برآمدگی: قانون اسرارآمیز حیات
The bulge: the mysterious law of life
ما انسان‌ها توی محله‌هامون زندگی می‌کنیم.
We humans live in our neighborhoods.
محله، به مجموعه‌ای از خونه گفته میشه که
A neighborhood is composed of houses
موجودات پیچیده‌ای توش زندگی می‌کنن:
where complex beings live:
ما و نزدیکانمون.
Us and our relatives.
شهرها با وجود یکپارچگی که دارن
Although being homogenous
از محله‌های جورواجور و با ویژگی‌های متفاوت ساخته شدن
Cities consist of many different neighborhoods with different qualities.
و این محله‌ها یه جورایی هر کدوم هویت خودشون رو دارن.
And these neighborhoods somehow have their own characteristics.
اما کی شهرها رو درست می‌کنه؟
But who builds the cities?
سیاست‌مدارها؟
Politicians?
یا معمارها و شهرسازها؟
Architects or urban planners?
در واقع هیچ‌کدوم.
In fact, none of them.
«محله‌ها رو هم ساکنینش می‌سازن و هم هیچکس».
“Cities are built by their residents, and nobody.”
امروز می‌خوام در مورد یه پدیده‌ی خیلی ساده
Today, I want to talk about a very simple,
و خیلی پیچیده حرف بزنم.
though very complex, phenomenon.
پدیده‌ای که با وجود حضورش در همه‌جا
A phenomenon that is less-discussed
کمتر در موردش صحبت شده.
despite existing everywhere.
ولی بذارین برای شروع، یه چند تا مثال بزنم.
But let me give some examples before I begin.
توی سال ۲۰۰۰، یه دانشمند ژاپنی
In the year 2000, a Japanese scientist
به نام توشیوکی ناکاگاکی اعلام کرد
named Toshiyuki Nakagaki announced
که تونسته به یه جور کپک یاد بده
hat he had trained a kind of mold
چطور برای پیدا کردن غذا، تودرتوهای
to find its way through a complex maze
سخت رو حل کنه و به غذا برسه.
in search for food.
این موجودی که می‌بینین، کپک لجن هست.
You are looking at a Slime Mold.
این کپک توی چرخه‌ی حیات بیشتر به خانواده‌ی
In the scheme of lifeforms, this mold is more close to
قارچ‌ها نزدیکه تا ما انسان‌ها.
fungus than to us humans.
بذارین یادآوری کنم که کپک‌ها چیزی به نام
Let me remind you that fungus have no brain.
مغز ندارن. اونا اصلن اندامی ندارن.
They don’t have any organs whatsoever.
کپک لجن یه تک سلولیه،
Slime Mold is a single-celled organism
یعنی کل بدنش یک دونه سلول هست که
meaning it only consists of a single cell
با سلول‌های هم‌شکل خودش ترکیب میشه
that allows the mold to move
و به این شکل می‌تونه حرکت کنه.
by merging together.
ویدیویی که می‌بینین، با سرعت خیلی بالا
ضبط شده و نشون می‌ده این کپک چطور
This time-lapse video shows
با هوشمندی خاصی راهش رو از میون یه
how the mold finds its way through
تودرتوی پیچیده طی می‌کنه تا به غذای محبوبش
a complex maze in an efficient manner to reach its favorite food,
که فرنی جو هست برسه.
porridge oats.
جالبه بدونین این کپک موقع حرکت توی این تودرتو
The interesting thing about the slime mold is that it always chooses the best
همیشه بهترین و کوتاه‌ترین مسیر رو انتخاب می‌کنه،
and shortest route through the maze despite
اونم بدون این که مغزی داشته باشه که بهش دستور بده.
having no brain to make sense of the obstacles.
اما چطور ممکنه یه موجود به این سادگی
But how can an amoeba-like creature
که نوعی آمیب محسوب میشه این‌قدر هوشمند باشه؟
be so intelligent?
بیاین برگردیم به محله‌هامون.
Let’s get back to our neighborhoods.
یه شهر از مجموع محله‌ها تشکیل میشه.
Cities are built up of neighborhoods.
