SNAGA PČELINJE DEMOKRATIJE…

 

 

Pčele kao insekti koriste da na osnovu gnezda komuniciraju sa svojim pčelama koleginicama i kolegama, deleći sve važne informacije, a kako bi kolektivno mogle da donesu snažne odluke. No, njihovi metodi komunikacije nisu ono što bi možda očekivali.

Komunikacija ili proticanje informacija od jedne individue ka drugoj, može uzeti mnogo oblika. Mnoge životinje, kao primati, kitovi, ptice i vukovi, koriste zvuk da pričaju jedni sa drugima. Druge životinje, kao mnogi insekti, pa čak i biljke, koriste feromon ili hemikalije pomoću kojih šalju svoje poruke.

No, pčele imaju razvijenu komunikacionu metodu, koja je malo više čudna. One komuniciraju preko plesa, ili putem svoga pleas, igre (baleta). I taj njihov ples može da komunicira sa njihovim vršnjacima i vršnjakinjama govoreći im o pravcu, udaljenosti i kvalitetu hranljivog izvora, kao i lokaciji mogućeg novog mesta košnice, čak i o izvoru neke bliske opasnosti. I najviše iznenađuje, da one mogu čak da koriste svoj jezik, a kako bi održale demokratsku raspravu.

Ovaj tip kolektivnog ponašanja jeste tako moćan, a veza između pčela je tu tako duboka, da naučnici počinju da shvataju kako kolonija pčela deluje kao jedan pojedinačan organizam, a zapravo kao ljudski mozak. Učeći kako ova izvanredna stvorenja međusobno dejstvuju, može se dobiti i odgovor oko toga kako naš sopstveni um donosi odluke.

PLES PČELA

Samo oko 10% vrsta pčela jesu društvene, a medonosne pčele su zapravo takođe društvene. Zapadna medonosna pčela (“Apis mellifera”) jeste najčešća od 12 vrsti medonosnih pčela. One stvaraju veliku koloniju sa jednom plodnom kraljicom, sa mnogo nereproduktivnih ženskih pčela radilica i sa malim brojem plodnih mužjaka trutova. Pojedinačne kolonije mogu udomiti deset, od hiljadu pčela. I sve aktivnosti sprovedene od strane ovih pčela su organizovane pomoću složene (kompleksne) komunikacije koja se odvija između njenih individua.

Na početku XX stoleća, još 1900 godine naučnici su verovali da pčele mogu komunicirati o prisustvu izvora hrane u blizini, a koje se odvija putem mirisa, jer miris cveća prijanja za telo pčela i upozorava njihove vršnjake o tom prisustvu negde u blizini. Po ovoj teoriji, druge pčele mogu jednostavno tražiti i tragati u sve širem krugu, dok ne otkriju cveće sa memorisanim mirisom.

Godine 1944 profesor sa Minhenskog Univerziteta etolog Karl von Friš (1886-1982) načinio je otkriće koje je pokrenulo sledeću pretpostavku u njegovoj glavi, a otkriće koje mu je 1973 doprinelo da osvoji Nobelovu nagradu iz fiziologije i medicine. Karl von Friš primetio je, a posle posmatranja povratka pčele izviđačice, da druge pčele radilice nisu tražile cveće sa odgovarajućim mirisom svuda naokolo košnice, već samo u preciznoj blizini,  a tamo gde su tragajući za hranom pčele već bile, čak iako su te pčele bile vrlo daleko. Nekako, je tačna lokacija izvora hrane bila iskomunicirana od strane pčela. Kada je Karl von Friš posmatrao svoje pčele još bliže, otkrio je da pčele stalno mašu, da se klate, trče i okreću u krugu (tzv. ples vitlanja, gibanja) unutar košnice. Onda je shvatio da ovaj performans jeste minijaturno ponavljanje-čina pčela, nedavni let izvan košnice, koji ukazuje na lokaciju izvora hrane koji je upravo bio posećen. Karl von Friš je upravo otkrio komunikaciju putem plesa (tzv. okrugli ples). Zahvaljujući ovom plesu pčele tragačice za hranom mogle su da podele informacije oko pravca i udaljenosti  - do cveća punog nektara i polena, sa drugim članovima svoje kolonije. Njihov ples nazvan je “ples mahanja” (ili ples vitlanja, okrugli ples), a njegova glavna odlika jeste “mahajuće trčanje” kada se plesne pčele njišu čas unazad, a čas unapred, dok trče u pravoj liniji. Trajanje trčanja govori drugim pčelama koliko je udaljen resurs (tj. novo potencijalno hranilište), gde 1 sekunda jednaka jeste oko hiljadu metara (ili 1 s = 1 km). Ugao njihovog trčanja u odnosu na pravu vertikalnu liniju govori ostalim pčelama ugao spoljašnjeg puta u relaciji sa Suncem. Primera radi, ako je ples pčele šetnja od 45 stepeni na desno, a od vertikalne linije, onda je izvor hrane na 45 stepeni nadesno od pozicije Sunca. Dodatno, ples pčela takođe daje izvana nešto cvetnog nektara svojoj publici koji se kombinuje sa mirisom cveća, te još dugotrajno pčela plesačica pomaže regrutima da lociraju izvor hrane. One komuniciraju druge stvari kroz ples isto tako dobro. Primera radi, “drhtavi ples”, nastaje kad se plesačice pčele tresu čas napred, a čas nazad, i u stranu, govoreći drugim pčelama da  tragači za hranom mogu doneti tako mnogo nektara nazad u košnicu, tako da još više pčela treba da sve to obradi i pretvori u med.

