Σε αυτή τη διάλεξη στο Στάνφορντ, ο Ρόμπερτ Σαπόλσκι (Robert Sapolsky) ξεκινά από τα κυψελικά αυτόματα: στοιχειώδεις δυαδικές μονάδες και τοπικοί κανόνες για την επόμενη γενιά παράγουν πολύπλοκα μοτίβα. Όμως, όπως επισημαίνει, τα περισσότερα τέτοια συστήματα σταματούν, «χτυπούν τοίχο» και εξαφανίζονται· μόνο ένα μικρό υποσύνολο αρχικών καταστάσεων οδηγεί σε λίγα ώριμα, στερεοτυπικά σχήματα. Αυτό δείχνει σύγκλιση: διαφορετικές αφετηρίες καταλήγουν στα ίδια μοτίβα, ενώ μικρές αρχικές διαφορές μπορούν να αποκλίνουν δραματικά — το φαινόμενο της πεταλούδας.
Ο Σαπόλσκι περιγράφει πώς αλλάζοντας μόνο την απόσταση μεταξύ των αρχικών κουτιών σε ένα κυψελικά αυτόματο αλλάζει ριζικά η έκβαση: με ένα κενό το σύστημα μένει στατικό και άψυχο, με δύο ή τρία κενά εξαφανίζεται, ενώ με τέσσερα κενά εμφανίζεται ξαφνικά ένα δυναμικό, ασύμμετρο μοτίβο που παραμένει ασύμμετρο για πάντα. Το ίδιο συμβαίνει με ελαφρά ασυμμετρία στην αρχική κατάσταση: τα ασύμμετρα ξεκινήματα τείνουν να παράγουν πιο δυναμικά συστήματα από τα συμμετρικά. Το κεντρικό δίδαγμα είναι ότι η αρχική κατάσταση δεν επιτρέπει πρόβλεψη της ώριμης μορφής· πρέπει να διασχίσεις βήμα-βήμα όλη τη διαδικασία.
Αυτές οι αρχές εμφανίζονται στη φύση: όστρακα και καβούκια χελώνας ακολουθούν μοτίβα παρόμοια με των κυψελικά αυτομάτων. Ο Σαπόλσκι αναφέρει φυτά στο όρος Κένυα και στις Άνδεις που, αν και ταξινομικά άσχετα, έχουν συγκλίνει στα ίδια περίεργα σχήματα επειδή επιβιώνουν σε παρόμοια περιβάλλοντα κοντά στον ισημερινό και σε μεγάλο υψόμετρο. Το ίδιο βλέπει κανείς σε ζώα της ερήμου ή στους τρόπους κίνησης με πόδια: υπάρχουν λίγες δυνατές λύσεις, οπότε διαφορετικές αφετηρίες συγκλίνουν σε περιορισμένο αριθμό μορφών.
Ο Σαπόλσκι αναφέρεται με ειρωνεία στο βιβλίο του Στίβεν Βόλφραμ «A New Kind of Science», που υποστηρίζει ότι μεγάλο μέρος της πολυπλοκότητας της φύσης κωδικοποιείται από λίγους απλούς τοπικούς κανόνες. Στη συνέχεια περνά στο πρόβλημα των «νευρώνων της γιαγιάς»: δεν υπάρχουν αρκετοί νευρώνες για να κωδικοποιεί ο καθένας μία μόνο γνώση. Η λύση είναι τα νευρωνικά δίκτυα, όπου κάθε νευρώνας βρίσκεται στη διασταύρωση πολλών εισόδων. Το παράδειγμά του με πίνακες των Γκωγκέν, Βαν Γκογκ και Μονέ δείχνει πώς ένας μεσαίος νευρώνας αναγνωρίζει γενικά τους ιμπρεσιονιστές, ενώ οι ακραίοι αναγνωρίζουν συγκεκριμένους καλλιτέχνες.
Η ιδέα του δικτύου εξηγεί το «στην άκρη της γλώσσας»: για να θυμηθεί κανείς τον Τουλούζ-Λωτρέκ, ενεργοποιούνται πολλές είσοδοι —ιμπρεσιονιστής, ζωγράφιζε χορεύτριες, δεν ήταν ο Ντεγκά, ένας δάσκαλος τέχνης, ένα λογοπαίγνιο— ώσπου αναδύεται το όνομα. Οι νευρώνες του συνειρμικού φλοιού είναι πολυτροπικοί, δηλαδή ανταποκρίνονται σε πολλά ερεθίσματα, και όχι «νευρώνες της γιαγιάς». Ο Σαπόλσκι αναφέρει τον Καρλ Λάσλεϊ, που δεν μπόρεσε να εντοπίσει μεμονωμένα «ενγράμματα» μνήμης, και κλινικά παραδείγματα από το Αλτσχάιμερ: η μνήμη δεν χάνεται, αλλά το δίκτυο εξασθενεί και χρειάζεται ισχυρότερη προετοιμασία για να ανακτηθεί.
