Posta Güvercinlerinin Kolektif Navigasyon Sırrı Çözüldü
Gökyüzünde süzülen bir kuş sürüsünün karmaşık manevralarını izlerken, bu canlıların arka planda muazzam bir bilişsel süreç yürüttüğünü düşünebilirsiniz. Özellikle yollarını bulma konusundaki üstün yetenekleriyle bilinen posta güvercinlerinin, grup halindeyken nasıl karar verdikleri uzun süredir bilim dünyasının radarındaydı. Genel kanı, sürü içindeki tecrübeli liderlerin takip edildiği ya da kuşların birbirlerinin deneyim seviyelerini bir şekilde tartarak hareket ettiği yönündeydi. Ancak eLife dergisinde yayımlanan yeni bir araştırma, ezberleri bozacak nitelikte sonuçlar ortaya koyuyor. Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Massachusetts Boston Üniversitesi (UMass Boston) bünyesinde yürütülen çalışma, güvercinlerin grup halindeyken rotalarını optimize etmek için son derece basit bir matematiksel yöntem kullandığını gösteriyor: Rotaların ortalamasını almak.
Karmaşık Bilişsel Süreçler mi, Yoksa Kitlelerin Bilgeliği mi?
Doğada hayvanların karmaşık ortamlarda yol bulma becerileri, doğrudan zihinsel kapasiteleriyle ilişkilendirilir. Grup halinde seyahat eden canlılar, bireysel bilgi birikimlerini bir araya getirerek daha güvenli ve kısa yollar bulmaya çalışır. Bu durum, gruptaki uzman bireyi tanımayı gerektiren "tecrübeli lideri takip etme" yöntemiyle olabileceği gibi, tüm bireylerin rotalarının yapay bir ortalamasını alan "kitlelerin bilgeliği" ilkesiyle de gerçekleşebilir. Posta güvercinleri, rotaları hafızada tutma ve geliştirme yetenekleri sayesinde sosyal navigasyon stratejilerini incelemek adına mükemmel bir model sunuyor. Araştırma ekibinden doktora öğrencisi Shoubhik Banerjee, kuşların bu süreçte tam olarak hangi mekanizmaları devreye soktuğunu anlamak için yola çıktıklarını belirtiyor.
Bilim insanları, 2017 yılında yapılan ve güvercinlerin nesiller boyu bayrak yarışı mantığıyla uçurulduğu eski bir deneyi temel aldı. Söz konusu eski çalışmada, 8,4 kilometre uzaklıktaki bir salım noktasından eve dönen kuşlar arasında "deneyimli" ve "deneyimsiz" eşleşmeleri yapılmıştı. Her jenerasyon sonunda tecrübeli kuş sistemden çıkarılıp yerine hiç uçmamış bir kuş dahil ediliyordu. Beş nesil sonunda, bu şekilde sürekli yenilenen grupların, tek başına veya sabit çiftler halinde uçan kontrol gruplarına kıyasla çok daha verimli ve kısa rotalar geliştirdiği gözlenmişti. O dönem bu durum, insan kültürünün gelişimine benzer bir "kümülatif kültürel evrim" (KKE) olarak yorumlanmıştı. Fakat kuşların bunu zihinsel olarak nasıl başardığının mekanik detayları karanlıkta kalmıştı.
Yedi Farklı Öğrenme Stratejisi Test Edildi
Banerjee, Francisco ve Kao’dan oluşan araştırma ekibi, gerçek güvercinlerin davranışlarını hangi algoritmanın açıklayabileceğini bulmak adına bilgisayar modelleri geliştirdi. Bilişsel karmaşıklık düzeylerine göre sıralanan yedi farklı öğrenme mekanizması simüle edildi. İlk grupta, kuşların partnerlerinin tecrübesinden haberdar olmadığı ve sadece rotaları birleştirdiği en basit "rota ortalaması" modeli yer alıyordu. İkinci grupta, kuşların gruptaki daha deneyimli bireyi tanıyabildiği ve ona göre pozisyon aldığı modeller sınandı. Üçüncü ve en karmaşık grupta ise kuşların hem kendi performanslarını hem de partnerlerinin performansını aktif olarak değerlendirdiği, yani kümülatif kültürel evrimin gerektirdiği yüksek zihinsel süreçler simüle edildi.
Modellerden elde edilen yapay uçuş verileri, gerçek güvercinlerin uçuş verileriyle ve sosyal ağırlık analizleriyle karşılaştırıldı. Sonuçlar oldukça şaşırtıcıydı: Simüle edilen tüm stratejiler bir şekilde rota verimliliğini artırmayı başarmıştı. Yani sadece rota iyileşmesine bakarak kuşların kültürel bir aktarım yaptığını söylemek mümkün değildi. Gerçek veri setleriyle tam uyum sağlayan tek bir mekanizma vardı, o da en basit olanıydı. Posta güvercinleri, yanlarındaki kuşun ne kadar tecrübeli olduğuna bakmaksızın, iki farklı rotanın geometrik ortalamasını alarak uçuyordu.
Araştırmacılardan Fritz Francisco, bu durumun kuşlara fazladan bir zihinsel yük bindirmediğini vurguluyor. Güvercinler, partnerlerinin deneyim farklarını tamamen göz ardı ederek birbirlerinin rotalarını eşit oranda etkiliyordu. "Kitlelerin bilgeliği" mekanizması, kuşlara neredeyse "bedavaya" daha kısa bir yol sunuyordu. Evrimsel süreçte canlıların enerji tasarrufu adına en az zihinsel çaba gerektiren yöntemi seçmesi, biyoloji dünyasındaki genel tasarruf eğilimleriyle de örtüşüyor. Gelecekte farklı grup büyüklükleri ve hata payları içeren yeni deneylerle, bu kolektif navigasyonun sınırlarının daha da netleştirilmesi hedefleniyor.
Kaynak: phys.org How homing pigeons keep navigation simple when winging their way home together
Gökhan Yalta'nın Yorumu: Biyolojik sistemlerin karmaşık görünen problemleri ne kadar sade algoritmalarla çözebildiğini görmek her zaman büyüleyicidir. Bu araştırma, doğadaki kolektif zekanın aslında her zaman yüksek düzeyde bir zihinsel farkındalık ya da hiyerarşik bir liderlik mekanizması gerektirmediğini kanıtlıyor. Güvercinlerin tecrübe farklarını tartmadan, sadece yanındaki bireyle geometrik bir rota ortalaması yakalaması, evrimin "minimum enerji, maksimum verim" ilkesinin harika bir yansımasıdır. Zira partnerinin ne kadar bildiğini ölçmeye çalışmak, beyin için ciddi bir enerji ve zaman maliyeti demektir. Kuşlar bu maliyetten kaçarak kararı doğrudan mekaniğe bırakıyorlar. Bu mantık, günümüzde otonom drone sürülerinin ve robotik ağların rotalama algoritmalarını geliştirmek için muazzam bir altlık sunuyor. Yapay zekada sürü zekası tasarlayan mühendislerin, sistemleri karmaşık kurallarla boğmak yerine doğadaki bu yalın "ortalama alma" refleksinden öğreneceği çok şey var.