Ali, nije svaki pčelinji razgovor oko izvora hrane, i nije svaki deo komunikacije samo jednosmerna ulica, niti jedna pčela komunicira nešto ostalima. Pčele mogu da koriste ovaj isti komunikacijski metod, a kako bi raspravile opcije vezane za budućnost svoje košnice, i onda donesu odluku demokratski – što je tip kolektivnog ponašanja vrlo retko viđen u životinjskom carstvu.

DEMOKRATSKA DEBATA

U kasno proleće i u rano leto, kolonija medonosnih pčela postane prenaseljena. I sad su neke pčele u svom traženju novog šupljeg gnezda. Kad se ovo dogodi, vreme je da neke pčele nađu novi dom. Tako 1/3 pčela radilica ostane tu gde jeste, u pozadini svoje nove kraljice. Dok 2/3 pčela radilica zajedno sa prvobitnom originalnom kraljicom počinje svoju potragu za novim mestom gnezda. Potraga počinje sa izdvojenim rojem, koje se okupi na nekom privremenom mestu, na nekoj grani ili u grmlju izvan košnice. Odavde kreće pčela izviđač i ide naokolo tražeći pogodno mesto za gnezdo, a što može biti izdubljeno drvo, ili napušteni dimnjak, ili kućica za ptice. Pčele traže mesto gde će biti zaštićene od vremenskih neprilika, predatora, a dovoljno veliko mesto za njihovu novu košnicu. Veličina gnezda je najvažnija, jer bilo koja kolonija koja bi zauzela udubljenje i šupljinu od 10 litara ili čak i manje od toga, ne bi mogla tu da ima dovoljno prostora da skladišti sav med napravljen tokom zime.

Jedna pčela nađe odgovarajuću lokaciju, i onda se vrati grupi svojih pčela, i počne svoj ples mahanja, govoreći tako drugim pčelama gde je potencijalno mesto gnezda. Druge pčele zatim idu da sve to provere lično. Ako se ovim regrutima mesto dopadne, i ako se one vrate, onda i one naprave istu vrstu plesa, u istom pravcu. Ali, nije uvek jasno koje potencijalno gnezdo jeste najbolji izbor. Kad se ovo dogodi nastane energična debata.

Evo primera kako ova debata uobičajeno teče, a uzeta je iz prvih studija o pčelama koje su vođene tokom 1951 godine:

Prvog dana dve pčele izviđačice gnezda identifikovane su i označene. Jedna pčela prijavi mesto gnezda kandidata i kaže da se ono nalazi na hiljadu i po metara severno, dok druga pčela prijavi drugo mesto govoreći da se ono nalazi na 300 metara jugoistočno. Sledećeg, a drugog dana, čak 11 pčela plesačica je identifikovano.Tri plesačice podržavaju ono mesto od hiljadu i po metara severno, a samo dve plesačice podržavaju mesto 300 metara jugoistočno, dok 6 drugih plesačica govori o novom mestu. Trećeg narednog dana padala je kiša, i samo su 2 nove plesačice prijavile svoje lokacije, jedna da podržava mesto na severu, a druga je prijavila novo mesto 400 metara na jugozapad. Sledećeg četvrtog dana mnogo novih mesta je prijavljeno, ali je zanimljivo i to, da mesto na severu više nije bilo podržano, a možda samo zato što je kiša negde procurila u šupljinu pokazujući da to nije tako dobar kandidat uopšte. Tokom nekoliko sledećih dana mnoga mesta su istražena i prijavljenja, ali interesantno je za većinu njih, da su čak izbledela. Samo jedno mesto locirano 300 metara na jugoistoku zadržalo je interesovanje pčela sve vreme. U podne četvrtog dana pčelinji ples podržao je jugoistočno mesto koje je postalo totalno dominantno, od strane 61 pčele plesačice, a samo dve pčele su se još držale izvan za neko drugo mesto. Sledećeg petog jutra odluka je postignuta jednoglasno. Roj se pokrenuo na svoj selidbeni let, leteći tako 300 metara na jugoistok, i zauzeli su novo stanište u zidu jedne napuštene zgrade.

Analizirjaući pčelinju debate, ključne karakteristike pčelinjih odluka načinjene su procesom koji je postao kristalno jasan. Debata je prvo počela sa informacijom faze okupljanja, gde su na sto za diskusiju pčele stavljale svoje mnoge alternative. Debata je potom napredovala sa učešćem svih ili gotovo svih pčela, braneći samo jedno mesto, i ukazujući da je koncenzus već postignut. Tokom svega ovoga, proces je visoko distribuiran, i imao je sva obeležja demokratskog procesa. Ples koji pčele izvode bio je kompleksan (dakle složen) i ukazivao je na mnoge kongitivne sposobnosti. Pčele su imale da zapamte lokaciju izvora ili mesto gnezda, isto dobro kao što pamte i lokaciju Sunca, i da prevedu te informacije u vidu karakterističnog plesa. Pčele u publici zatim su trebale da pročitaju ovo ponašanje i da sve to prevedu u pravac koji će zatim uslediti. Ovo se upoređuje sa koordinatama odluke da lete u istom smeru, u isto vreme, podržavajući ideju da pčelinji roj deluje kao jedan organizam, i to superorganizam.

Nedavno su naučnici shvatili da je ovo čak mnogo dublje. Način rada pčela kada rade zajedno isti je kao i pojedinačni neuroni u ljudskom mozgu koji takođe rade zajedno. Proučavajući ponašanje pčela, možemo doći do dubljeg uvida u naš sopstveni ljudski um.

KOLEKTIVNA INTELIGENCIJA

Fizički zakoni objašnjavaju vezu između stvarnog sveta stimulanasa i percepcije ovih stimulanasa. Mozak mnogih organizama sledi ove zakone, čak prilično jednostavno.

Veberov zakon govori o stanju promena stimulansa bića, a upravo je primetan kao konstantan odnos originalnog stimulansa. Primera radi, možeš uzeti 4 funte težine, pre nego primetiš da je tvoj ranac postao teži, ako je već bio pretovaren sa teškim knjigama.

Hikov zakon kaže kako mozak jeste spor da načini odluku, ali samo kada je broj alternativnih opcija povećan.

Pjeronov zakon kaže da mozak brže donese odluku kad su opcije odlučivanja visokog kvaliteta.

Ovi zakoni pomažu i odnose se na percepcije mozga stvarnosti idući do stvarne realnosti, i važni su kad donosimo odluke. Mnogi organizmi pridržavaju se ovih zakona, čak i jednostavne životinje kao što su ribe ili insekti. Ribe, primera radi, mogu da se razlikuju između ogromnih jata riba i malih, opredeljujući se za pridruživanje većim ribama, ali samo toliko dugo dok veličina njihove različitosti ne bude previše dovoljna za njih da bi bile prepoznate.

Da li ovi zakoni samo objašnjavaju pojedinačan mozak i ponašanje? Mogu li ovi zakoni takođe biti primenjeni u unutrašnjosti kolonije pčela kao jedan jedinstven, tzv. super organizam?