Για το πρόβλημα ότι δεν υπάρχουν αρκετά γονίδια ώστε να καθορίζουν κάθε διακλάδωση, ο Σαπόλσκι προτείνει την έννοια των φράκταλ γονιδίων. Ένας απλός κανόνας, όπως «μεγάλωσε τον σωλήνα ώσπου το μήκος του να γίνει πέντε φορές η διάμετρός του και τότε διακλαδώσου», μπορεί να δημιουργήσει ολόκληρο κυκλοφορικό ή πνευμονικό σύστημα ή δενδριτικό δέντρο. Μια μετάλλαξη που αλλάζει ελαφρά τον κανόνα —λόγου χάρη από 5 σε 4,9 φορές τη διατομή— θα μπορούσε να συμπυκνώσει όλο το σύστημα διακλαδώσεων και να είναι καταστροφική. Τέτοιες κλίμακας-ελεύθερες μεταλλάξεις ίσως εξηγούν σύνδρομα όπως το σύνδρομο Κάλμαν, που επηρεάζει πολλές δομές της μέσης γραμμής ταυτόχρονα.
Η φράκταλ γεωμετρία λύνει επίσης το πρόβλημα της συσκευασίας. Ο Σαπόλσκι παρουσιάζει το σύνολο του Κάντορ, τη νιφάδα του Κοχ και το σφουγγάρι του Μένγκερ: επαναλαμβάνοντας απλές πράξεις αφαίρεσης ή προσθήκης του μεσαίου τρίτου, προκύπτουν αντικείμενα που προσεγγίζουν άπειρη επιφάνεια σε πεπερασμένο χώρο. Αυτό εξηγεί πώς το κυκλοφορικό σύστημα βρίσκεται σε απόσταση το πολύ πέντε κυττάρων από κάθε κύτταρο του σώματος, ενώ καταλαμβάνει λιγότερο από το 5% της μάζας του σώματος: τα αγγεία και οι πνεύμονες χρησιμοποιούν φράκταλ διακλαδώσεις για να μεγιστοποιήσουν την επιφάνεια ανταλλαγής χωρίς να γεμίζουν χώρο.
Ο Σαπόλσκι εισάγει την ανάδυση με απλά παραδείγματα. Το σχήμα του πατατιού που τηγανίζεται προκύπτει από βιοφυσικούς περιορισμούς —η περιφέρεια αντιστέκεται διαφορετικά από το εσωτερικό— και όχι από γονίδιο· η μόνη μαθηματική λύση είναι το διπλό σαμάρι. Έπειτα περιγράφει τη σοφία του πλήθους: ο Φράνσις Γκάλτον διαπίστωσε ότι ο μέσος όρος εκατοντάδων μαντεψιών για το βάρος ενός βοδιού ήταν σχεδόν ακριβής, και στο τηλεπαιχνίδι «Ποιος θέλει να γίνει εκατομμυριούχος» το κοινό έδινε τη σωστή απάντηση στο 91% των περιπτώσεων. Σε μια πραγματική περίπτωση, πολλοί ειδικοί του ναυτικού μάντεψαν τη θέση ενός βυθισμένου υποβρυχίου και ο συνδυασμός των εκτιμήσεών τους έπεσε μέσα σε 300 γιάρδες.
Η νοημοσύνη σμήνους δείχνει κάτι πιο ισχυρό από τη σοφία του πλήθους: κανένα μυρμήγκι δεν ξέρει τη λύση του προβλήματος του πλανόδιου πωλητή, αλλά το σύστημα τη βρίσκει. Ο Σαπόλσκι εξηγεί πώς εικονικά μυρμήγκια με δύο κανόνες —όσο μεγαλύτερη η διαδρομή τόσο πιο αραιή η φερομόνη, και αν συναντήσεις ίχνος το ενισχύεις— λύνουν προβλήματα βελτιστοποίησης. Οι τηλεπικοινωνιακές εταιρείες χρησιμοποιούν τέτοιους αλγορίθμους για να βρουν τη φθηνότερη καλωδίωση. Αντίστοιχα, οι μέλισσες που βρήκαν καλύτερη πηγή τροφής χορεύουν περισσότερο, αυξάνοντας την πιθανότητα να τις συναντήσουν τυχαία άλλες μέλισσες, μέχρι το σμήνος να συγκλίνει στη βέλτιστη επιλογή φωλιάς.