اما چه کسی تصمیم می‌گیره که توی یه شهر
But who decides that, for example,
مثلن لزبین‌ها و ترنس‌جندرها توی یه محله
LGBT people live in one specific
ساکن بشن
neighborhood,
اقلیت‌های قومی توی یه محله‌ی دیگه
ethnic minorities live in another,
و مغازه‌های لوازم آرایشی همه کنار هم و توی یه منطقه‌ی دیگه؟
and cosmetic shops get concentrated in another region?
یه دسته پرنده‌ی مهاجر رو در نظر بگیرین.
Imagine a group of migrating birds.
این پرنده‌ها هم مثل کپک لجن رهبر ندارن و
Just like the slime mold, these birds don’t have a leader and
مهم نیست که کدومشون موقع پرواز دست‌جمعی
it doesn’t matter which one flies
جلوی گروه حرکت کنه.
in front of the group.
هر کدوم از این پرنده‌ها فقط از یه سری قانون ساده پیروی می‌کنه
Each one of these birds only obeys a certain but limited number of rules
اما چیزی که گروه شکل می‌ده، پیچیده و
yet the group behavior is complex
خارق‌العاده‌س و نمی‌شه این رفتار رو با بررسی
and extraordinary and one can’t simply predict it
رفتار هر کدوم از پرنده‌ها به صورت تکی
looking at any single one of the birds.
مطالعه کرد. وجه مشترک همه‌ی اینا
The common ground of all I have said
پدیده‌ای هست که بهش می‌گن برآمدگی
is a phenomenon called
یا emergence.
Emergence.
بر اساس این پدیده‌ی عجیب، جمع،
According to this mysterious phenomenon, a group
ویژگی‌هایی داره که اجزای اون جمع به صورت تکی ندارن.
has more abilities than the sum of those creating it.
پدیده‌ی برآمده، یه جور نظم سطح بالا
An emergent phenomenon is one of high order
هست که به خاطر وجود اجزای
and is created of simple components.
نسبتاً ساده به وجود میاد.
تک‌سلولی‌های کپک لجن آگاهی ندارن،
The single-celled organisms of the slime mold have no consciousness.
اما به طرز عجیبی وقتی کنار هم
قرار می‌گیرن و تعدادشون زیاد میشه،
But weirdly, when they are attracted together
هوشمند یا به اصطلاح برآمده می‌شن و می‌تونن
and become many, they become intelligent, that is, emergent, and can
کوتاه‌ترین مسیر رو برای گیر آوردن غذا پیدا کنن.
find the shortest way to the food.
شهر هم یه پدیده‌ی برآمده هست.
A city, then, has something
شهر چیزی داره که اجزای تشکیل‌دهنده‌ش
that its components
یعنی خونه‌ها و افراد ساکنش ندارن.
namely individual homes and their residents, lack.
کلنی مورچه‌ها یه شهر تمام‌عیار
Ant colonies are really big cities,
یا بهتره بگم یه کشور بزرگه.
like huge nations.
توی بعضی از کلنی‌ها هزاران
Thousands but
یا حتی میلیون‌ها مورچه زندگی می‌کنه.
millions of ants live in some colonies.
اگه به دقت به کلنی مورچه‌ها نگاه کنین
If you look closely into the colony
می‌بینین که به شدت منظم و پیچیده هست.
you see that it’s extremely disciplined and complex.
کلنی از مقدار دقیق غذایی که ذخیره کرده اطلاع داره،
The colony has an account of the exact amount of food it’s saved
از مقدار غذایی که توی محیط اطراف وجود داره مطلعه
while being aware of the number of food sources around it
و حتی می‌دونه چند تا کلنی دیگه در اطرافش وجود داره.
and even knows how many other colonies there are around it.
در یه فاصله‌ی دقیق از کلنی
Their cemetery is located
قبرستون مورچه‌ها قرار داره که وقتی مورچه‌ای می‌میره،
a certain distance from the colony, where dead ants
یه سری مورچه‌ی دیگه به صورت خودکار وظیفه‌ی کفن و دفنش رو به عهده می‌گیرن.
are carried by other ants who automatically take the task of working at its funeral.
