TED2014
Deborah Gordon: What ants teach us about the brain, cancer and the Internet
Deborah Gordon: Was wir von Ameisen über das Gehirn, Krebs und das Internet lernen können
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Die Ökologin Deborah Gordon erforscht Ameisen überall dort, wo sie sie finden kann -- in der Wüste, in den Tropen, in ihrer Küche… In diesem faszinierenden Vortrag erklärt sie ihre Begeisterung für Insekten, die die meisten von uns, ohne weiter darüber nachzudenken, zerquetschen würden. Sie argumentiert, dass Ameisen ein nützliches Modell liefern, um etwas über viele andere Bereiche zu lernen, einschließlich Krankheit, Technologie und das menschliche Gehirn.
Deborah Gordon - Ecologist
By studying how ant colonies work without any one leader, Deborah Gordon has identified striking similarities in how ant colonies, brains, cells and computer networks regulate themselves. Full bio
By studying how ant colonies work without any one leader, Deborah Gordon has identified striking similarities in how ant colonies, brains, cells and computer networks regulate themselves. Full bio
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00:13
I study ants
0
1099
1619
Ich erforsche Ameisen
00:14
in the desert, in the tropical forest
1
2718
3297
in der Wüste, im Regenwald
00:18
and in my kitchen,
2
6015
1528
und in meiner Küche
00:19
and in the hills around Silicon Valley where I live.
3
7543
4020
sowie in den Hügeln rund um
das Silicon Valley, wo ich lebe.
das Silicon Valley, wo ich lebe.
00:23
I've recently realized that ants
4
11563
1676
Vor Kurzem wurde mir klar,
00:25
are using interactions differently
5
13239
2278
dass Ameisen je nach Umgebung
00:27
in different environments,
6
15517
1828
unterschiedlich interagieren
00:29
and that got me thinking
that we could learn from this
that we could learn from this
7
17345
2000
und mir kam der Gedanke,
daraus etwas über
daraus etwas über
00:31
about other systems,
8
19345
1555
andere Systeme lernen zu können,
00:32
like brains and data networks that we engineer,
9
20900
5588
wie Gehirne und Datennetzwerke,
die wir entwickeln,
die wir entwickeln,
00:38
and even cancer.
10
26488
2846
und sogar Krebs.
00:41
So what all these systems have in common
11
29334
1752
All diese Systeme haben gemeinsam,
00:43
is that there's no central control.
12
31086
2857
dass es keine zentrale Kontrolle gibt.
00:45
An ant colony consists of sterile female workers --
13
33943
3820
Eine Ameisenkolonie besteht aus
unfruchtbaren Arbeiterinnen --
unfruchtbaren Arbeiterinnen --
00:49
those are the ants you see walking around —
14
37763
2386
diese Ameisen sehen Sie umherlaufen --
00:52
and then one or more reproductive females
15
40149
2156
und ein oder mehrere fruchtbare Weibchen,
00:54
who just lay the eggs.
16
42305
2103
die nur Eier legen.
00:56
They don't give any instructions.
17
44408
2009
Sie geben keine Anweisungen.
00:58
Even though they're called queens,
18
46417
1984
Auch wenn sie Königinnen heißen,
01:00
they don't tell anybody what to do.
19
48401
2165
sagen sie niemandem, was zu tun ist.
01:02
So in an ant colony, there's no one in charge,
20
50566
3276
In einer Ameisenkolonie hat
also niemand das Sagen,
also niemand das Sagen,
01:05
and all systems like this without central control
21
53842
2778
und Systeme wie dieses,
ohne zentrale Kontrolle,
ohne zentrale Kontrolle,
01:08
are regulated using very simple interactions.
22
56620
3919
werden durch ganz einfache
Interaktionen gesteuert.
Interaktionen gesteuert.
01:12
Ants interact using smell.
23
60549
2727
Ameisen interagieren
durch ihren Geruchssinn.
durch ihren Geruchssinn.
01:15
They smell with their antennae,
24
63276
2187
Sie riechen mit ihren Fühlern,
01:17
and they interact with their antennae,
25
65463
2761
sie interagieren mit ihren Fühlern.
01:20
so when one ant touches another with its antennae,
26
68224
3009
Wenn sich zwei Ameisen also
mit ihren Fühlern berühren,
mit ihren Fühlern berühren,
01:23
it can tell, for example, if the other ant
27
71233
1607
wissen sie zum Beispiel,
01:24
is a nestmate
28
72840
1634
ob sie zur gleichen Kolonie gehören
01:26
and what task that other ant has been doing.
29
74474
4236
und welche Arbeit sie
jeweils verrichtet haben.
jeweils verrichtet haben.
01:30
So here you see a lot of ants moving around
30
78710
3200
Hier sehen Sie viele Ameisen,
die im Laborbereich herumlaufen
und interagieren.
und interagieren.
01:33
and interacting in a lab arena
31
81910
1933
01:35
that's connected by tubes to two other arenas.
32
83843
3438
Dieser Bereich ist durch Röhren
mit zwei anderen Bereichen verbunden.
mit zwei anderen Bereichen verbunden.
01:39
So when one ant meets another,
33
87281
2504
Wenn eine Ameise auf eine andere trifft,
01:41
it doesn't matter which ant it meets,
34
89785
2089
geht es nicht darum,
welche Ameise das ist,
welche Ameise das ist,
01:43
and they're actually not transmitting
35
91874
1885
und sie übertragen eigentlich
01:45
any kind of complicated signal or message.
