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  • I study ants

    翻訳: Takeshi Maeda 校正: Akiko Hicks

  • in the desert, in the tropical forest

    私はアリを研究しています

  • and in my kitchen,

    砂漠や 熱帯林の中のアリや

  • and in the hills around Silicon Valley where I live.

    我が家のキッチンや

  • I've recently realized that ants

    私の住むシリコンバレー周辺の丘でも アリを調べています

  • are using interactions differently

    最近 私は ある事に気がつきました

  • in different environments,

    アリ同士の「やりとり」は環境の違いで

  • and that got me thinking that we could learn from this

    異なった使われ方になるということです

  • about other systems,

    また この事から 他のシステムについて

  • like brains and data networks that we engineer,

    学ぶ事があるのではと考えました

  • and even cancer.

    例えば 脳の仕組みや 私達が設計するデータネットワークや―

  • So what all these systems have in common

    癌についてでさえもです

  • is that there's no central control.

    これら全てのシステムには

  • An ant colony consists of sterile female workers --

    中央司令塔はないのです

  • those are the ants you see walking around

    アリのコロニーは 生殖機能が無いメスの働きアリ ―

  • and then one or more reproductive females

    皆さんが歩いている所を 見かけるアリと

  • who just lay the eggs.

    最低1匹の生殖を行うメスで 成り立っています

  • They don't give any instructions.

    このメスはひたすら卵を産むだけで

  • Even though they're called queens,

    誰にも指示を与えません

  • they don't tell anybody what to do.

    「女王アリ」という名にもかかわらず―

  • So in an ant colony, there's no one in charge,

    なんら命令を出すわけではありません

  • and all systems like this without central control

    つまり コロニーに リーダーはおらず

  • are regulated using very simple interactions.

    この類の集中制御機能の無い システムは全て

  • Ants interact using smell.

    とても簡単な「やりとり」によって 制御されています

  • They smell with their antennae,

    アリ同士のやりとりには 匂いが使われます

  • and they interact with their antennae,

    触角でにおいを感じ取り

  • so when one ant touches another with its antennae,

    触角でコミュニケーションを取り合います

  • it can tell, for example, if the other ant

    アリ同士は触角を お互いに触れ合う事で

  • is a nestmate

    相手が同じ巣の仲間なのか

  • and what task that other ant has been doing.

    確認したり

  • So here you see a lot of ants moving around

    相手の行動を知ることができます

  • and interacting in a lab arena

    これは研究用アリーナです 沢山のアリが動き回り

  • that's connected by tubes to two other arenas.

    相互に関わっています

  • So when one ant meets another,

    他の2つのアリーナと チューブで つながっています

  • it doesn't matter which ant it meets,

    アリ同士が接触する際には

  • and they're actually not transmitting

    相手が誰かに関わらず

  • any kind of complicated signal or message.

    複雑な信号や メッセージのやりとりは

  • All that matters to the ant is the rate

    全く行っていません

  • at which it meets other ants.

    アリにとって重要なのは

  • And all of these interactions, taken together,

    他のアリに出会う頻度なんです

  • produce a network.

    そして このような出会いを総合して

  • So this is the network of the ants

    ネットワークを 構成しています

  • that you just saw moving around in the arena,

    これが アリの出会いの 相互作用が創る

  • and it's this constantly shifting network

    アリーナの内部のネットワークです

  • that produces the behavior of the colony,

    この絶えず変化するネットワークは

  • like whether all the ants are hiding inside the nest,

    コロニー全体の行動となって現れます

  • or how many are going out to forage.

    全てのアリが巣内に籠もるとか

  • A brain actually works in the same way,

    何匹が 収穫に出るかなどを 決めているのです

  • but what's great about ants is

    実は 脳も同じように機能していますが

  • that you can see the whole network as it happens.

    アリの良いところは

  • There are more than 12,000 species of ants,

    ネットワーク全体をリアルタイムで 観察出来る事です

  • in every conceivable environment,

    アリはあらゆる環境下に生息し

  • and they're using interactions differently

    12,000種にものぼります

  • to meet different environmental challenges.

    それぞれの異なった 環境の問題に対応する為に―

  • So one important environmental challenge

    「やりとり」を様々な形で利用しています

  • that every system has to deal with

    まず どのシステムもが直面する

  • is operating costs, just what it takes

    環境上の課題は

  • to run the system.

    システムの維持に必要な

  • And another environmental challenge is resources,

    「運転コスト」です

  • finding them and collecting them.