یه مرکز دفن زباله هم وجود داره که در دورترین
Waste collection is located at a distance equal to
فاصله از کلنی و قبرستون قرار داره
both the cemetery and the colony
و یه سری مورچه به صورت خیلی هوشمندانه‌ای
and some ants are collecting waste 24 hours a day
شبانه‌روز به کار دفن زباله مشغولن.
in an efficient way.
تمام این وظایف توی کلنی تعریف شده هست اما
All these tasks are defined in the colony, but
جالب اینه که بدونین زبون مورچه‌ها
the interesting thing to know is that the ants’ language
حداکثر ۱۰ تا ۲۰ تا علامت بیشتر نداره.
has no more than 10 to 20 signs.
پس چطوری می‌تونن این کلنی به این بزرگی رو مدیریت کنن؟
So how do they manage to handle their huge colony?
دانشمندا تا مدت‌ها فکر می‌کردن
For a long time scientists believed
این ملکه‌ی مورچه‌ها هست که مسئول تنظیم رفتارها
the ants' queen was in charge of managing the behavior
و مدیریت مورچه‌های کارگره،
of the worker ants
اما خیلی زود مشخص شد که ملکه فقط و فقط
but soon it became clear that the queen had only
یه وظیفه داره: تولید مثل.
one responsibility: reproduction.
و ملکه‌ی مورچه‌ها فقط مورچه‌ی ماده به دنیا میاره.
And the queen only gives birth to female ants.
الآن برامون مشخصه که برای یه مورچه
Now we know that it’s absolutely impossible
مطلقاً امکان نداره که بتونه کلیت کلنیش رو ببینه و درک کنه.
for a single ant to perceive and recognize its colony as a whole.
اصلن شعورش رو نداره که بخواد این کارو بکنه.
کلنی مورچه‌ها با این که چیزی نیست جز
Although the ant colony is nothing but
مجموع مورچه‌هایی که تشکیلش می‌دن،
the sum of its members,
اما یه پیچیدگی و نظم خیلی بالایی داره.
it has an elevated complexity and order.
اصطلاحاً می‌گن کلنی مورچه‌ها و رفتار
The ant colony and the behavior
کپک لجن یه پدیده‌ی برآمده هست.
of the slime mold are emergent.
کلنی مورچه‌ها انقدر همه‌ی کارها رو دقیق و
The ant colony is so accurate in performing its tasks that
بهینه انجام می‌ده که دانشمندا بر اساسش یه سری
scientists have invented computer models
مدل کامپیوتری ساختن که با بررسی
to optimize methods in
کلنی مورچه‌ها بتونه به بهترین و بهینه‌ترین
solving mathematical equations
جواب معادلات ریاضی برسه.
that imitate their behavior.
ما قبلن در مورد این مسأله توی ویدیوی «سلول‌های
We had previously talked about a different
ناآگاه چطور هوشمند می‌شوند» حرف زدیم،
angle of this in “How Do Non-Conscious Cells Become Conscious.”
البته با زاویه‌ی دیگه‌ای.
جالبه بدونین در مورد پدیده‌ی برآمدگی،
It’s good to know that emergence
هم توی علوم طبیعی و هم توی علوم انسانی بحث‌های زیادی شده
is much debated both in natural sciences and human sciences
و یکی از معدود پدیده‌هایی هست که میشه
and is one of the few topics
هم توی طبیعت مشاهده‌ش کرد
that are relevant in
و هم توی رفتار یه جماعت انسانی.
both realms.
همینطور قبلن توی ویدیوی «بازی زندگی کانوی»
Also in “Convey’s Game of Life"
به یه پدیده‌ی برآمده پرداخته بودیم.
we had discussed another emergent matter.
این بازی، یه بازی کامپیوتری قدیمی هست
In this old game
که با استفاده از چند تا قانون ساده
orderly societies and complex behavior
اجتماعات منظم و رفتارهای پیچیده‌ای رو از خودش نشون می‌ده.
emerge from the simple rules of the game.