36
93759
3465
kein kompliziertes Signal
und keine Nachricht.
und keine Nachricht.
01:49
All that matters to the ant is the rate
37
97224
2111
Wichtig ist nur die Frequenz,
01:51
at which it meets other ants.
38
99335
2821
mit der sie aufeinandertreffen.
01:54
And all of these interactions, taken together,
39
102156
2757
All diese Interaktionen zusammen
01:56
produce a network.
40
104913
2505
ergeben ein Netzwerk.
01:59
So this is the network of the ants
41
107418
2210
Das ist das Netzwerk der Ameisen,
02:01
that you just saw moving around in the arena,
42
109628
2644
die Sie eben im Laborbereich
in Bewegung gesehen haben,
in Bewegung gesehen haben,
02:04
and it's this constantly shifting network
43
112272
3287
und dieses sich ständig
verändernde Netzwerk
verändernde Netzwerk
02:07
that produces the behavior of the colony,
44
115559
2520
führt zum Verhalten der Kolonie,
02:10
like whether all the ants are hiding inside the nest,
45
118079
2881
zum Beispiel ob sich alle
Ameisen im Nest verstecken,
Ameisen im Nest verstecken,
02:12
or how many are going out to forage.
46
120960
2694
oder wie viele draußen nach Futter suchen.
02:15
A brain actually works in the same way,
47
123654
1759
Ein Gehirn funktioniert ebenso,
02:17
but what's great about ants is
48
125413
1500
das Tolle an Ameisen ist aber,
02:18
that you can see the whole network as it happens.
49
126913
4867
dass man das ganze Netzwerk
direkt beobachten kann.
direkt beobachten kann.
02:23
There are more than 12,000 species of ants,
50
131780
3100
Es gibt mehr als 12 000 Ameisenarten
02:26
in every conceivable environment,
51
134880
2125
in jeder erdenklichen Umgebung,
02:29
and they're using interactions differently
52
137005
2649
die unterschiedlich interagieren,
02:31
to meet different environmental challenges.
53
139654
2768
um umweltbedingte
Herausforderungen zu bewältigen.
Herausforderungen zu bewältigen.
02:34
So one important environmental challenge
54
142422
2305
Eine wichtige
umweltbedingte Herausforderung,
umweltbedingte Herausforderung,
02:36
that every system has to deal with
55
144727
1870
die jedes System betrifft,
02:38
is operating costs, just what it takes
56
146597
2083
sind die Betriebskosten,
also was man braucht,
also was man braucht,
02:40
to run the system.
57
148680
2265
damit das System funktioniert.
02:42
And another environmental challenge is resources,
58
150945
2548
Eine andere umweltbedingte Herausforderung
02:45
finding them and collecting them.
59
153493
2336
ist das Finden und Sammeln von Ressourcen.
02:47
In the desert, operating costs are high
60
155829
2783
In der Wüste sind die Betriebskosten hoch,
02:50
because water is scarce,
61
158612
1773
da Wasser selten ist.
02:52
and the seed-eating ants that I study in the desert
62
160385
2499
Die samenfressenden Wüstenameisen,
die ich erforsche,
die ich erforsche,
02:54
have to spend water to get water.
63
162884
2900
müssen Wasser verbrauchen,
um Wasser zu bekommen.
um Wasser zu bekommen.
02:57
So an ant outside foraging,
64
165784
2139
Eine Ameise, die draußen
02:59
searching for seeds in the hot sun,
65
167923
2037
in der heißen Sonne nach Samen sucht,
03:01
just loses water into the air.
66
169960
2007
verliert einfach Wasser an die Luft.
03:03
But the colony gets its water
67
171967
1664
Aber die Kolonie gewinnt Wasser
03:05
by metabolizing the fats out of the seeds
68
173631
1766
durch Umwandlung von Fett aus Samen,
03:07
that they eat.
69
175397
1934
die die Ameisen fressen.
03:09
So in this environment, interactions are used
70
177331
3159
In diesem Umfeld dienen
Interaktionen dazu,
Interaktionen dazu,
03:12
to activate foraging.
71
180490
1549
die Futtersuche anzuregen.
03:14
An outgoing forager doesn't go out unless
72
182039
2264
Eine Ameise geht erst
nach genug Interaktionen
nach genug Interaktionen
03:16
it gets enough interactions with returning foragers,
73
184303
2573
mit heimkehrenden Ameisen
auf Futtersuche.
auf Futtersuche.
03:18
and what you see are the returning foragers
74
186876
1990
Hier sehen Sie die heimkehrenden Ameisen,
03:20
going into the tunnel, into the nest,
75
188866
1824
im Gang, im Nest,
03:22
and meeting outgoing foragers on their way out.
76
190690
2636
die hinauslaufende Ameisen treffen.
03:25
This makes sense for the ant colony,
77
193326
1623
Das ist in einer Kolonie sinnvoll,
03:26
because the more food there is out there,
78
194949
2323
denn je mehr Futter da draußen ist,
03:29
the more quickly the foragers find it,
79
197272
1851
desto schneller finden die Ameisen es
03:31
the faster they come back,
80
199123
1236
und kommen zurück,
03:32
and the more foragers they send out.
81
200359
2801
und desto mehr Ameisen
schicken sie hinaus.
schicken sie hinaus.
03:35
The system works to stay stopped,
82
203160
2507
Das System bleibt im Stillstand,
03:37
unless something positive happens.
83
205667
2015
bis etwas Positives passiert.
