترین فاصله از کلنی و قبرستون قرار داره و یه سری مورچه به صورت خیلی هوشمندانه‌ای شبانه‌روز به کار دفن زباله مشغولن. تمام این وظایف توی کلنی تعریف شده هست اما جالب اینه که بدونین زبون مورچه‌ها حداکثر ۱۰ تا ۲۰ تا علامت بیشتر نداره. پس چطوری می‌تونن این کلنی به این بزرگی رو مدیریت کنن؟

    دانشمندا تا مدت‌ها فکر می‌کردن این ملکه‌ی مورچه‌ها هست که مسئول تنظیم رفتارها و مدیریت مورچه‌های کارگره، اما خیلی زود مشخص شد که ملکه فقط و فقط یه وظیفه داره: تولید مثل. و ملکه‌ی مورچه‌ها فقط مورچه‌ی ماده به دنیا میاره. (مورچه‌های ماده کارگرای اصلی کلنی هستن.)

    الآن برامون مشخصه که برای یه مورچه مطلقاً امکان نداره که بتونه کلیت کلنیش رو ببینه و درک کنه. اصلن شعورش رو نداره که بخواد این کارو بکنه. کلنی مورچه‌ها با این که چیزی نیست جز مجموع مورچه‌هایی که تشکیلش می‌دن، اما یه پیچیدگی و نظم خیلی بالایی داره. اصطلاحاً می‌گن کلنی مورچه‌ها و رفتار کپک لجن یه پدیده‌ی برآمده هست.

    کلنی مورچه‌ها انقدر همه‌ی کارها رو دقیق و بهینه انجام می‌ده که دانشمندا بر اساسش یه سری مدل کامپیوتری ساختن که با بررسی کلنی مورچه‌ها بتونه به بهترین و بهینه‌ترین جواب معادلات ریاضی برسه.

    ما قبلن در مورد این مسأله توی ویدیوی «سلول‌های ناآگاه چطور هوشمند می‌شوند» حرف زدیم، البته با زاویه‌ی دیگه‌ای. جالبه بدونین در مورد پدیده‌ی برآمدگی، هم توی علوم طبیعی و هم توی علوم انسانی بحث‌های زیادی شده و یکی از معدود پدیده‌هایی هست که می‌شه هم توی طبیعت مشاهده‌ش کرد و هم توی رفتار یه جماعت انسانی.

    همینطور قبلن توی ویدیوی بازی زندگی کانوی به یه پدیده‌ی برآمده پرداخته بودیم. این بازی، یه بازی کامپیوتری قدیمی هست که با استفاده از چند تا قانون ساده اجتماعات منظم و رفتارهای پیچیده‌ای رو از خودش نشون می‌ده. اجتماعاتی که به هیچ عنوان نه از اجزای تشکیل‌دهنده‌ش و نه از قوانین ساده‌ی بازی برنمیان، بلکه حاصل کنش و واکنش اجزا با محیطشون هستن.

    یه شهر هم چیزی بیشتر از مجموع ساکنینش هست. شهر، چیزی شبیه یه موجود زنده هست که می‌تونه خودش رو تطبیق بده و در زمان‌هایی تغییر بده. حافظه‌ی انسان محدوده اما حافظه‌ی جمعی محدودیت کمتری داره. شهر مجموع ذهن ساکنینش هست و میشه گفت خودش خودش رو مدیریت و سازماندهی می‌کنه.

    ساخته شدن شهرهایی مثل فلورانس، استانبول و منهتن بیشتر نشونه‌ی رفتار جمعی انسان‌ها بوده، نه شهرسازهای باهوش. این شهرها از پایین به بالا ساخته شده. یعنی اعضای کوچیکش اونو ساختن و هیچ رهبر یا مدیری توی ساخت، توسعه و تغییرشون در طی قرن‌ها دخالت نداشته.

    خوب قبل از این که مسأله رو یه کم بازتر کنم بذارین یه جمع‌بندی بکنم: ما تا این‌جا می‌دونیم که یه پدیده‌ای وجود داره به نام برآمدگی، اما نمی‌دونیم که چرا این پدیده وجود داره. همون‌طور که نمی‌دونیم چرا جاذبه وجود داره، یا چرا آگاهی خودمون وجود داره. اما توی موارد زیادی می‌دونیم که برآمدگی چطوری کار می‌کنه. مثلن می‌دونیم که مورچه‌ها توی کلنی چطور با هم ارتباط برقرار می‌کنن اما نمی‌دونیم دقیقن چرا رفتار یه مورچه توی کلنی با رفتار یه مورچه‌ی تنها انقدر فرق داره.