اجتماعاتی که به هیچ عنوان نه از اجزای
The composition of societies isn’t merely
تشکیل‌دهنده‌ش و نه از قوانین ساده‌ی بازی برنمیان،
due to their individual components, nor to the simple rules governing them
بلکه حاصل کنش و واکنش اجزا
but rather to the feedback the components get
با محیطشون هستن.
from the surrounding environment.
یه شهر هم چیزی بیشتر از مجموع ساکنینش هست.
Cities are more than their components as well.
شهر، چیزی شبیه یه موجود زنده هست که
A city seems like a living thing
می‌تونه خودش رو تطبیق بده و در زمان‌هایی تغییر بده.
that can adopt itself to the environment and change itself in times.
حافظه‌ی انسان محدوده اما
Human's memory is limited
حافظه‌ی جمعی محدودیت کمتری داره.
but the collective memory has less limitations.
شهر مجموع ذهن ساکنینش هست
Cities are the sum of the mind of its residents
و میشه گفت خودش خودش رو مدیریت و سازماندهی می‌کنه.
And we can say they self-organize.
ساخته شدن شهرهایی مثل فلورانس، استانبول و منهتن
The founding of cities such as Florence, Istanbul, and Manhattan
بیشتر نشونه‌ی رفتار جمعی انسان‌ها بوده،
was more due to the behavior of the crowd
نه شهرسازهای باهوش.
rather than smart urban planners.
این شهرها از پایین به بالا ساخته شده
These cities are built from bottom to top
یعنی اعضای کوچیکش اونو ساختن و هیچ رهبر یا
مدیری توی ساخت، توسعه و
meaning their small components built them and no manager or
تغییرشون در طی قرن‌ها دخالت نداشته.
leader had a part in their construction, development, and change.
خوب قبل از این که مسأله رو یه کم بازتر کنم
So let me wrap up a bit
بذارین یه جمع‌بندی بکنم:
before going on:
ما تا این‌جا می‌دونیم که یه پدیده‌ای وجود داره به نام برآمدگی،
We know there is this phenomenon called emergence
اما نمی‌دونیم که چرا این پدیده وجود داره.
yet we don’t know why it exists
همون‌طور که نمی‌دونیم چرا جاذبه وجود داره، یا
as we don’t know why the gravity exists or
چرا آگاهی خودمون وجود داره.
why our own self-consciousness exists.
اما توی موارد زیادی می‌دونیم که برآمدگی چطوری
But in many instances, we know how emergence
کار می‌کنه. مثلن می‌دونیم که مورچه‌ها توی
works. For example, we know how ants
کلنی چطور با هم ارتباط برقرار می‌کنن اما
communicate within their colonies, but
نمی‌دونیم دقیقن چرا رفتار یه مورچه توی کلنی
we don’t know why the behavior of a single ant
با رفتار یه مورچه‌ی تنها انقدر فرق داره.
is so different from its behavior in society.
از اون جالب‌تر اینه که خود ما تونستیم از
More interesting is that we have
قواعد برآمدگی برای ساخت سیستم‌های هوشمند
used emergence in creating intelligent
استفاده کنیم.
systems of our own.
نمی‌دونم سن چند نفرتون به SimCity قد می‌ده.
I don’t know how many of you can remember SimCity.
توی این بازی کامپیوتری،
In this computer game
بازیکن یه شهر رو با استفاده از اجزای اون شهر
the player builds a city with some components
و چندین قانون و الگوریتم ساده می‌سازه.
as well as some simple rules and algorithms.
SimCity دیگه مثل کلنی مورچه‌ها یه سیستم
SimCity is not another down-to-top
پایین به بالا نیست، بلکه از بالا به پایین ساخته میشه.
system (as in ant colonies). It is built from top to down.
یعنی یه نفر برنامه‌ش رو نوشته
It means someone has programmed it
و یه انسان دیگه هم داره مدیریتش می‌کنه.
and another person is managing it.
اما هنوز توی جاهای زیادی برآمده هست.
Yet in many places, it seems emergent.
اتفاقاتی که توی SimCity میفته،
Incidents in SimCity are
گاهی خیلی عجیبه و گاهی هم دقیقن شبیه شهرهای ماست!
sometimes weird. They sometimes resemble our own communities.