Οι κανόνες έλξης και απώθησης παράγουν επίσης πολύπλοκες δομές. Σε προσομοιώσεις πολεοδομίας, κανόνες όπως «μια αγορά έλκει ένα καφέ, αλλά ένα καφέ απωθεί άλλο καφέ» δημιουργούν εμπορικές συνοικίες παρόμοιες με εκείνες των καλύτερων πολεοδόμων. Νευρώνες σε τρυβλίο, με απλούς κανόνες έλξης και απώθησης, σχηματίζουν συστάδες κυτταρικών σωμάτων και προεκτάσεις που μοιάζουν με πόλη. Μια μελέτη συνέκρινε αποικίες μυρμηγκιών με το μετρό του Τόκιο και βρήκε παρόμοιες λύσεις, με τα μυρμήγκια να πετυχαίνουν πιο βέλτιστη κατανομή. Ο Σαπόλσκι συνδέει την ίδια λογική με το πείραμα των Γιούρεϊ και Μίλερ για την προέλευση αμινοξέων από απλά μόρια, και με παιχνίδια μαγνητών που σχηματίζουν πυραμίδες αν ριχτούν αρκετές φορές.
Ο Σαπόλσκι περιγράφει κατανομές νόμου δύναμης που επαναλαμβάνονται σε εντελώς διαφορετικά συστήματα: σεισμοί, αποστάσεις τηλεφωνημάτων, μετακινήσεις δολαρίων, σύνδεσμοι ιστοσελίδων, μηνύματα email, ακόμη και οι βαθμοί διαχωρισμού του Κέβιν Μπέικον. Το κοινό μοτίβο είναι ότι πολλά στοιχεία έχουν λίγες τοπικές συνδέσεις και λίγα έχουν πολύ μακρινές. Αυτό είναι βέλτιστο για δίκτυα: επιτρέπει σταθερές τοπικές αλληλεπιδράσεις αλλά και περιστασιακή επικοινωνία με απομακρυσμένα σημεία. Ο εγκεφαλικός φλοιός ακολουθεί τέτοια κατανομή. Στον αυτισμό η κατανομή γίνεται πιο απότομη: περισσότερες τοπικές, λιγότερες μακρινές συνδέσεις, με αποτέλεσμα απομονωμένα λειτουργικά «νησιά» και λιγότερη ολοκλήρωση. Το μεσολόβιο είναι λεπτότερο στους άνδρες από ό,τι στις γυναίκες και ακόμη λεπτότερο στον αυτισμό.
Η εκ των κάτω προς τα άνω ποιοτική αξιολόγηση αντικαθιστά τους ειδικούς. Ο Σαπόλσκι χρησιμοποιεί τη Βικιπαίδεια ως παράδειγμα: δεν υπάρχουν «γκριζογένηδες σοφοί» που γράφουν από πάνω προς τα κάτω, αλλά ένα αυτοδιορθούμενο σύστημα πολλών χρηστών. Μελέτη του Nature είχε δείξει ότι η ακρίβεια της Βικιπαίδειας στις θετικές επιστήμες πλησίαζε εκείνη της Εγκυκλοπαίδειας Μπριτάνικα. Ωστόσο, τέτοια συστήματα τείνουν προς τη συμμόρφωση και δυσκολεύονται να εντοπίσουν ακραίες, αμφιλεγόμενες επιλογές. Η λύση είναι να εντοπίζονται ταινίες ή έργα που διχάζουν έντονα, γιατί εκεί κρύβεται το ενδιαφέρον.
Ο Σαπόλσκι καταλήγει ότι η ποσότητα δημιουργεί ποιότητα. Αναφέρει τον Γκάρι Κασπάροφ, που μετά την ήττα του από τον υπολογιστή Deep Blue είπε ότι «με αρκετή ποσότητα επινοείς ποιότητα». Οι άνθρωποι και οι χιμπατζήδες μοιράζονται περίπου το 98% του DNA, και οι διαφορές στα γονίδια του εγκεφάλου αφορούν κυρίως γονίδια κυτταρικής διαίρεσης: περισσότεροι γύροι διαίρεσης δίνουν περισσότερους νευρώνες, όχι διαφορετικούς τύπους νευρώνων. Τα θέματα της ανάδυσης είναι η ποσότητα, η απλότητα των συστατικών, ο ρόλος της τυχαιότητας, οι βαθμίδες πληροφορίας, οι τοπικές αλληλεπιδράσεις και οι γενικοί παίκτες έναντι των ειδικών.
Το τελευταίο σημείο του Σαπόλσκι είναι φιλοσοφικό: αν δεν χρειαζόμαστε σχέδια εκ των άνω προς τα κάτω, δεν χρειαζόμαστε και κάποιον που τα φτιάχνει. Τα αναδυόμενα συστήματα δείχνουν ότι η πολυπλοκότητα μπορεί να προκύψει χωρίς συντάκτη ή κεντρικό σχεδιαστή. Προβλέπει μάλιστα ότι μέσα στη ζωή μας θα δούμε επαναστάσεις όπου οι άνθρωποι δεν θα βγουν από τα σαλόνια τους αλλά θα οργανωθούν αναδυόμενα μέσω διαδικτύου. Η οπτική αυτή, λέει, αλλάζει τον τρόπο που καταλαβαίνουμε τον εγκέφαλο, την κοινωνία και τη θέση μας στον κόσμο.
Σχόλια