    もう1つの環境上の 課題は「資源」です

  • In the desert, operating costs are high

    「資源」を見つけ出し 集めるという事です

  • because water is scarce,

    砂漠では 水が乏しい為

  • and the seed-eating ants that I study in the desert

    システム運用コストは 高くなります

  • have to spend water to get water.

    私が砂漠で観察した 植物の種を食べるアリは

  • So an ant outside foraging,

    水を得るために 水を消費しなければなりません

  • searching for seeds in the hot sun,

    巣の外で収穫活動をしているアリは

  • just loses water into the air.

    灼熱の太陽に照らされている為に

  • But the colony gets its water

    体内の水分が蒸発してしまうからです

  • by metabolizing the fats out of the seeds

    でも コロニーは種に含まれる

  • that they eat.

    脂肪を代謝することにより

  • So in this environment, interactions are used

    水を得ています

  • to activate foraging.

    このような環境下では アリ間のやりとりが

  • An outgoing forager doesn't go out unless

    収穫行動を促進させます

  • it gets enough interactions with returning foragers,

    収穫に向かうアリは 戻ってくるアリとの

  • and what you see are the returning foragers

    やりとりが十分でなければ 巣から出ません

  • going into the tunnel, into the nest,

    これは 収穫を終えたアリの隊列が

  • and meeting outgoing foragers on their way out.

    巣に戻るためにトンネルを 通過する様子ですが

  • This makes sense for the ant colony,

    収穫に向かうアリたちと 接触し合っています

  • because the more food there is out there,

    これは理にかなっています

  • the more quickly the foragers find it,

    沢山の餌があれば あるほど

  • the faster they come back,

    それを見つける時間が短くなるので

  • and the more foragers they send out.

    出たアリがすぐに戻り

  • The system works to stay stopped,

    より沢山のアリを 送り出す仕組みになっています

  • unless something positive happens.

    これは通常止まっていて

  • So interactions function to activate foragers.

    好条件下でのみ稼動するシステムです

  • And we've been studying the evolution of this system.

    アリ間のやりとりが 収穫活動を促進するのです

  • First of all, there's variation.

    私達は このシステムの 進化についても研究しています

  • It turns out that colonies are different.

    まず コロニーによる

  • On dry days, some colonies forage less,

    微妙な違いに注目しました

  • so colonies are different in how

    乾燥時に収穫活動を 減らすコロニーもあります

  • they manage this trade-off

    つまり コロニーによって

  • between spending water to search for seeds

    トレードオフの管理 つまり

  • and getting water back in the form of seeds.

    どれだけ 水分を消費して種を探し

  • And we're trying to understand why

    見返りに種から水分を得るかの 管理に差があるのです

  • some colonies forage less than others

    私たちは 収穫活動を減らす―

  • by thinking about ants as neurons,

    コロニーが存在する訳を

  • using models from neuroscience.

    アリをニューロン(神経細胞)に見立てて

  • So just as a neuron adds up its stimulation

    神経科学のモデルから 理解しようとしています

  • from other neurons to decide whether to fire,

    神経細胞が 外部からの刺激を加算して

  • an ant adds up its stimulation from other ants

    発火するかを決めるように

  • to decide whether to forage.

    アリも 他のアリとの やりとりの量を加算して

  • And what we're looking for is whether there might be

    収穫を行うか 決めています

  • small differences among colonies

    ですので コロニーによる

  • in how many interactions each ant needs

    微妙な違い―

  • before it's willing to go out and forage,

    それぞれのアリが 収穫に向かうのに必要な―

  • because a colony like that would forage less.

    やりとりの量に差があって

  • And this raises an analogous question about brains.

    それが コロニーの収穫活動の減少に つながるのかを模索しています

  • We talk about the brain,

    これは 脳に対しても 同様な疑問を投げかけます

  • but of course every brain is slightly different,

    よく 脳について話をしますが

  • and maybe there are some individuals

    もちろん それぞれの脳も微妙に違い

  • or some conditions

    それぞれの性質や

  • in which the electrical properties of neurons are such

    それぞれの状況によって

  • that they require more stimulus to fire,

    ニューロンの電気的特性等に 違いが生じ

  • and that would lead to differences in brain function.

    発火に より多量の刺激が 必要になり

  • So in order to ask evolutionary questions,

    その差が脳の機能の 違いに繋がるかもしれません

  • we need to know about reproductive success.

    進化の過程を知る為には

  • This is a map of the study site

    繁殖に成功しているかどうか 知る必要があります

  • where I have been tracking this population

    これは私が28年間

  • of harvester ant colonies for 28 years,

    アリ数の追跡調査を行ってきた地域の

  • which is about as long as a colony lives.