قانون برآمدگی به ما اجازه داده شبیه‌سازی‌های
Emergence lets us create powerful
کامپیوتری قدرتمندی انجام بدیم و
simulations and and has a key role
توی برنامه‌نویسی هوش مصنوعی خیلی کاربرد داره.
in programming artificial intelligence.
توی بازی‌های کامپیوتری مثل بازی زندگی
In computer programs such as Game of Life
و برنامه‌های هوش مصنوعی، حتی خود برنامه‌نویس
and AI applications, even the programmer
هم نمی‌دونه این شکل‌ها و الگوهای پیچیده‌ای
doesn’t know why and how he gets
که از برنامه بیرون میاد دقیقاً چرا و چطوری شکل می‌گیره.
complex formations as result.
برنامه‌نویس فقط یه سری قوانین ساده
The programmer only gives its system some
به برنامه‌ش می‌ده و از برنامه‌ش می‌خواد برای رشد
simple rules and demands his system to create
خودش و حل مسأله‌های پیچیده
new algorithms to develop itself
الگوهای جدیدی خلق کنه.
and solve complex equations.
رابرت ساپولسکی، جراح اعصاب
Robert Sapolsky, neurosurgeon
و استاد دانشگاه استنفورد توی کلاسای
and biology professor at Stanford University points
درسش به موارد جالب دیگه‌ای هم اشاره می‌کنه.
to other interesting stories in his classes.
اون می‌گه مولکول‌ها معمولن باردار هستن.
According to him, molecules are usually charged.
یا بار مثبت دارن یا بار منفی.
Their charge is either positive or negative
و یکی از روشایی که مولکولا با هم رابطه برقرار می‌کنن
One of the reasons molecules interact
به دلیل همین باردار بودنشونه. چند وقت پیش
is because they have different charges. A while ago
یه سری محقق اومدن یه سری مولکول ساخته شده
some researchers put some
از کربن رو گذاشتن توی یه ظرف آزمایشگاه
carbon-based molecules in a lab container
و به ظرفشون الکتریسیته وصل کردن.
that exposed them to electricity.
اتفاقی که افتاد این بود: از اون مولکول‌های
What happened was that
ساده‌ی آلی، آمینو اسیدها به وجود اومدن.
amino acids emerged from those simple molecules.
آمینواسیدها همون‌طور که می‌دونیم
As we know, amino acids
یکی از بنیان‌های اصلی حیات هستن.
are the building blocks of life.
پس ممکنه حیات هم با استفاده از چند تا قانون
So it is possible that life also emerged from
ساده شکل گرفته باشه.
some simple rules.
این موضوع هنوز توی بیولوژی خیلی خیلی بحث‌برانگیز هست.
This is still a very controversial notion in biology
اما بیاین یه نمونه‌ی دیگه رو در نظر بگیریم.
But let’s look at another instance:
خودآگاهی ما.
Our consciousness.
هنوز هیچکس نمی‌دونه خودآگاهی ما و هوشیاریمون چطوری شکل می‌گیره.
No one yet knows how our consciousness and awareness is formed.
ما فقط می‌دونیم که این خودآگاهی، هوشمندی و برداشت ما از خودمون
We just know this self-awareness and intelligence
توی مغزمون شکل می‌گیره اما هیچکس تا الآن نفهمیده چطوری.
gets shaped in our brain, but no one figured out how.
ما توی مغزمون میلیاردها نورون یا عصب داریم که
We have billions of neurons in our brain
از چند تا قانون ساده پیروی می‌کنن.
all of which work with simple rules.
یکی از این قانون‌ها اینه که وقتی یه سیگنالی از
One of these rules is to just hand over the signal
یه عصب دیگه گرفتن، اون رو به فلان عصب مخابره
received from another neuron to the next one
می‌کنن و همین. ساپولسکی معتقده
and that’s it! Sapolsky believes
خودآگاهی ما هم به همین شکل ایجاد میشه.
our consciousness is created in a similar way.