03:39
So interactions function to activate foragers.
84
207682
3881
Interaktionen aktivieren also
die Futter suchenden Ameisen.
die Futter suchenden Ameisen.
03:43
And we've been studying
the evolution of this system.
the evolution of this system.
85
211563
2907
Wir haben die Entwicklung
dieses Systems erforscht.
dieses Systems erforscht.
03:46
First of all, there's variation.
86
214470
1091
Es gibt Abweichungen.
03:47
It turns out that colonies are different.
87
215561
2479
Es zeigt sich, dass Kolonien
unterschiedlich sind.
unterschiedlich sind.
03:50
On dry days, some colonies forage less,
88
218040
2696
An trockenen Tagen suchen
manche seltener nach Futter.
manche seltener nach Futter.
03:52
so colonies are different in how
89
220736
1505
Es ist also unterschiedlich,
03:54
they manage this trade-off
90
222241
1354
wie Kolonien den Ausgleich
03:55
between spending water to search for seeds
91
223595
3168
zwischen dem Wasserverbrauch
bei der Suche nach Samen
bei der Suche nach Samen
03:58
and getting water back in the form of seeds.
92
226763
3320
und der Wassergewinnung
durch die Samen schaffen.
durch die Samen schaffen.
04:02
And we're trying to understand why
93
230083
1719
Und wir versuchen zu verstehen,
04:03
some colonies forage less than others
94
231802
2140
warum manche Völker
weniger suchen als andere,
weniger suchen als andere,
04:05
by thinking about ants as neurons,
95
233942
2325
indem wir Ameisen als Neuronen sehen
04:08
using models from neuroscience.
96
236267
2338
und Modelle der
Neurowissenschaft verwenden.
Neurowissenschaft verwenden.
04:10
So just as a neuron adds up its stimulation
97
238605
2674
Neuronen addieren Stimulationen
durch andere Neuronen,
durch andere Neuronen,
04:13
from other neurons to decide whether to fire,
98
241279
2006
um zu entscheiden, ob sie feuern --
04:15
an ant adds up its stimulation from other ants
99
243285
2885
genauso addieren Ameisen Stimulationen
durch andere Ameisen,
durch andere Ameisen,
04:18
to decide whether to forage.
100
246170
2023
um zu entscheiden, ob sie Futter suchen.
04:20
And what we're looking for is whether there might be
101
248193
1637
Wir wollen herausfinden,
ob es Unterschiede zwischen Völkern gibt,
04:21
small differences among colonies
102
249830
1992
04:23
in how many interactions each ant needs
103
251822
3314
wie viele Interaktionen
jede Ameise benötigt,
jede Ameise benötigt,
04:27
before it's willing to go out and forage,
104
255136
1926
bevor sie draußen nach Futter sucht,
04:29
because a colony like that would forage less.
105
257062
3767
weil ein solches Volk
weniger oft nach Futter sucht.
weniger oft nach Futter sucht.
04:32
And this raises an analogous question about brains.
106
260829
3139
Das wirft eine analoge Frage
über Gehirne auf.
über Gehirne auf.
04:35
We talk about the brain,
107
263968
1412
Wir sprechen über das Gehirn,
04:37
but of course every brain is slightly different,
108
265380
2890
aber natürlich ist jedes
Gehirn ein wenig anders.
Gehirn ein wenig anders.
04:40
and maybe there are some individuals
109
268270
1379
Vielleicht gibt es Personen
04:41
or some conditions
110
269649
1319
oder Umstände,
04:42
in which the electrical properties of neurons are such
111
270968
3222
unter denen die elektrischen
Eigenschaften von Neuronen
Eigenschaften von Neuronen
04:46
that they require more stimulus to fire,
112
274190
3870
mehr Anreiz brauchen, um zu feuern,
04:50
and that would lead to differences in brain function.
113
278060
3726
und das würde zu Unterschieden
der Gehirnfunktion führen.
der Gehirnfunktion führen.
04:53
So in order to ask evolutionary questions,
114
281786
2334
Um evolutionäre Fragen zu stellen,
04:56
we need to know about reproductive success.
115
284120
2679
müssen wir über Fortpflanzungserfolg
Bescheid wissen.
Bescheid wissen.
04:58
This is a map of the study site
116
286799
2325
Das ist die Karte eines
Beobachtungsgeländes,
Beobachtungsgeländes,
05:01
where I have been tracking this population
117
289124
2553
an dem ich eine Population
05:03
of harvester ant colonies for 28 years,
118
291677
3293
von Ernteameisen-Kolonien
28 Jahre lang beobachtete.
28 Jahre lang beobachtete.
05:06
which is about as long as a colony lives.
119
294970
2262
So lange lebt eine Kolonie etwa.
05:09
Each symbol is a colony,
120
297232
2099
Jedes Symbol ist ein Volk,
05:11
and the size of the symbol is
how many offspring it had,
how many offspring it had,
121
299331
3266
und die Größe des Symbols stellt dar,
wie viele Nachkommen es hatte,
wie viele Nachkommen es hatte,
05:14
because we were able to use genetic variation
122
302597
1913
denn durch genetische Variationen
05:16
to match up parent and offspring colonies,
123
304510
2711
konnten wir Mutter- und
Tochter-Kolonien einander zuordnen,
Tochter-Kolonien einander zuordnen,
05:19
that is, to figure out which colonies
124
307221
3297
also feststellen, welche Kolonien von
05:22
were founded by a daughter queen
125
310518
1925
einer Tochterkönigin gegründet wurden
05:24
produced by which parent colony.
