021-22889554
021-26703715
مشاوره آموزشی رایگان

021-22889554  |  021-26703715 مشاوره آموزشی رایگان

انسان ها چه چیزی از کپک لجن نیمه هوشمند میتوانند بیاموزند؟

Heather Barnett

What humans can learn from semi-intelligent slime

Inspired by biological design and self-organizing systems, artist Heather Barnett co-creates with physarum polycephalum, a eukaryotic microorganism that lives in cool, moist areas. What can people learn from the semi-intelligent slime mold? Watch this talk to find out.


تگ های مرتبط :

Art, Biology, Science
میخواهم ی موجود زنده را به شما معرفی کنم: کپک لجن، فیسارم پلی سلوفلیوم این کپکی است که دچار بحران هویت شده، چون در واقع اون یک کپک نیست، پس اجازه بدید مستقیم از همینجا شروع کنیم. این ارگانیسم یکی از ۷۰۰ نوع کپک لجن شناخته شده است که متعلق به زیرشاخه‌ی آمیب‌ها می باشد. این یک ارگانیسم تک سلولی است، یک سلولی که با سلول های دیگر می پیوندد تا یک توده‌ی سلولی تشکیل دهند برای به حداکثر رساندن قدرت عملشان. بنابراین در یک کپک لجن شما ممکن است هزاران ویا میلیونها هسته ی سلول بیابید، که همگی یک دیواره‌ی سلول مشترک دارند،
و همگی به عنوان یک موجود واحد عمل می‌کنند. در زیستگاه طبیعی‌اش،جنگل، شما می‌توانید کپک لجن را در پیدا کنید، درحال جستجو برای غذا، در حال خوردن گیاهان فاسد، اما همچنین شما میتوانید آنها را پیدا کنید در آزمایشگاههای تحقیقاتی، کلاسهای درس، و حتی در استودیوهای هنری. من برای اولین بار پنج سال پیش با کپک لجن آشنا شدم. یک دوست میکروبیولوژیستم یک ظرف پتری (ظرف مخصوص کشت میکروب) به من داد با یک لکه‌ی چسبناک درآن و بهم گفت برو خونه و باهاش بازی کن. تنها راهنمایی که راجع بهش به من گفته شد این بود که، جای تاریک و نمناک دوست داره
وغذای مورد‌ علاقه اش فرنی جو است. من یک هنرمندم که برای چندین سال با بیولوژی و روندهای علمی کارکرده‌ام، بنابراین ماده زنده چیز غیرمعمولی برای من نیست. من با گیاهان، باکتری‌ها، سِپیداج (ده‌پا)ها و حشره‌ی میوه کار کرده‌ام. بنابراین من بسیار مشتاق بودم که همکار جدیدم رو به خونه ببرم تا ببینم چه کارهایی میتونه بکنه. پس بردمش خونه و نگاهش کردم. بهش غذاهای مختلفی دادم. همچنان‌ که شبکه‌ای رشد میکرد، میدیدمش. یک اتصالی بین منابع غذایی به وجود آورد. مشاهده کردم که ردی در پشتش بجا گذاشت،
که نشان می‌دهد کجاها بوده است. و متوجه شدم وقتی که به اندازه‌ی کافی از یک ظرف پتری تغذیه کرد، ازآن خارج شده و یک خانه‌ی بهتر برای خود پیدا کرد. من ضبط کردم مشاهداتم را با عکاسی در زمان (تایم لپس). کپک لجن هرساعت حدود یک سانتیمتر رشد می‌کند، بنابراین چندان برای مشاهده‌ی زنده ایده‌آل نیست مگراینکه در یک مدیتیشن بسیار عمیق باشیم، اما از طریق عکاسی تایم لپس، من توانستم رفتارهای جالبی از آن را مشاهده کنم. برای مثال، درعین حالیکه از یک توده‌ی جو تعذیه میکرد، کپک لجن مدام در جهات مختلف سرازیر میشود تا قلمروهای جدیدی برای خودش کشف کند.