    از اون جالب‌تر اینه که خود ما تونستیم از قواعد برآمدگی برای ساخت سیستم‌های هوشمند استفاده کنیم.

    نمی‌دونم سن چند نفرتون به SimCity قد می‌ده. توی این بازی کامپیوتری، بازیکن یه شهر رو با استفاده از اجزای اون شهر و چندین قانون و الگوریتم ساده می‌سازه. SimCity دیگه مثل کلنی مورچه‌ها یه سیستم پایین به بالا نیست، بلکه از بالا به پایین ساخته می‌شه. یعنی یه نفر برنامه‌ش رو نوشته و یه انسان دیگه هم داره مدیریتش می‌کنه. اما هنوز توی جاهای زیادی برآمده هست. اتفاقاتی که توی SimCity میفته، گاهی خیلی عجیبه و گاهی هم دقیقن شبیه شهرهای ماست.

    قانون برآمدگی به ما اجازه داده شبیه‌سازی‌های کامپیوتری قدرتمندی انجام بدیم و توی برنامه‌نویسی هوش مصنوعی خیلی کاربرد داره. توی بازی‌های کامپیوتری مثل بازی زندگی و برنامه‌های هوش مصنوعی، حتی خود برنامه‌نویس هم نمی‌دونه این شکل‌ها و الگوهای پیچیده‌ای که از برنامه بیرون میاد دقیقاً چرا و چطوری شکل می‌گیره. برنامه‌نویس فقط یه سری قوانین ساده به برنامه‌ش می‌ده و از برنامه‌ش می‌خواد برای رشد خودش و حل مسأله‌های پیچیده الگوهای جدیدی خلق کنه.

    [داخلی – سخنرانی ساپولسکی]

    رابرت ساپولسکی، جراح اعصاب و استاد دانشگاه استنفورد توی کلاسای درسش به موارد جالب دیگه‌ای هم اشاره می‌کنه. اون می‌گه مولکول‌ها معمولن باردار هستن. یا بار مثبت دارن یا بار منفی. و یکی از روشایی که مولکولا با هم رابطه برقرار می‌کنن به دلیل همین باردار بودنشونه. چند وقت پیش یه سری محقق اومدن یه سری مولکول ساخته شده از کربن رو گذاشتن توی یه ظرف آزمایشگاه و به ظرفشون الکتریسیته وصل کردن. اتفاقی که افتاد این بود: از اون مولکول‌های ساده‌ی آلی، آمینو اسیدها به وجود اومدن. آمینو اسیدها همون‌طور که می‌دونیم یکی از بنیان‌های اصلی حیات هستن.

    پس ممکنه حیات هم با استفاده از چند تا قانون ساده شکل گرفته باشه. این موضوع هنوز توی بیولوژی خیلی خیلی بحث‌برانگیز هست. اما بیاین یه نمونه‌ی دیگه رو در نظر بگیریم. خودآگاهی ما. هنوز هیچکس نمی‌دونه خودآگاهی ما و هوشیاریمون چطوری شکل می‌گیره. ما فقط می‌دونیم که این خودآگاهی، هوشمندی و برداشت ما از خودمون توی مغزمون شکل می‌گیره اما هیچ‌کس تا الآن نفهمیده چطوری. ما توی مغزمون میلیاردها نورون یا عصب داریم که از چند تا قانون ساده پیروی می‌کنن. یکی از این قانون‌ها اینه که وقتی یه سیگنالی از یه عصب دیگه گرفتن، اون رو به فلان عصب مخابره می‌کنن و همین. ساپولسکی معتقده خودآگاهی ما هم به همین شکل ایجاد می‌شه. میلیاردها عصب که کارایی هر کدومشون خیلی خیلی ساده هست، در کنار هم به زندگی مشغولن و جامعه‌ی این نورون‌ها منجر به برآمدن چیزی می‌شه که قبلن وجود نداشت و هیچ کدوم از نورون‌ها هم از اون اطلاعی نداره. هوش. آگاهی. خودخواهی، سمفونی، هنرهای زیبا.