126
312443
2068
und von welcher Mutterkolonie sie stammt.
05:26
And this was amazing for me, after all these years,
127
314511
2002
Nach all diesen Jahren war ich erstaunt,
05:28
to find out, for example, that colony 154,
128
316513
3128
beispielsweise herauszufinden,
dass Kolonie 154,
dass Kolonie 154,
05:31
whom I've known well for many years,
129
319641
2176
die ich viele Jahre gut gekannt hatte,
05:33
is a great-grandmother.
130
321817
1819
eine Urgroßmutter ist.
05:35
Here's her daughter colony,
131
323636
1740
Das hier ist ihre Tochterkolonie,
05:37
here's her granddaughter colony,
132
325376
2684
das hier ist ihre Tochterkolonie
zweiter Generation,
zweiter Generation,
05:40
and these are her great-granddaughter colonies.
133
328060
2392
und dies die Tochterkolonien
dritter Generation.
dritter Generation.
05:42
And by doing this, I was able to learn
134
330452
2025
Dadurch habe ich herausgefunden,
05:44
that offspring colonies resemble parent colonies
135
332477
3283
dass nachkommende Kolonien
den Mutterkolonien ähneln,
den Mutterkolonien ähneln,
05:47
in their decisions about which days are so hot
136
335760
2217
wenn sie entscheiden,
welche Tage zu heiß
für die Futtersuche sind.
für die Futtersuche sind.
05:49
that they don't forage,
137
337977
1778
05:51
and the offspring of parent colonies
138
339755
1464
Nachkommen der Mutterkolonien
05:53
live so far from each other that the ants never meet,
139
341219
2906
leben so weit von ihr entfernt,
dass sich die Ameisen nie treffen,
dass sich die Ameisen nie treffen,
05:56
so the ants of the offspring colony
140
344125
2289
also können die Ameisen der Tochterkolonie
05:58
can't be learning this from the parent colony.
141
346414
2244
es nicht von der Mutterkolonie lernen.
06:00
And so our next step is to look
142
348658
1381
Unser nächster Schritt ist,
06:02
for the genetic variation
underlying this resemblance.
underlying this resemblance.
143
350039
5276
nach der genetischen Variation zu suchen,
die dieser Ähnlichkeit zugrunde liegt.
die dieser Ähnlichkeit zugrunde liegt.
06:07
So then I was able to ask, okay, who's doing better?
144
355315
4125
Dann konnte ich fragen:
Wer macht es besser?
Wer macht es besser?
06:11
Over the time of the study,
145
359440
1460
Im Laufe der Studie,
06:12
and especially in the past 10 years,
146
360900
1465
vor allem in den letzten 10 Jahren,
06:14
there's been a very severe and deepening drought
147
362365
3308
gab es eine ernste und
schlimmer werdende Dürre
schlimmer werdende Dürre
06:17
in the Southwestern U.S.,
148
365673
2127
im Südwesten der USA.
06:19
and it turns out that the
colonies that conserve water,
colonies that conserve water,
149
367800
3053
Es zeigt sich, dass es bei Kolonien,
die Wasser sparen,
die Wasser sparen,
06:22
that stay in when it's really hot outside,
150
370853
4429
die drinnen bleiben, wenn es
draußen wirklich heiß ist,
draußen wirklich heiß ist,
06:27
and thus sacrifice getting as much food as possible,
151
375282
2632
und somit nicht so viel Futter
wie möglich sammeln,
wie möglich sammeln,
06:29
are the ones more likely to have offspring colonies.
152
377914
2945
wahrscheinlicher ist, dass sie
Tochterkolonien gründen.
Tochterkolonien gründen.
06:32
So all this time, I thought that colony 154
153
380859
2269
Ich hielt die Kolonie 154
die ganze Zeit für einen Verlierer,
die ganze Zeit für einen Verlierer,
06:35
was a loser, because on really dry days,
154
383128
2670
denn an sehr heißen Tagen
06:37
there'd be just this trickle of foraging,
155
385798
1868
suchten nur wenige Ameisen nach Futter,
06:39
while the other colonies were out
156
387666
1591
während die anderen Kolonien
06:41
foraging, getting lots of food,
157
389257
2117
draußen waren, viel Futter sammelten,
06:43
but in fact, colony 154 is a huge success.
158
391374
3020
aber tatsächlich ist Kolonie 154
ein großer Erfolg.
ein großer Erfolg.
06:46
She's a matriarch.
159
394394
1332
Sie ist eine Matriarchin.
06:47
She's one of the rare great-grandmothers on the site.
160
395726
3052
Sie ist eine der seltenen Urgroßmütter
auf dem Beobachtungsplatz.
auf dem Beobachtungsplatz.
06:50
To my knowledge, this is the first time
161
398778
2785
Meines Wissens haben wir es
zum ersten Mal geschafft,
zum ersten Mal geschafft,
06:53
that we've been able to track
162
401563
1639
06:55
the ongoing evolution of collective behavior
163
403202
3001
die laufende Entwicklung
kollektiven Verhaltens
kollektiven Verhaltens
06:58
in a natural population of animals
164
406203
2117
bei einer natürlichen
Population von Tieren
Population von Tieren
07:00
and find out what's actually working best.
165
408320
4657
zu verfolgen und herauszufinden,
was am besten funktioniert.
was am besten funktioniert.