وقتی جایی به (رد) خودش می‌رسید، می‌فهمه که از قبل اونجا بوده، تشخیص می‌دهد که اونجا هست، و بجایش، عقب نشینی میکند و در جهات دیگر رشد می‌کند. من کاملا تحت تاثیر این شاهکار قرار گرفتم، که چطور چیزی که در حقیقت یک بسته سلول لجن است می‌تواند قلمرو خودش را ترسیم کند، خودش را بشناسد، و با هدف ظاهری حرکت کند. من مطالعات علمی بیشماری را پیدا کردم، مقالات پژوهشی، نشریات علمی، همه استناد های بسیار جالبی درباره ی این موجود زنده میکردند، که من اینجا به چندتایی آز انها اشاره می‌کنم.
برای مثال، یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه هوکایدو در ژاپن یک ماز را با کپک لجن پر کردند. این کپک لجن‌ها به هم پیوستند و یک توده‌یسلولی تشکیل دادند. محققان در دو نقطه از مازغذا گذاشتند، بازهم البته، جو دوسر، و (کپک لجن‌) یک اتصال برقرار کرد بین دو نقطه ای که غذا بود. واز جاهای خالی و بی‌فایده عقب نشینی کرد. در این ماز چهار مسیر ممکن وجود دارد، با اینحال، با تکرار مکرر کپک لجن برقرار میکرد کوتاهترین و بهینه ترین مسیر را. کاملا هوشمندانه! آنها به این نتیجه رسیدند که
کپک لجن از نوعی هوش اولیه برخوردار است. در یک مطالعه‌ی دیگر، کپک لجن در فواصل زمانی معینی در معرض هوای سرد قرار داده شد. این وضعیت مطابق میلش نیست، جای سرد و خشک را دوست ندارد. آنها این کار را در فواصل زمانی معینی تکرار کردند و هر بار در جواب کپک لجن در پاسخ رشدش را متوقف کرد. هرچند، دوره زمانی بعدی محققان هوای سرد را روشن نکردند، با اینحال کپک لجن با پیش‌بینی وقوع هوای سرد سرعت رشدش را کم کرد. آن به نوعی فهمیده بود که حدودا الان وقت هوای سرد است که خوشش نمی‌آید.
نتیجه‌ی آزمایش این بود که کپک لجن قابلیت یادگیری دارد. در آزمایش سوم: کپک لجن را گذاشتند تا گستره‌ای پوشیده از جو را کشف کند. آن با یک الگوی شاخه‌ای گسترش پیدا کرد. هرچه ادامه میداد، و در هر نقطه که غذا پیدا می‌کرد، یک شبکه و اتصال به آن تشکیل می‌داد، و به جستجوی غذایش ادامه می‌داد. بعد از ۲۶ ساعت، کپک لجن یک شبکه‌ی کاملا محکم بین تکه‌های مختلف جو تشکیل داد. خوب الان چیز خارق العاده‌ای در این نیست تا زمانیکه شما ندونید جوی وسطی
شهر توکیو را نشان می‌دهدو جوهای کناری نشاندهنده‌ی ایستگاههای قطار حومه‌ی شهر توکیو هستند. کپک لجن،بازسازی کرده بود شبکه‌ی حمل و نقل توکیو را. (خنده‌ی حضار) یک سیستم پیچیده‌ای که طی زمان توسعه یافته بود توسط تفکر دسته جمعی، مهندسی عمران و برنامه‌ریزی شهری. چیزی که برای ما بیش از صد سال طول کشیده برای کپک لجن یک روز طول کشید. نتیچه‌ی آزمایش آنها این بود که کپک لجن می‌تواند شبکه‌ های پر بازده بسازد و "مساله‌ی فروشنده‌ی دوره‌ گرد" را حل کند. آن در حقیقت یک کامپیوتر بیولوژیک است.
