Buzz
Làm ơn một việc và hãy hình dung một cánh đồng đầy bò đang chăn thả. Một số đứng và nhìn bạn với cái nhìn chăm chú của bò, người khác chôn đầu vào cỏ xanh mướt, trong khi những con khác lại nằm xuống nghỉ. Thư giãn, đúng không? Có lẽ đơn giản nhất trong cuộc sống?
Thôi thì, tôi xin lỗi bạn vì ý tưởng của bạn về cuộc sống của bầy bò có thể là một sự lừa dối. Bởi vì một mô hình toán học mới đưa ra giả thiết rằng mặc dù chúng có vẻ không như vậy, bầy bò có thể là những tập hợp cực kỳ động, là những cuộc tụ tập bí mật của những lợi ích đối đầu một cách âm thầm. Vâng, với sự giúp đỡ của một nhà sinh học, nhà toán học đã tính toán động lực hấp dẫn của bầy bò một cách hấp dẫn, và có, họ đã báo cáo điều đó hôm nay trong một tạp chí mang tên Chaos.
Cuộc sống của con bò đầy mâu thuẫn, nhờ vào sự kết hợp của sinh thái học và sinh học. Hãy nghĩ về con bò tồn tại ở ba trạng thái: đi lang thang ăn cỏ, đứng đó nhìn, và nằm xuống nghỉ. Tất cả đều hoàn toàn thực hiện được trong thời gian rảnh rỗi của con vật — nếu nó ở một mình. Nhưng đó không phải là cách mà bầy bò hoạt động. Chúng tụ tập lại với nhau như một biện pháp chống lại kẻ săn mồi.
Bây giờ, không thể tránh khỏi trong một đàn bò nhất định, bạn sẽ tìm thấy những con bò có kích thước khác nhau. Các đực thường lớn hơn cái, ví dụ, và những con trẻ tất nhiên cần ăn ít hơn những con già. Vì vậy, những con bò nhỏ sẽ ăn xong trước và tiêu hóa nhanh chóng hơn, sau đó muốn di chuyển đi. "Có một loại căng thẳng giữa nhu cầu của bò và nhu cầu của nhóm," Erik Bollt, cộng tác viên nghiên cứu và giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Hệ thống Phức tạp Clarkson, nói.
Những gì Bollt và đồng nghiệp của ông có thể mô phỏng là cách sự đẩy và kéo diễn ra. Đàn lớn thì thường chia thành hai nhóm: những người ăn nhanh và những người ăn chậm. Nhưng họ cũng sẽ có một số cá thể nhảy giữa các nhóm khi họ đối mặt với sự căng thẳng giữa mong muốn ăn với một nhịp độ nhất định và nhu cầu duy trì an toàn trong đám đông. "Bạn sẽ thấy những người không hài lòng một cách không quá," Bollt nói.
Điều hấp dẫn ở đây là các nhà nghiên cứu không cần phải gửi một sinh viên nghiên cứu nghèo ra đồng để nhìn bò trong suốt nhiều tháng. Họ làm điều đó theo cách toán học, xây dựng trên công việc trước đó của họ mô phỏng cách một con bò chuyển động giữa các trạng thái khác nhau của nó. Ví dụ, khi nó cảm thấy no và nằm xuống nghỉ. "Vì vậy, điều độc đáo về mô hình là nó mô phỏng chúng như là một loại tụ điện, nhu cầu của chúng để xây dựng cho đến khi nó bão hòa và sau đó nó bắn vào trạng thái tiếp theo," Bollt nói. "Hãy tưởng tượng nó giống như một quả bóng nhảy — nó bay và sau đó nó đụng vào mặt đất và boom nó chuyển trạng thái và sau đó nó làm một cái gì khác." Nghiên cứu mới này mở rộng nó để khám phá cách nhiều con bò với nhiều trạng thái tương tác để tạo ra động lực của đám đông — những tính chất xuất hiện của sinh học bò.
"Điều tuyệt vời về lý thuyết là nó ít tốn kém hơn so với thí nghiệm và quan sát ở nhiều cách," Mason Porter, cộng tác viên nghiên cứu, một nhà toán học tại Đại học UCLA, nói. "Rẻ hơn đúng nghĩa là tiền bạc, nhưng cũng là về loại thí nghiệm nào là hợp lý để thực hiện với động vật. Không có vấn đề đạo đức nếu nghiên cứu bò trên máy tính." Rõ ràng, mô hình không thể kể bạn biết mọi thứ về thế giới thực, nhưng toán học có thể thông tin cho bạn biết thí nghiệm thế giới thực bạn có thể muốn thực sự đầu tư vào.
Chào mừng bạn đến với lĩnh vực khoa học hệ thống phức tạp. Định nghĩa của nó là ... thôi, phức tạp. "Định nghĩa yêu thích của tôi, người ta nói," Porter nói, "là định nghĩa theo quyết định của Tòa án Tối cao Hoa Kỳ về khiêu dâm, nơi bạn chỉ cần thay thế từ hệ thống phức tạp thay vì khiêu dâm." (Đó sẽ là mô hình "Tôi biết nó khi tôi thấy nó" để định nghĩa các vấn đề.) Theo cơ bản, đối với mục đích của chúng ta với bò, hệ thống phức tạp là một đám người tạo ra hành vi xuất hiện của đàn. Đó là điều mà một quản lý trung ương có thể gọi là - tôi dám nói - tổng hợp.
Ngày càng nhiều, các nhà nghiên cứu có khả năng đối mặt với lượng thông tin kếch xù được lưu trữ trong một hệ sinh thái - cách một đám sao bồng bềnh hoạt động, cách vi khuẩn xoáy, cách cá đàn. Đó là bắt đầu. Khoa học hệ thống phức tạp sẽ giúp hướng dẫn các nhà khoa học vào việc mô hình hóa những tương tác phức tạp hơn cả đàn chim hoặc đàn gia súc đói. Hãy nghĩ không chỉ là loài, mà còn là sự tương tác của các loài trên quy mô lớn hơn.
Tuy nhiên, hãy trân trọng con bò. Nó đang nghĩ nhiều lắm.
