De zwerm
Zwermgedrag bij vogels is niet emergent, betoogde dr. Victor Gijsbers in zijn lezing Delen of gehelen. De volgende spreker stelt echter het tegenovergestelde. Prof. dr. Charlotte Hemelrijk houdt zich als theoretisch biologe bijna uitsluitend bezig met gedragspatronen van groepen dieren. Volgens haar kunnen we zeker spreken van emergent gedrag. Spreken de twee elkaar tegen, of is er iets anders aan de hand?
Hemelrijk definieert emergentie als het aanwezig zijn van regels in het patroon van een groep, die niet terug te vinden zijn in een individu dat daar deel van uitmaakt. Bij de vierde lezing in de reeks De zwerm geeft zij een aantal fascinerende voorbeelden van wat volgens Hemelrijks definitie emergent gedrag is.
Alle scholen dezelfde vorm
Hemelrijk begint met een opmerkelijk feit: alle scholen vissen zijn langwerpig. Ongeacht de snelheid waarmee de school zwemt, het soort vissen of het aantal soorten in een school: alle scholen vissen zijn langwerpig van vorm. Gek? Misschien niet. Als je kijkt naar het gedrag van vissen die in scholen zwemmen, dan blijkt dat er drie regels gelden. Ten eerste voelt een vis zich aangetrokken tot andere vissen die zich verder weg van hem bevinden. Ten tweede probeert de vis zich gelijk naast andere vissen te positioneren die in de buurt zijn. En tot slot doet de vis zijn best niet tegen zijn buurman te botsen. Deze regels zijn respectievelijk samen te vatten met de termen attraction, alignment en avoidance.
Stel je nu een groep van vier vissen voor die deze regels volgen. Je zult zien dat het groepje al gauw een langwerpige vorm aanneemt, omdat de twee vissen aan de zijkant naar elkaar toetrekken (attraction en alignment), waardoor de twee andere vissen uit elkaar gedreven worden (avoidance). Het groepje van vier krijgt een langwerpige vorm. Dat dezelfde regels dezelfde effecten hebben op grotere groepen is mooi te zien in de computersimulaties waar Hemelrijk mee werkt.
Overhellende vogels
Maar zouden alle zwermen dan niet langwerpig moeten zijn die dezelfde regels vormen? Voor vogels geldt immers ook attraction, aligment en avoidance. Toch zijn vogelzwermen vaak niet langwerpig. Als je in een computermodel corrigeert voor het feit dat vogels vliegen in plaats van zwemmen en dus te maken hebben met andere krachten, blijkt er nog steeds iets te ontbreken. Uit nader onderzoek bleek dat ze waren vergeten dat vogels iets overhellen als ze een bocht maken. Er is dan sprake van centrifugale kracht waarbij opwaartse kracht verloren gaat. Voeg dit element toe in het model en je ziet bewegingen die op een echte vogelzwerm lijken.
Emergentie bij apen
Interessant is dat het onderzoek naar emergentie niet alleen gaat over fysieke structuren. De vorm van de hiërarchische structuren bij verschillende soorten apen blijkt ook voorspelbaar. Sommige apensoorten hebben een verticale hiërarchie, terwijl andere soorten meer egalitair samenleven. Dit uit zich onder andere in de ruimtelijke verdeling van de apen in een groep. De heftigheid van agressie blijkt hier een bepalende factor. De structuur van de sociale hiërarchie is niet als regel terug te vinden in het gedrag van een individuele aap en is volgens Hemelrijk dus emergent.
Verschillende definities
Wat is nu emergentie? Gijsbers definieert het als een eigenschap die niet te reduceren is tot de optelsom der delen. Hemelrijk hanteert duidelijk een andere definitie. Volgens Gijsbers vertonen vogelzwermen geen emergent gedrag, volgens Hemelrijk wel. Hieruit blijkt dat het in ieder geval geen overbodige luxe is uit te leggen wat je met emergentie bedoeld, als je het begrip gebruikt.
Je kunt de lezing van prof. dr. Hemelrijk hier terugzien. Volgende week komt prof. dr. Christian Keysers vertellen over spiegelneuronen en sociale intelligentie.