بدین صورت، کپک لجن مدل ریاضی شده، و به صورت آلگوریتمی آنالیز شده است. اون تصویر سازی (به کمک امواج صوتی سونار) ،مشابه سازی، شبیه سازی شده است. در سراسر زمین، تیمی از محققان اصول بیولوژیک آنرا استخراج می‌کنند. تا قواعد محاسباتی آنرا درک کنند و درسهای آموخته شده از آنرا در زمینه‌های الکترونیک برنامه‌نویسی و روباتیک اعمال کنند. بنابراین، سوال اینجاست که این کپک لجن چگونه کار می‌کند؟ اون یک سیستم مرکزی اعصاب نداره. مغز نداره، با اینجال رفتارهایی از خود نشان می‌دهد
که ما آنها را با عملکرد مغز مرتبط می‌دانیم. می‌تواند یاد بگیرد، می‌تواند به یاد بیاورد، می‌تواند مسائل را حل کند، می‌تواند تصمیم بگیرد. پس این هوش از کجا سرچشمه می‌گیرد؟ خوب این یک ویدئوی میکروسکوپیک هست که من گرفته‌ام، با بزرگنمایی حدود ۱۰۰ برابر، سرعت پخش ویدئو ۲۰ برابر تندتر شده، و در داخل کپک لجن، یک جریان ضربان‌دار ریتمیک وجود دارد، یک ساختار شبیه رگ که حمل میکند مواد سلولی و مغذی و اطلاعات شیمیایی را در طول سلول، با جریان یافتن اول از یک سمت و بازگشت دوباره از جهت دیگر.
و این نوسانی ادامه دار و همگام شده است در سول سلول که به آن اجازه درک کاملا پیچیده ایی از محیط اطرافش میدهد. بدون داشتن هیچ مرکز کنترل بزرگ مقیاسی. هوش کپک جلبک از اینجا سرچشمه می‌گیرد. بنابراین، این تنها محققان دانشگاهی نیستند که علاقه‌مند به این ارگانیسم هستند. چند سال پیش من "SliMoCo" را به راه انداختم، برگرفته از "مشارکت کپک لجنی". که یک شبکه ی دموکراتیک، آزاد و آنلاین است برای محققان و علاقه مندان به تحقیقات مرتبط با کپک لجن تا یافته و آزمایش های خود را به اشتراک بگذارند در بین طبقه های منظم،
و بین گروه های آکادمیکی. عضویت در این گروه بشکل داوطلبانه است. افراد این (سایت)همکاری را به شیوه‌ای که کپک لجن جوها را پیدا می‌کند می‌یابند. (خنده حضار) که شامل دانشمندان، متخصصین و محققان کامپیوتر می‌باشد و اما همچنین هنرمندانی مثل من، معماران، طراحان،نویسندگان، فعالان و هرچه که فکرش را بکنید. این یک عضویت بسیار جالب و گلچین شده است. تنها به عنوان چند مثال: یک هنرمندی که نقاشی میکشد با flفلورسنت فیسارم(اسم نوعی کپک جلبک)؛ یک تیم مشترک که شامل بیولوژیک و الکترونیک میشود (تشکیل داده)،
که در یک کارگاه با تکنولوژی پرینتر سه بعدی طراحی میکنند. هنرمند دیگری که از کپک جلبک استفاده می کند به عنوان راهی برای مشغول کردن انجمن تا محیط خود را نقشه کشی کنند. اینجا، کپک لجن مستقیماً به عنوان یک ابزار بیولوژیک استفاده میشود، اما به طوره تشبیهی، به عنوان نمادی برای گفتگو در مورد همبستگی،ارتباط و همکاری اجتماعی. دیگر فعالیت های سرگرم کننده عمومی، من تعداد زیادی از کارگاه های کپک لنجی به راه انداختم، راهی خلاقانه از سرگرمی با موجود زنده (کپک لجن). بنابراین مردم دعوت شده اند تا بیایند و یاد بگیرند
در مورد کارهای شگفت انگیزی که میتوانند انجام دهند. و آنها تجربه ظرف پتری خود را می سازند. محیطی برای کپک لجن بمنظور مسیریابی آنها میتوانند خصوصیات آن کپک لجن را تست کنند. هرکسی در خانه یک پتری از کپک لجن میسازد و دعوت میشود تا نتایج خودش را به اشتراک بگذارد در مشارکت کپک لجنی. و این مشارکت مرا برای ایجاد همکاری های (بیشتر) با مجموعه ایی از انسان های جالب، راغب کرد. من با فیلم سازان کار کرده ام بر روی یک فیلم مستند بلند در مورد کپک لجنی، و تاکید میکنم ، فیلم بلند مدت،