    収穫アリのコロニーの地図です

  • Each symbol is a colony,

    この年数は コロニーの寿命とほぼ同じです

  • and the size of the symbol is how many offspring it had,

    各シンボルは コロニー

  • because we were able to use genetic variation

    大きさは 子孫の数を表しています

  • to match up parent and offspring colonies,

    遺伝子の情報を利用して

  • that is, to figure out which colonies

    親と子孫をマッチさせ

  • were founded by a daughter queen

    どのコロニーが 2世代目女王アリによって―

  • produced by which parent colony.

    設けられたのか 更には

  • And this was amazing for me, after all these years,

    どの親コロニーの 出身なのか解明しました

  • to find out, for example, that colony 154,

    そして長年の調査の末 驚きの事実が判明しました

  • whom I've known well for many years,

    例えば この154番のコロニーは

  • is a great-grandmother.

    私が 長年調査しているのですが

  • Here's her daughter colony,

    第一世代の 親コロニーです

  • here's her granddaughter colony,

    これが 娘のコロニーで

  • and these are her great-granddaughter colonies.

    これが 孫のコロニーです

  • And by doing this, I was able to learn

    そして これらは ひ孫世代のコロニーになります

  • that offspring colonies resemble parent colonies

    この調査によって 解った事は

  • in their decisions about which days are so hot

    子孫と親コロニーは

  • that they don't forage,

    どのくらい暑ければ収穫に出ないかの

  • and the offspring of parent colonies

    判断が似ています

  • live so far from each other that the ants never meet,

    この子孫のコロニーは 親コロニーとは

  • so the ants of the offspring colony

    決して出会うことの無いほど 離れているので

  • can't be learning this from the parent colony.

    子孫コロニーのアリは 親コロニーから

  • And so our next step is to look

    この知識を教わったはずはありません

  • for the genetic variation underlying this resemblance.

    ですから 次のステップは

  • So then I was able to ask, okay, who's doing better?

    この相似を生み出す 遺伝子の違いを探す事です

  • Over the time of the study,

    そこから どのアリが 繁栄しているかを 探ることもできます

  • and especially in the past 10 years,

    これまでの研究の中で

  • there's been a very severe and deepening drought

    特にこの10年間は

  • in the Southwestern U.S.,

    南西部アメリカでは

  • and it turns out that the colonies that conserve water,

    厳しい干ばつに襲われていますが

  • that stay in when it's really hot outside,

    水を節約するために

  • and thus sacrifice getting as much food as possible,

    猛暑の日は 巣の中に留まり

  • are the ones more likely to have offspring colonies.

    最大限の収穫を犠牲にするコロニーが

  • So all this time, I thought that colony 154

    より’多くの子孫を残す事が解りました

  • was a loser, because on really dry days,

    それまで 154番のコロニーは

  • there'd be just this trickle of foraging,

    「負け組」だと考えていました

  • while the other colonies were out

    特に乾燥した日には収穫をほとんどせず

  • foraging, getting lots of food,

    その間 他のコロニーは収穫に出て

  • but in fact, colony 154 is a huge success.

    沢山の餌を手に入れていたからです

  • She's a matriarch.

    しかし 154番コロニーは 沢山の子孫を残しました

  • She's one of the rare great-grandmothers on the site.

    彼女は偉大な女王です

  • To my knowledge, this is the first time

    この場所で稀な 3世代のコロニーを築き上げました

  • that we've been able to track

    私の知る限り 初めてではないでしょうか

  • the ongoing evolution of collective behavior

    自然な動物群の集団行動が

  • in a natural population of animals

    進化する過程を追跡調査して

  • and find out what's actually working best.

    どの行動によって

  • Now, the Internet uses an algorithm

    いちばん繁栄するのかを 明らかにしました

  • to regulate the flow of data

    インターネットは データの流れの制御に

  • that's very similar to the one

    アルゴリズムを使用していますが

  • that the harvester ants are using to regulate

    この仕組みは

  • the flow of foragers.

    収穫アリが 餌集めに送り出す個体数を

  • And guess what we call this analogy?

    制御する仕組みによく似ています

  • The anternet is coming.

    この類似を なんと呼んでいるか ご存知ですか?

  • (Applause)

    「anternet (アンターネット)」です

  • So data doesn't leave the source computer

    (拍手)

  • unless it gets a signal that there's enough bandwidth

    データの伝送路容量が

  • for it to travel on.