Godine 2018 naučnici su počeli da dobijaju odgovore. Oni su analizirali koliko brzo kolonija donese odluku između mesta i varirajućih kvaliteta i uporedili su podatke sa nekoliko psihofizičkih zakona da bi videli koliko dobro zakona se pridržavaju. Ispada da kolonija pčela sledi zakon veoma blisko. Prate Veberov zakon i pčele su u stanju da izaberu viši kvalitet mesta za gnezdo, čak i viši kvalitet, kao što je i veća veličina gnezda, a kad premaši minimum primetne razlike. Naučnici su takođe našli da kolonija pčela brže donosi odluku kada se nađe između dva visoko-kvalitetna gnezda–mesta, a u poređenju sa dva nisko-kvalitetna gnezda-mesta. Kolonija medonosnih pčela se pridržava istog zakona kao kad mozak donosi kolektivne odluke. Ovi nalazi naučnika daju više podrške ideji da kolonija pčela postoji kao superorganizam, operirajući u svetu više kao pojedinci, da bi bili kompletan organizam.

I kao kod kolonije pčela, slično je i sa čitavim mozgom, gde individua pčela deluje kao pojedinačan neuron. U ljudskom mozgu odluke su načinjenje kad pojedinačni neuroni zapale talase elektrohemijskih signala. U koloniji pčela odluke se prave kad pojedinačne pčele komuniciraju svoje otkriće kroz vizuelni prikaz drugim pčelama. I ako pčele prate isti zakon kao neuroni, onda posmatranje pčela može da nas odvede daljem razumevanju našeg ljudskog uma, čak i više od toga.

Posmatranje kolonije pčela mnogo je lakše nego da pokušamo da posmatramo neurone mozga kod ljudi, a pri donošenju svojih odluka. Razumevanjem ovih paralela možemo početi da učimo kako to psihofizički zakoni rade. I sa više podataka, pčele nas mogu naučiti tome kako naša unutrašnja psihologija nastaje od svega nekoliko hemijskih akcija, a u nekoliko povezanih ćelija.

I spolja razumevajući naš um, kompjuterski naučnici su uspeli da stvore mnogo različitih algoritama, zasnovanih na pčelinjem donošenju odluka. Jedan omiljen metod donošenja odluka je “ABC algoritam” (ili Veštačka kolonija pčela). Koristi se za optimizaciju problema, kada korisnici traže najbolje moguće rešenje između nekoliko različitih opcija. U ovom modelu, za svakog kandidata rešenje je kao izvor hrane, a kvalitet te odluke jeste srodan iznosu nektara koji sadrži. To počinje sa brojem zaposlenih pčela na svakom izvoru hrane. Onda oni odlaze do susednih izvora hrane i porede iznos nektara sa prethodnim izvorom. Oni samo zapamte informaciju najboljeg izvora hrane koji nađu. Posle izvesnog broja koraka, oni dele svoje informacije sa pčelama posmatračicama i onda izaberu šta misle da je najbolji zvor hrane, a izvor koji nisu izabrale ili napustile. Ovo se nastavlja sve dok najbolji izvor hrane ili rešenje ne bude identifikovano. Ovaj algoritam koristi se da reši mnoge realne ovosvetske probleme širom različitih polja.

Primera radi, elektro inženjeri koriste ovo da determinišu optimalnu poziciju solarnih panela kada se oni nađu u delimičnoj senci, ali i vazduhoplovni inženjeri kada planiraji ponovni ulazak hipersoničnog vozila, ali i kompjuterski naučnici kada planiraju putanju robota, dokazujući pravu snagu tzv. uma pčelinje košnice.

Presk biologije i kompjuterske nauke vidljiv je na različite načine, a možemo da rešimo njime  stvarne ovosvetske probleme, sa rešenjima koje je priroda već načinila i to su osnove beskonačnosti. Algoritmi su srce ovoga, i dok oni izgledaju komplikovano, zapravo su jednostavni da zaokupe tvoju glavu oko nečega što se može ostvariti. Ako ikada budeš našao neprozirno kodiranje jezika, i stvarno želeo da naučiš kako algoritmi rade, ili čak počneš da ih sam lično praviš, treba da posetiš sledeću internet adresu - “Brilliant.org”. To će ti pomoći kako da naučiš programiranje bez iskopavanja korova kodiranih rečenica, a kroz ovaj zabavan i interaktivan izazov. Ti samo pomeraj dotične “blokove” pseudokodova i odmah ćeš dobiti nazad svoje rezultate. To je dobar način da razumeš kako kompjuterski algoritmi rade, a kad jednom to uradiš, kodiranje rečenica postaje mnogo manje zastrašujuće…

 

Izvor: “YouTube” kanal “Real Science”.

(prevod sa engleskog)