که در مرحله نهایی تدوین میباشد و به زودی در پرده سینما اکران خواهد شد. (خنده) همچنین مرا قادر به هدایت چیزی که من فکرم میکنم (شاید)اولین تجربه کپک لجن انسانی باشد، کرد. این (عکس) قسمتی از نمایشگاه سال قبل شهر روتردام است. ما مردم را دعوت کردیم تا به مدت یک و نیم ساعت (تجربه ای مثل) کپک لجن داشته باشند. بعد ما، مردم را به یکدیگر متصل کردیم سپس آنها به یک سلول عظیم تبدیل شدند، و از آنها خواستیم از قوانین کپک لجنی پیروی کنند. شما باید از طریق نوسان ها با یکدیگر ارتباط برقرار کنید، نه با سخن گفتن. شما باید بصورت یکه عمل کنید، یک سلول عظیم،
خودخواهی ممنوع، و انگیزه برای حرکت کردن و اکتشاف محیط (اطراف) در جستجوی غذا. بنابراین یک بینظمی برهم زننده به دنبال آمد از طریق این گروه از غریبه ها که با طناب های زردی به یکدیگر متصل بودند و تیشرت های "کپک لجنی بودن" پوشیده بودند و در پارک مروزه سرگردان بودند. وقتی آنها با درخت روبرو میشدند، آنها باید تغییر شکل می دادند ارتباطشان را و به عنوان یک سلول حجیم (خودرا) اصلاح میکردند، بدون سخن گفتن. این یک آزمایش خنده آوری بود از بسیاری جهات. این (آزمایش) فرضیه محور نبود، ما سعی در اثبات یا نشان دادن چیزی نداشتیم.
اما چیزی که برای ما فراهم کرد، راهی بود از سرگرمی قسمت بزرگی از مردم عموم با ایده ایی از هوشمندی، فعالیت(هدفمند)، استقلال، و فراهم کرد یک فضای تفریح برای بحث در مورد نتایجی که بدست آمده بود. یکی از جالبترین چیزها در مورد آزمایش گفتگو هایی بود که بعد از آن اتفاق افتاد. یک نشست گفتگوی خود به خودی در پارک اتفاق افتاد. مردم بحث میکردند در مورد روانشناسی انسان، که چقدر سخت بود رها کردن شخصیت انفرادی و خودخواهی ها. دیگر مردم در مورد ارتباطات باکتریها گفتگو میکردند.
هر فردی (ایده هایش را) از تفسیر انفرادی اش می آورد، و نتیجه ما از این آزمایش این بود که مردم شهر روتردام بسیار برای کارگروهی مناسب بودند، مخصوصا وقتی به آن ها ابجو داده شود. ما به آن ها جو(دوسر) ندادیم. ما به آنها آبجو دادیم. اما آنها به خوبی کپک لجن (در کار انتقال مواد مثل آبجو) نبودند، و کپک لجن برا من، یک موضوع جذاب است. اون بصورت بیولوژیکی شگفت انگیزه، و بصورت محاسباتی جالبه، اما اون همچنین یک نماد هست، راهی برای سرگرمی با ایده های جمعی،
رفتار های جمعی و مشارکتی. بسیاری از کارهای من تحقیقات علمی بدنبال دارد، پس این از آزمایش پر پیچ و خم تجلیل میکند اما با یک روش متفاوتی. و کپک لجن همچنین ماده کاری من است. اون کار پردازیست برای عکس ها، پرینت ها و انیمیشن ها، و رویداد های مشارکتی درحالیکه، کپک لجن مرا برای کارکردن انتخاب نکرد، دقیقاً، اون یک همکاری از انواع مختلفه. من میتونم پیش بینی دقیقی از رفتارهاش به وسیله فهمیدن چگونگی کارکردش داشته باشم، اما من نمیتونم کنترلش بکنم. کپک لجن حرف آخری در
فرآیند های خلاقانه بود. و بعد از همه، اون زیبایی درونی خودش رو داشت. این الگو های شاخه ایی که ما میبینیم ما در همه نوع مقیاسی از طبیعت میبینیم، از شاخه های دلتی رودخانه، تا شاخه های (منشعب) رعد و برق از رگ های خونی خودمان، تا شبکه های عصبی، به وضوح قوانین با ارزشی در بازی با این موجود ساده و در عین حال پیچیده، وجود دارد، فرقی نمی‌کند که از کدام زمینه‌ی تحقیقی باشیم، یا سبک تحقیق ما چگونه است، در (کپک لجن) آموزش های بسیاری برای اموختن هست، از مشاهده و سرگرم شدن با این لکه زیبا و بدون (ساختار)مغزی . من به شما کپک لجن فیسارم پلی سلوفلیوم را معرفی کردم.