    十分に確保されているという 信号を受けるまで

  • In the early days of the Internet,

    発信元コンピュータはデータを 送出しません

  • when operating costs were really high

    インターネット初期は

  • and it was really important not to lose any data,

    運用コストは非常に高く

  • then the system was set up for interactions

    データを紛失しない事が 極めて重要だったので

  • to activate the flow of data.

    システムは信号のやりとりによって

  • It's interesting that the ants are using an algorithm

    データ送信を開始するように 設計されました

  • that's so similar to the one that we recently invented,

    アリが使用するアルゴリズムと

  • but this is only one of a handful of ant algorithms

    近年発明されたシステムの酷似は 興味深いものがあります

  • that we know about,

    しかし それは私達が知っている 一握りのアリのアルゴリズムの

  • and ants have had 130 million years

    ほんの1つに過ぎません

  • to evolve a lot of good ones,

    一方 アリ達は1億3千万年の過程で 素晴らしいものを

  • and I think it's very likely

    数多く進化させてきました

  • that some of the other 12,000 species

    ですから 他の12,000種の

  • are going to have interesting algorithms

    アルゴリズムの中には

  • for data networks

    私達が考え付かなかった

  • that we haven't even thought of yet.

    データネットワークに関しての

  • So what happens when operating costs are low?

    役立つヒントが あるに違いありません

  • Operating costs are low in the tropics,

    では 運用コストが 低い場合はどうでしょう?

  • because it's very humid, and it's easy for the ants

    熱帯地方では 運用コストは下がります

  • to be outside walking around.

    なぜなら 多湿の為に 巣外での作業が

  • But the ants are so abundant

    アリの負担にならないからです

  • and diverse in the tropics

    しかし 熱帯地方では アリの数が多く

  • that there's a lot of competition.

    種類も多く存在しますので

  • Whatever resource one species is using,

    沢山の競争があります

  • another species is likely to be using that

    ある種が使っている資源は

  • at the same time.

    別の種のアリも同時に

  • So in this environment, interactions are used

    狙っているかもしれません

  • in the opposite way.

    ですので この環境では 「やりとり」は

  • The system keeps going

    逆の目的で使われます

  • unless something negative happens,

    これは常に「オン」のシステムで

  • and one species that I study makes circuits

    不都合がある場合のみ ストップします

  • in the trees of foraging ants

    私が観察したアリの1種は

  • going from the nest to a food source and back,

    木の幹や枝に収穫アリが経路を形成し

  • just round and round,

    巣と餌場との往復を

  • unless something negative happens,

    何回も繰り返します

  • like an interaction

    不都合が発生しない限り --

  • with ants of another species.

    例えば 他の種のアリと

  • So here's an example of ant security.

    出くわしたりしない限り やめません

  • In the middle, there's an ant

    アリのセキュリティの1例を お見せしましょう

  • plugging the nest entrance with its head

    中央部で 1匹のアリが

  • in response to interactions with another species.

    自らの頭で巣の入口を塞いでいますが

  • Those are the little ones running around

    これは他の種に出くわした結果です

  • with their abdomens up in the air.

    相手は 腹部を上に曲げて

  • But as soon as the threat is passed,

    動き回っているアリです

  • the entrance is open again,

    脅威が去るとすぐに

  • and maybe there are situations

    入口は 開けられます

  • in computer security

    コンピュータのセキュリティでも

  • where operating costs are low enough

    状況によって

  • that we could just block access temporarily

    運用コストが安い場合には

  • in response to an immediate threat,

    直面する脅威に対して 一時的に対応して

  • and then open it again,

    接続をブロックし

  • instead of trying to build

    再度 接続を開始する方が

  • a permanent firewall or fortress.

    恒久的なファイアウォールや

  • So another environmental challenge

    フォートレスを築くよりも 効率的かもしれません

  • that all systems have to deal with

    さて もう一つの環境問題

  • is resources, finding and collecting them.

    全てのシステムにおいて 必要なのが

  • And to do this, ants solve the problem

    「資源」です 「資源」を見つけ 集める事です

  • of collective search,

    アリは この問題の解決に

  • and this is a problem that's of great interest

    集団探索を行っています

  • right now in robotics,

    この行為は 現在ロボット工学で

  • because we've understood that,

    注目されている問題です

  • rather than sending a single,

    なぜなら 例えばですが

  • sophisticated, expensive robot out

    他の星の探査や

  • to explore another planet

    火災のビルの捜索などに

  • or to search a burning building,

    洗練された高価な

  • that instead, it may be more effective

    ロボットを1台使用するより

  • to get a group of cheaper robots

    最小限の情報を交換する