07:04
Now, the Internet uses an algorithm
166
412977
2421
Das Internet verwendet einen Algorithmus
07:07
to regulate the flow of data
167
415398
2853
zur Steuerung des Datenflusses,
07:10
that's very similar to the one
168
418251
2227
der jenem sehr ähnlich ist,
07:12
that the harvester ants are using to regulate
169
420478
2376
den Ernteameisen zur Steuerung des Flusses
07:14
the flow of foragers.
170
422854
1541
Futter suchender Ameisen nutzen.
07:16
And guess what we call this analogy?
171
424395
3366
Und raten Sie, wie wir
diese Analogie nennen?
diese Analogie nennen?
07:19
The anternet is coming.
172
427761
1518
Das Anternet kommt.
[ant = Ameise]
[ant = Ameise]
07:21
(Applause)
173
429279
1721
(Applaus)
07:23
So data doesn't leave the source computer
174
431000
3454
Daten verlassen den
Ursprungscomputer nicht,
Ursprungscomputer nicht,
07:26
unless it gets a signal that there's enough bandwidth
175
434454
2861
bevor ein Signal kommt, dass
genug Bandbreite vorhanden ist,
genug Bandbreite vorhanden ist,
07:29
for it to travel on.
176
437315
2729
um weitergeleitet zu werden.
07:32
In the early days of the Internet,
177
440044
1441
Zur Anfangszeit des Internets,
07:33
when operating costs were really high
178
441485
2274
als die Betriebskosten sehr hoch waren
07:35
and it was really important not to lose any data,
179
443759
3227
und es sehr wichtig war,
keine Daten zu verlieren,
keine Daten zu verlieren,
07:38
then the system was set up for interactions
180
446986
2157
war das System auf
Interaktion ausgerichtet,
Interaktion ausgerichtet,
07:41
to activate the flow of data.
181
449143
3062
um den Datenfluss zu aktivieren.
07:44
It's interesting that the ants are using an algorithm
182
452205
2385
Interessanterweise verwenden
Ameisen einen Algorithmus,
Ameisen einen Algorithmus,
07:46
that's so similar to the one that we recently invented,
183
454590
3896
der jenem sehr ähnelt,
den wir kürzlich erfunden haben,
den wir kürzlich erfunden haben,
07:50
but this is only one of a handful of ant algorithms
184
458486
2953
aber das ist nur einer von einer
Handvoll Ameisenalgorithmen,
Handvoll Ameisenalgorithmen,
07:53
that we know about,
185
461439
1419
die wir kennen,
07:54
and ants have had 130 million years
186
462858
3193
und Ameisen hatten
130 Millionen Jahre Zeit,
130 Millionen Jahre Zeit,
07:58
to evolve a lot of good ones,
187
466051
2026
viele gute zu entwickeln.
08:00
and I think it's very likely
188
468077
1506
Es ist sehr wahrscheinlich,
08:01
that some of the other 12,000 species
189
469583
2557
dass einige der anderen 12 000 Arten
08:04
are going to have interesting algorithms
190
472140
2697
interessante Algorithmen für
08:06
for data networks
191
474837
1024
Datennetzwerke haben,
08:07
that we haven't even thought of yet.
192
475861
2697
an die wir noch nicht
einmal gedacht haben.
einmal gedacht haben.
08:10
So what happens when operating costs are low?
193
478558
3085
Was aber passiert, wenn die
Betriebskosten niedrig sind?
Betriebskosten niedrig sind?
08:13
Operating costs are low in the tropics,
194
481643
1787
In den Tropen ist es
08:15
because it's very humid, and it's easy for the ants
195
483430
2096
sehr feucht und einfach
08:17
to be outside walking around.
196
485526
2824
für die Ameisen,
draußen herumzulaufen.
draußen herumzulaufen.
08:20
But the ants are so abundant
197
488350
1653
Aber in den Tropen sind Ameisen
08:22
and diverse in the tropics
198
490003
1818
so häufig und vielfältig,
08:23
that there's a lot of competition.
199
491821
2598
dass es viel Wettbewerb gibt.
08:26
Whatever resource one species is using,
200
494419
1952
Nutzt eine Art eine Ressource,
08:28
another species is likely to be using that
201
496371
3172
wird wahrscheinlich eine
andere Art diese Ressource
andere Art diese Ressource
08:31
at the same time.
202
499543
2379
zur gleichen Zeit nutzen.
08:33
So in this environment, interactions are used
203
501922
2608
In dieser Umgebung werden Interaktionen
08:36
in the opposite way.
204
504530
1945
umgekehrt eingesetzt.
08:38
The system keeps going
205
506475
1395
Das System läuft,
08:39
unless something negative happens,
206
507870
1554
bis etwas Negatives geschieht.
08:41
and one species that I study makes circuits
207
509424
2167
Eine Art, die ich erforsche, macht Kreise
08:43
in the trees of foraging ants
208
511591
2159
auf den Bäumen Futter suchender Ameisen,
08:45
going from the nest to a food source and back,
209
513750
2981
vom Nest zu einer Futterquelle und zurück,
08:48
just round and round,
210
516731
1329
immer im Kreis,
08:50
unless something negative happens,
211
518060
1442
bis etwas Negatives geschieht,
08:51
like an interaction
212
519502
1609
wie eine Interaktion
08:53
with ants of another species.
213
521111
2739
mit Ameisen einer anderen Art.
08:55
So here's an example of ant security.
214
523850
2937
Hier ist ein Beispiel
von Ameisensicherheit.
von Ameisensicherheit.