متشکرم. (
I'd like to introduce you to an organism: a slime mold, Physarum polycephalum. It's a mold with an identity crisis, because it's not a mold, so let's get that straight to start with. It is one of 700 known slime molds belonging to the kingdom of the amoeba. It is a single-celled organism, a cell, that joins together with other cells to form a mass super-cell to maximize its resources. So within a slime mold you might find thousands or millions of nuclei, all sharing a cell wall,
all operating as one entity. In its natural habitat, you might find the slime mold foraging in woodlands, eating rotting vegetation, but you might equally find it in research laboratories, classrooms, and even artists' studios. I first came across the slime mold about five years ago. A microbiologist friend of mine gave me a petri dish with a little yellow blob in it and told me to go home and play with it. The only instructions I was given, that it likes it dark and damp and its favorite food is porridge oats.
I'm an artist who's worked for many years with biology, with scientific processes, so living material is not uncommon for me. I've worked with plants, bacteria, cuttlefish, fruit flies. So I was keen to get my new collaborator home to see what it could do. So I took it home and I watched. I fed it a varied diet. I observed as it networked. It formed a connection between food sources. I watched it leave a trail behind it, indicating where it had been. And I noticed that when it was fed up with one petri dish,
it would escape and find a better home. I captured my observations through time-lapse photography. Slime mold grows at about one centimeter an hour, so it's not really ideal for live viewing unless there's some form of really extreme meditation, but through the time lapse, I could observe some really interesting behaviors. For instance, having fed on a nice pile of oats, the slime mold goes off to explore new territories in different directions simultaneously. When it meets itself, it knows it's already there,
it recognizes it's there, and instead retreats back and grows in other directions. I was quite impressed by this feat, at how what was essentially just a bag of cellular slime could somehow map its territory, know itself, and move with seeming intention. I found countless scientific studies, research papers, journal articles, all citing incredible work with this one organism, and I'm going to share a few of those with you. For example, a team in Hokkaido University in Japan filled a maze with slime mold.
It joined together and formed a mass cell. They introduced food at two points, oats of course, and it formed a connection between the food. It retracted from empty areas and dead ends. There are four possible routes through this maze, yet time and time again, the slime mold established the shortest and the most efficient route. Quite clever. The conclusion from their experiment was that the slime mold had a primitive form of intelligence. Another study exposed cold air at regular intervals to the slime mold.
It didn't like it. It doesn't like it cold. It doesn't like it dry. They did this at repeat intervals, and each time, the slime mold slowed down its growth in response. However, at the next interval, the researchers didn't put the cold air on, yet the slime mold slowed down in anticipation of it happening. It somehow knew that it was about the time for the cold air that it didn't like. The conclusion from their experiment was that the slime mold was able to learn.
A third experiment: the slime mold was invited to explore a territory covered in oats. It fans out in a branching pattern. As it goes, each food node it finds, it forms a network, a connection to, and keeps foraging. After 26 hours, it established quite a firm network between the different oats. Now there's nothing remarkable in this until you learn that the center oat that it started from represents the city of Tokyo, and the surrounding oats are suburban railway stations.
The slime mold had replicated the Tokyo transport network — (Laughter) — a complex system developed over time by community dwellings, civil engineering, urban planning. What had taken us well over 100 years took the slime mold just over a day. The conclusion from their experiment was that the slime mold can form efficient networks and solve the traveling salesman problem. It is a biological computer. As such, it has been mathematically modeled, algorithmically analyzed.
It's been sonified, replicated, simulated. World over, teams of researchers are decoding its biological principles to understand its computational rules and applying that learning to the fields of electronics, programming and robotics. So the question is, how does this thing work? It doesn't have a central nervous system. It doesn't have a brain, yet it can perform behaviors that we associate with brain function. It can learn, it can remember, it can solve problems, it can make decisions.