    بیاین یه مقایسه بین انسان و شامپانزه که نزدیک‌ترین هم‌خانواده‌ی ما هست انجام بدیم. ما انسان‌ها حدوداً ۱۰۰۰ تا ژن گیرنده‌ی بویایی کمتر از شامپانزه‌ها داریم. اما اگه ژن‌های انسان و شامپانزه‌ها رو با هم مقایسه کنیم، می‌بینیم که این ۱۰۰۰ تا ژن بویایی، فقط نیمی از تفاوت بین ما و شامپانزه‌ها رو تشکیل می‌ده. نصف دیگه‌ی تفاوتای ما و شامپانزه فرقمون توی ریخت‌شناسی، رشد استخوانی، رشد مو، تولیدمثل و این چیزا هست. این‌جا یه سؤال جالب مطرح می‌شه: پس کدوم ژن‌ها توی انسان هست که باعث ایجاد شدن مغز ما می‌شه و تفاوت واقعی بین ما و میمون‌ها رو شکل می‌ده؟ جواب اینه که تفاوت ژن‌های مغز ما و شامپانزه اصلن زیاد نیست، ژنتیک مغز ما و شامپانزه تقریبن یکی هست.

    قضیه این که کیفیت عصب‌های ما و شامپانزه‌ها یکی هست، اما مسأله‌ی مهم کمیت و تعداد این عصب‌ها هست. اگر یه عالمه عصب داشته باشیم، طبق ویژگی برآمدگی می‌تونیم بگیم شاید خودآگاهی ما از مجموع این عصب‌های ناآگاه ایجاد می‌شه و هیچ جایی از مغز ما در مورد هیچ چیزی آگاه نیست، بلکه کلیت مغز ما هست که در مورد ما آگاهی داره.

    (ما از پدیده‌ی برآمدگی سه تا نتیجه‌ی مهم می‌گیریم. اول این که برای کارآمد بودن بیشتر سیستمی که برآمدگی داره، کمیت از کیفیت مهم‌تره. در این مورد توضیح دادم. نتیجه‌ی دوم اینه که هرچی اجزا ساده‌تر باشن، نتیجه‌ی دقیق‌تری به دست میاد. مورچه‌هایی که آموزش‌دیده باشن به هیچ عنوان کارآمدتر از یه کلونی با کارگرای ساده نیستن. و سوم این که بهترین شبکه‌ها موقعی ایجاد می‌شن که فعل‌وانفعالات رندوم باشه و خودش اتفاق بیفته. رهبری نداشته باشه و از بالا به پایین نباشه.)

    بذارین بحث رو با یه داستان معروف تموم کنم.

    توی سال ۱۹۹۶، گری کاسپاروف قهرمان شطرنج جهان با ربات دیپ بلو ساخت شرکت آی‌بی‌ام مسابقه داد. توی اون مسابقه، کاسپاروف ۳ به ۲ هوش مصنوعی رو شکست داد. سال بعد دوباره کاسپاروف با دیپ بلو مسابقه داد. این بار اما شکست خورد و بعد از این شکست برای مدت‌ها افسردگی داشت. دست‌اندرکارایی که اون بازی رو دیده بودن می‌گفتن باورشون نمی‌شه که یه کامپیوتر بتونه اونجوری بازی کنه. دیپ‌بلو کاملن روش بازی کاسپاروف رو یاد گرفته بود و با طرح یه استراتژی قوی تونست اون رو شکست بده.

    کاسپاروف روز بعد از شکست گفت: «چیزی که من دیروز کشف کردم اینه که برای اولین بار کمیت به کیفیت تبدیل شد.»

    این که نویسنده‌ی نرم‌افزار دیپ بلو حتی برای یه لحظه هم به خودش جرأت نمی‌ده که بخواد با کاسپاروف مسابقه بده و نرم‌افزار اون به راحتی کاسپاروف رو می‌ذاره توی جیبش و شکستش می‌ده فقط به خاطر برآمدگی هست. یه پدیده‌ی دیگه‌ی این جهان که با این که چراییش کشف نشده، اما توی بیولوژی، برنامه‌نویسی و هوش مصنوعی، ریاضیات، علوم اجتماعی و شهرسازی و خیلی جاهای دیگه ازش استفاده می‌شه.

شما برای پاسخ به این جستار باید وارد تارنما شوید.