08:58
In the middle, there's an ant
215
526787
1858
In der Mitte ist eine Ameise,
09:00
plugging the nest entrance with its head
216
528645
2463
die den Eingang mit ihrem Kopf blockiert,
09:03
in response to interactions with another species.
217
531108
2993
als Reaktion auf Interaktionen
mit anderen Arten.
mit anderen Arten.
09:06
Those are the little ones running around
218
534101
1659
Das sind die kleinen,
09:07
with their abdomens up in the air.
219
535760
2751
die mit erhobenen
Hinterleibern herumlaufen.
Hinterleibern herumlaufen.
09:10
But as soon as the threat is passed,
220
538511
2046
Aber sobald die Gefahr vorüber ist,
09:12
the entrance is open again,
221
540557
2755
ist der Eingang wieder offen.
09:15
and maybe there are situations
222
543312
1790
Vielleicht gibt es Situationen
in der Computersicherheit,
09:17
in computer security
223
545102
1089
09:18
where operating costs are low enough
224
546191
2206
in denen die Betriebskosten
niedrig genug sind,
niedrig genug sind,
09:20
that we could just block access temporarily
225
548397
3375
sodass wir den Zugang
vorübergehend blockieren könnten,
vorübergehend blockieren könnten,
09:23
in response to an immediate threat,
226
551772
2193
um auf eine unmittelbare
Gefahr zu reagieren,
Gefahr zu reagieren,
09:25
and then open it again,
227
553965
2026
und ihn dann wieder öffnen,
09:27
instead of trying to build
228
555991
1269
statt es mit dem Aufbau
09:29
a permanent firewall or fortress.
229
557260
3980
einer dauerhaften Firewall
oder Festung zu versuchen.
oder Festung zu versuchen.
09:33
So another environmental challenge
230
561240
1940
Eine andere Herausforderung der Umwelt,
09:35
that all systems have to deal with
231
563180
1695
die alle Systeme betrifft,
09:36
is resources, finding and collecting them.
232
564875
5452
ist das Finden und Sammeln von Ressourcen.
09:42
And to do this, ants solve the problem
233
570327
1673
Dazu lösen Ameisen das Problem
09:44
of collective search,
234
572000
1258
der kollektiven Suche,
09:45
and this is a problem that's of great interest
235
573258
1576
und dieses Problem ist im Bereich
09:46
right now in robotics,
236
574834
1484
Robotik gerade hochaktuell.
09:48
because we've understood that,
237
576318
1732
Wir haben Folgendes gelernt:
09:50
rather than sending a single,
238
578050
1614
Anstatt einen einzelnen,
09:51
sophisticated, expensive robot out
239
579664
3495
komplexen, teuren Roboter einzusetzen,
09:55
to explore another planet
240
583159
1417
um andere Planeten zu erforschen
09:56
or to search a burning building,
241
584576
2567
oder ein brennendes Gebäude abzusuchen,
09:59
that instead, it may be more effective
242
587143
2600
ist es vielleicht besser,
10:01
to get a group of cheaper robots
243
589743
4377
eine Gruppe billigerer Roboter
dazu zu bringen,
dazu zu bringen,
10:06
exchanging only minimal information,
244
594120
2545
nur minimale Informationen
auszutauschen --
auszutauschen --
10:08
and that's the way that ants do it.
245
596665
2799
und so machen es Ameisen.
10:11
So the invasive Argentine ant
246
599464
1765
Die invasive Argentinische Ameise
10:13
makes expandable search networks.
247
601229
2330
formt erweiterbare Suchnetzwerke.
10:15
They're good at dealing with the main problem
248
603559
2273
Sie sind gut im Umgang
mit dem Hauptproblem
mit dem Hauptproblem
10:17
of collective search,
249
605832
1331
der kollektiven Suche,
10:19
which is the trade-off between
250
607163
2566
nämlich dem Kompromiss zwischen
10:21
searching very thoroughly
251
609729
1336
einer sehr genauen Suche
10:23
and covering a lot of ground.
252
611065
1997
und dem Absuchen von großen Gebieten.
10:25
And what they do is,
253
613062
895
Sie tun Folgendes:
10:25
when there are many ants in a small space,
254
613957
2387
Wenn viele Ameisen auf engem Raum sind,
10:28
then each one can search very thoroughly
255
616344
2213
kann jede von ihnen sehr genau suchen,
10:30
because there will be another ant nearby
256
618557
1624
weil daneben eine andere ist,
10:32
searching over there,
257
620181
1357
die weiter drüben sucht.
10:33
but when there are a few ants
258
621538
1647
Aber wenn wenige Ameisen
10:35
in a large space,
259
623185
2055
auf großem Raum sind,
10:37
then they need to stretch out their paths
260
625240
2414
müssen sie ihre Wege ausweiten,
10:39
to cover more ground.
261
627654
1803
um ein größeres Gebiet abzudecken.
10:41
I think they use interactions to assess density,
262
629457
2954
Ich denke, dass sie durch
Interaktion die Dichte abschätzen,
Interaktion die Dichte abschätzen,
10:44
so when they're really crowded,
263
632411
1229
wenn es also eng ist,
10:45
they meet more often,
264
633640
1102
treffen sie sich öfter
10:46
and they search more thoroughly.
265
634742
2465
und suchen gründlicher.