So where does that intelligence lie? So this is a microscopy, a video I shot, and it's about 100 times magnification, sped up about 20 times, and inside the slime mold, there is a rhythmic pulsing flow, a vein-like structure carrying cellular material, nutrients and chemical information through the cell, streaming first in one direction and then back in another. And it is this continuous, synchronous oscillation within the cell that allows it to form quite a complex understanding of its environment,
but without any large-scale control center. This is where its intelligence lies. So it's not just academic researchers in universities that are interested in this organism. A few years ago, I set up SliMoCo, the Slime Mould Collective. It's an online, open, democratic network for slime mold researchers and enthusiasts to share knowledge and experimentation across disciplinary divides and across academic divides. The Slime Mould Collective membership is self-selecting. People have found the collective
as the slime mold finds the oats. And it comprises of scientists and computer scientists and researchers but also artists like me, architects, designers, writers, activists, you name it. It's a very interesting, eclectic membership. Just a few examples: an artist who paints with fluorescent Physarum; a collaborative team who are combining biological and electronic design with 3D printing technologies in a workshop; another artist who is using the slime mold as a way of engaging a community
to map their area. Here, the slime mold is being used directly as a biological tool, but metaphorically as a symbol for ways of talking about social cohesion, communication and cooperation. Other public engagement activities, I run lots of slime mold workshops, a creative way of engaging with the organism. So people are invited to come and learn about what amazing things it can do, and they design their own petri dish experiment, an environment for the slime mold to navigate
so they can test its properties. Everybody takes home a new pet and is invited to post their results on the Slime Mould Collective. And the collective has enabled me to form collaborations with a whole array of interesting people. I've been working with filmmakers on a feature-length slime mold documentary, and I stress feature-length, which is in the final stages of edit and will be hitting your cinema screens very soon. (Laughter) It's also enabled me to conduct what I think is
the world's first human slime mold experiment. This is part of an exhibition in Rotterdam last year. We invited people to become slime mold for half an hour. So we essentially tied people together so they were a giant cell, and invited them to follow slime mold rules. You have to communicate through oscillations, no speaking. You have to operate as one entity, one mass cell, no egos, and the motivation for moving and then exploring the environment is in search of food.
So a chaotic shuffle ensued as this bunch of strangers tied together with yellow ropes wearing "Being Slime Mold" t-shirts wandered through the museum park. When they met trees, they had to reshape their connections and reform as a mass cell through not speaking. This is a ludicrous experiment in many, many ways. This isn't hypothesis-driven. We're not trying to prove, demonstrate anything. But what it did provide us was a way of engaging a broad section of the public with ideas of intelligence, agency, autonomy, and provide a playful platform
for discussions about the things that ensued. One of the most exciting things about this experiment was the conversation that happened afterwards. An entirely spontaneous symposium happened in the park. People talked about the human psychology, of how difficult it was to let go of their individual personalities and egos. Other people talked about bacterial communication. Each person brought in their own individual interpretation, and our conclusion from this experiment was that
the people of Rotterdam were highly cooperative, especially when given beer. We didn't just give them oats. We gave them beer as well. But they weren't as efficient as the slime mold, and the slime mold, for me, is a fascinating subject matter. It's biologically fascinating, it's computationally interesting, but it's also a symbol, a way of engaging with ideas of community, collective behavior, cooperation. A lot of my work draws on the scientific research,
so this pays homage to the maze experiment but in a different way. And the slime mold is also my working material. It's a coproducer of photographs, prints, animations, participatory events. Whilst the slime mold doesn't choose to work with me, exactly, it is a collaboration of sorts. I can predict certain behaviors by understanding how it operates, but I can't control it. The slime mold has the final say in the creative process. And after all, it has its own internal aesthetics.
These branching patterns that we see we see across all forms, scales of nature, from river deltas to lightning strikes, from our own blood vessels to neural networks. There's clearly significant rules at play in this simple yet complex organism, and no matter what our disciplinary perspective or our mode of inquiry, there's a great deal that we can learn from observing and engaging with this beautiful, brainless blob. I give you Physarum polycephalum. Thank you. (Applause)