میلیاردها عصب که کارایی هر کدومشون خیلی خیلی
Billions of neurons with very simple
ساده هست، در کنار هم به زندگی مشغولن
tasks live together and
و جامعه‌ی این نورون‌ها
their community gives
منجر به برآمدن چیزی میشه که
rise to something that
قبلن وجود نداشت و هیچ کدوم از نورون‌ها هم
was not there before and no single neuron
از اون اطلاعی نداره.
is conscious of it.
هوش. آگاهی. خودخواهی،
Intelligence. Consciousness. Selfishness.
سمفونی، هنرهای زیبا.
Symphony. Fine arts.
بیاین یه مقایسه بین انسان و شامپانزه
et’s do a comparison between humans and chimpanzees,
که نزدیک‌ترین هم‌خانواده‌ی ما هست انجام بدیم.
our closest cousins.
ما انسان‌ها حدوداً ۱۰۰۰ تا ژن
We have some 1000 olfactory genes
گیرنده‌ی بویایی کمتر از شامپانزه‌ها داریم.
fewer than chimps.
اما اگه ژن‌های انسان و شامپانزه‌ها رو با هم مقایسه کنیم،
If we compare the genes of humans and chimps
می‌بینیم که این ۱۰۰۰ تا ژن بویایی
we see these 1000 genes
فقط نیمی از تفاوت بین ما و شامپانزه‌ها رو تشکیل می‌ده.
are among half of the difference between the two species.
نصف دیگه‌ی تفاوتای ما و شامپانزه
The rest half
فرقمون توی ریخت‌شناسی، رشد استخوانی،
relate to genes related to morphology, bone development,
رشد مو، تولیدمثل و این چیزا هست.
hair development, reproduction and such.
این‌جا یه سؤال جالب مطرح میشه:
We encounter an interesting question here:
پس کدوم ژن‌ها توی انسان هست که باعث ایجاد
Which genes actually create humans’ brains
شدن مغز ما میشه و تفاوت واقعی
and represent the real difference
بین ما و میمون‌ها رو شکل می‌ده؟
between the two species?
جواب اینه که تفاوت ژن‌های مغز ما و شامپانزه
The answer is that we don’t have
اصلن زیاد نیست، ژنتیک مغز ما و شامپانزه
many different genes. The genetics of our brain and chimp’s brain
تقریباً یکی هست.
is almost the same.
قضیه این که کیفیت عصب‌های ما و شامپانزه‌ها یکی هست،
The thing is the quality of neurons in humans and chimps is the same
اما مسأله ی مهم
The key matter is the
کمیت و تعداد این عصب‌ها هست.
quantity and the number of these neurons.
اگر یه عالمه عصب داشته باشیم، طبق ویژگی
If we have a bunch of neurons, like
بر آمدگی می‌تونیم بگیم شاید خودآگاهی ما
like an emergent system, we can say our consciousness
از مجموع این عصب‌های ناآگاه ایجاد میشه
is created as the sum of all these neurons
و هیچ جایی از مغز ما در مورد هیچ چیزی
working together and no region in the brain
آگاه نیست، بلکه کلیت مغز ما هست که
is conscious about us or anything else, but the brain
در مورد ما آگاهی داره.
as a whole is conscious.
بذارین بحث رو با یه داستان معروف تموم کنم.
Let me end with a famous story.
توی سال ۱۹۹۶
In 1996
گری کاسپاروف قهرمان شطرنج جهان
Garry Kasparov played against
با ربات دیپ بلو ساخت شرکت آی‌بی‌ام
IBM’s Deep Blue.
مسابقه داد.
توی اون مسابقه، کاسپاروف ۳ به ۲ هوش مصنوعی رو شکست داد.
He defeated the machine 3 - 2 in that match.
سال بعد دوباره کاسپاروف با دیپ بلو مسابقه داد.
A year later, he again played against Deep Blue.
این بار اما شکست خورد و بعد از این شکست
This time he was defeated and
برای مدت ها افسردگی داشت.
lived with depression for a while after.
دست‌اندرکارایی که اون بازی رو دیده بودن میگفتن
Those who had seen the game said