10:49
Different ant species must use different algorithms,
266
637207
3400
Ameisenarten müssen
unterschiedliche Algorithmen einsetzen,
unterschiedliche Algorithmen einsetzen,
10:52
because they've evolved to deal with
267
640607
2522
da sie im Laufe der Evolution
mit unterschiedlichen
Ressourcen umgehen mussten.
Ressourcen umgehen mussten.
10:55
different resources,
268
643129
1671
10:56
and it could be really useful to know about this,
269
644800
2559
Dieses Wissen könnte sehr nützlich sein,
10:59
and so we recently asked ants
270
647359
1642
und deshalb ließen wir vor Kurzem
11:01
to solve the collective search problem
271
649001
2450
Ameisen das Problem der kollektiven Suche
11:03
in the extreme environment
272
651451
1368
im extremen Umfeld
11:04
of microgravity
273
652819
1558
der Mikroschwerkraft
11:06
in the International Space Station.
274
654377
1976
in der Internationalen Raumstation lösen.
11:08
When I first saw this picture, I thought,
275
656353
1545
Zuerst dachte ich bei dem Bild:
11:09
Oh no, they've mounted the habitat vertically,
276
657898
2857
"Oh nein, sie bewegen sich vertikal
in ihrem Lebensraum",
in ihrem Lebensraum",
11:12
but then I realized that, of course, it doesn't matter.
277
660755
2618
aber dann merkte ich,
dass es ja nichts macht.
dass es ja nichts macht.
11:15
So the idea here is that the ants
278
663373
2637
Die Idee dahinter ist, dass Ameisen
11:18
are working so hard to hang on
279
666010
1970
sich so anstrengen, sich an der Wand
11:19
to the wall or the floor or whatever you call it
280
667980
3057
oder dem Boden oder
anderen Stellen festzuhalten,
anderen Stellen festzuhalten,
11:23
that they're less likely to interact,
281
671037
3009
dass sie mit geringerer
Wahrscheinlichkeit interagieren.
Wahrscheinlichkeit interagieren.
11:26
and so the relationship between
282
674046
1244
Das Verhältnis davon,
11:27
how crowded they are and how often they meet
283
675290
2120
wie eng es ist und
wie oft sie sich treffen,
wie oft sie sich treffen,
11:29
would be messed up.
284
677410
1725
wird durcheinandergebracht.
11:31
We're still analyzing the data.
285
679135
1395
Die Datenanalyse läuft noch.
11:32
I don't have the results yet.
286
680530
1964
Ich habe noch keine Ergebnisse.
11:34
But it would be interesting to know
287
682494
1694
Aber es wäre interessant zu wissen,
11:36
how other species solve this problem
288
684188
2459
wie andere Arten dieses Problem
11:38
in different environments on Earth,
289
686647
2564
in unterschiedlichen
Umgebungen der Erde lösen.
Umgebungen der Erde lösen.
11:41
and so we're setting up a program
290
689211
1266
Wir starten gerade ein Programm,
11:42
to encourage kids around the world
291
690477
2160
um Kinder weltweit dazu zu bringen,
11:44
to try this experiment with different species.
292
692637
2536
das Experiment mit verschiedenen
Arten zu versuchen.
Arten zu versuchen.
11:47
It's very simple.
293
695173
1767
Es ist ganz einfach.
11:48
It can be done with cheap materials.
294
696940
2090
Es reicht billiges Material.
11:51
And that way, we could make a global map
295
699030
2833
Und so hätten wir eine globale Karte
11:53
of ant collective search algorithms.
296
701863
3347
von Ameisenalgorithmen
zur kollektiven Suche.
zur kollektiven Suche.
11:57
And I think it's pretty likely that the invasive species,
297
705210
2483
Ich halte es für wahrscheinlich,
dass invasive Arten,
dass invasive Arten,
11:59
the ones that come into our buildings,
298
707693
2149
jene, die in unsere Gebäude kommen,
12:01
are going to be really good at this,
299
709842
1742
darin sehr gut sind,
12:03
because they're in your kitchen
300
711584
1848
denn sie sind in Ihrer Küche,
12:05
because they're really good
at finding food and water.
at finding food and water.
301
713432
3907
weil sie sehr gut im Finden
von Futter und Wasser sind.
von Futter und Wasser sind.
12:09
So the most familiar resource for ants
302
717339
3265
Die bekannteste Ressource für Ameisen
12:12
is a picnic,
303
720604
1315
ist ein Picknick,
12:13
and this is a clustered resource.
304
721919
2145
und es ist eine gebündelte Ressource.
12:16
When there's one piece of fruit,
305
724064
999
Wo ein Obststück ist,
12:17
there's likely to be another piece of fruit nearby,
306
725063
2515
ist wahrscheinlich auch
ein zweites daneben,
ein zweites daneben,
12:19
and the ants that specialize on clustered resources
307
727578
3432
und Ameisen, die sich auf gebündelte
Ressourcen spezialisieren,
Ressourcen spezialisieren,
12:23
use interactions for recruitment.
308
731010
1942
nutzen Interaktionen zur Rekrutierung.
12:24
So when one ant meets another,
309
732952
1277
Stößt eine Ameise auf
12:26
or when it meets a chemical deposited
310
734229
1625
eine andere, oder eine Chemikalie,
12:27
on the ground by another,
311
735854
1736
die eine andere dort hinterlassen hat,
12:29
then it changes direction to follow
312
737590
1833
ändert sie die Richtung,
um der Interaktionsrichtung zu folgen,
12:31
in the direction of the interaction,
313
739423
1573
12:32
and that's how you get the trail of ants
314
740996
1977
und so kommt es zu Ameisenstraßen
12:34
sharing your picnic.
315
742973
1413
bei Ihrem Picknick.
12:36
Now this is a place where I think we might be able
316
744386
1695
Ich denke, hier können wir
12:38
to learn something from ants about cancer.
317
746081
3741
von Ameisen vielleicht
etwas über Krebs lernen.
etwas über Krebs lernen.
12:41
I mean, first, it's obvious that we could do a lot
318
749822
1981
Es ist offensichtlich,
dass wir viel tun könnten,
dass wir viel tun könnten,
12:43
to prevent cancer
319
751803
1610
um Krebs zu verhindern,
12:45
by not allowing people to spread around
320
753413
2577
indem wir es verbieten,
Gifte zu verbreiten
Gifte zu verbreiten
12:47
or sell the toxins that promote
321
755990
1944
oder zu verkaufen, die die Entstehung
12:49
the evolution of cancer in our bodies,
322
757934
2780
von Krebs in unseren Körpern fördern.
12:52
but I don't think the ants can help us much with this
323
760714
2346
Aber dabei können uns
Ameisen nicht viel helfen,
Ameisen nicht viel helfen,
12:55
because ants never poison their own colonies.
324
763060
3358
da sie nie ihre eigenen
Kolonien vergiften.
Kolonien vergiften.
12:58
But we might be able to learn something from ants
325
766418
1332
Aber wir können vielleicht
12:59
about treating cancer.
326
767750
1763
von ihnen etwas über Heilung lernen.
13:01
There are many different kinds of cancer.
327
769513
2225
Es gibt viele verschiedene
Arten von Krebs.
Arten von Krebs.
13:03
Each one originates in a particular part of the body,
328
771738
2978
Jede entsteht in einem
bestimmten Körperteil,
bestimmten Körperteil,
13:06
and then some kinds of cancer will spread
329
774716
2966
und dann breiten sich einige Arten aus
13:09
or metastasize to particular other tissues
330
777682
2830
oder metastasieren auf anderes Gewebe,
13:12
where they must be getting
resources that they need.
resources that they need.
331
780512
2880
wo sie die Ressourcen bekommen
müssen, die sie brauchen.
müssen, die sie brauchen.
13:15
So if you think from the perspective
332
783392
1808
Stellen Sie sich metastatische Krebszellen
13:17
of early metastatic cancer cells
333
785200
1950
im Frühstadium vor,
13:19
as they're out searching around
334
787150
1623
die auf der Suche
13:20
for the resources that they need,
335
788773
2317
nach Ressourcen sind, die sie brauchen.
13:23
if those resources are clustered,
336
791090
1983
Wenn diese Ressourcen gebündelt sind,
13:25
they're likely to use interactions for recruitment,
337
793073
3013
nutzen sie wahrscheinlich
Interaktionen zur Rekrutierung.
Interaktionen zur Rekrutierung.
13:28
and if we can figure out how
cancer cells are recruiting,
cancer cells are recruiting,
338
796086
3093
Wenn wir herausfinden können,
wie Krebszellen andere rekrutieren,
wie Krebszellen andere rekrutieren,
13:31
then maybe we could set traps
339
799179
2347
dann könnten wir vielleicht
Fallen aufstellen,
Fallen aufstellen,
13:33
to catch them before they become established.
340
801526
4049
um sie einzufangen,
bevor sie sich niederlassen.
bevor sie sich niederlassen.
13:37
So ants are using interactions in different ways
341
805575
3235
Ameisen interagieren also
auf unterschiedliche Weise
auf unterschiedliche Weise
13:40
in a huge variety of environments,
342
808810
2602
in den vielfältigsten Umgebungen,
13:43
and we could learn from this
343
811412
1821
und wir können daraus etwas
13:45
about other systems that operate
344
813233
1777
über andere Systeme lernen,
13:47
without central control.
345
815010
2337
die ohne zentrale Kontrolle funktionieren.
13:49
Using only simple interactions,
346
817347
1979
Nur durch einfache Interaktionen
13:51
ant colonies have been performing
347
819326
1795
vollbrachten Ameisenkolonien
13:53
amazing feats for more than 130 million years.
348
821121
3633
über 130 Millionen Jahre
großartige Leistungen.
großartige Leistungen.
13:56
We have a lot to learn from them.
349
824754
2140
Wir können viel von ihnen lernen.
13:58
Thank you.
350
826894
2738
Vielen Dank.
14:01
(Applause)
351
829632
2733
(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Deborah Gordon - EcologistBy studying how ant colonies work without any one leader, Deborah Gordon has identified striking similarities in how ant colonies, brains, cells and computer networks regulate themselves.
Why you should listen
Ecologist Deborah M. Gordon has learned that ant colonies can work without central control by using simple interactions like how often the insects touch antennae. Contrary to the notion that colonies are organized by efficient ants, she has instead discovered that evolution has produced “noisy” systems that tolerate accident and respond flexibly to the environment. When conditions are tough, natural selection favors colonies that conserve resources.
Her studies of ant colonies have led her and her Stanford colleagues to the discovery of the “Anternet,” which regulates foraging in ants in the same way the internet regulates data traffic. But as she said to Wired in 2013, "Insect behavior mimicking human networks ... is actually not what’s most interesting about ant networks. What’s far more interesting are the parallels in the other direction: What have the ants worked out that we humans haven’t thought of yet?" Her latest exploration: How do ants behave in space?
Deborah Gordon | Speaker | TED.com