Spořádaná hejna (špačků)

Hejna špačků (i dalších ptáků, mravenců, ryb nebo termitů) výborně fungují i bez vedoucího.

Pravděpodobně jste už někdy pozorovali hejno ptáků. Třeba takoví špačci tvoří hejna, ve kterých můžou být až tisíce jedinců. Napadlo vás při tom, jak se všichni ptáci v hejnu dokáží domluvit, kam zrovna poletí? Kdo to řídí? Kdo je tam šéf? Představte si, že nikdo! Ptáte se: Jak je to možné? Jak to může fungovat? Pojďme si to tedy vyzkoušet!

Na aktivitu potřebujeme dostatečně velký prostor. Je možné ji provádět s 15 až 150 účastníky. Vyzkoušíme si sílu sebeorganizace skupiny na základě jednotlivců, kteří dodržují jednoduchý soubor pravidel.

• 1. Nejprve žákům vysvětlíme, na jakém prostoru bude naše hra probíhat, že bude mít tři kola, a že během hry nebude možné spolu mluvit.2. Necháme každého (kořist), aby si náhodně a tajně vybral 2 osoby ze třídy – jedna pro něj bude jeho predátor a druhá pro něj bude jeho ochránce (štít).3. Pak žáky poprosíme, aby se po zvukovém signálu (tlesknutí, zazvonění) snažili zaujmout takovou pozici, aby vždy mezi žákem a jeho predátorem stál jeho ochránce (štít). Před tím jim ještě připomeneme, že vše bude probíhat bez mluvení a nikdo nebude prozrazovat, koho si vybral za svého predátora a koho za svůj štít.4. Na základě našeho pokynu pak pravděpodobně vznikne dost chaotický mumraj, který za nějakou dobu ukončíme (zvukovým signálem).5. Před druhým kolem hry vybereme (či vylosujeme) mezi žáky jednoho predátora a jednu kořist. Ostatní budou ochránci (štíty). Velmi rychle po zahájení druhého kola by měl vzniknout chumel ochránců stavící se mezi predátora a kořist.6.      Nakonec necháme každého, aby si znovu náhodně vybral dva spolužáky – osobu A a osobu B (nikomu to přitom neříká). Potom třídu požádáme, aby se každý snažil zaujmout takovou pozici, aby měl zhruba stejnou vzdálenost ke své osobě A i k osobě B. Překvapivě i u větších skupin bývá brzy dosaženo rovnováhy.Zkusíme se společně zamyslet, jestli by tento úkol bylo lehčí splnit, kdybychom na začátku určili jednoho vedoucího, který by to celé řídil.

U hejna ptáků (špačků) to funguje podobně jako jsme si vyzkoušeli v předchozí aktivitě. Ptáci v hejnu používají několik jednoduchých pravidel. Každý pták se řídí třemi jednoduchými pravidly: 1) přibližte se k sobě, ale 2) udržujte si mezi sebou určitou minimální vzdálenost, 3) leťte stejným směrem jako vaši sousedé. Bez pravidla č. 1 by se ptáci mohli od sebe příliš vzdálit a bez pravidla č. 2 by ptáci do sebe zase mohli narazit. Kromě toho, že máme pravidla a všichni ptáci jim rozumí, je také důležité, aby každý pták vždy viděl, zda pravidla dodržuje.

Ve druhém kole cvičení bylo změněno pouze jedno pravidlo. Ale mělo to velký dopad. Protože všichni nyní potřebují být uprostřed (mezi A a B), nikdo nemůže být venku, a proto se všichni sejdou.

Špačci mohou zvládnout tuto vysoce výkonnou akrobacii pomocí několika jednoduchých pravidel. Pozorně sledují rychlost a směr ostatních špačků kolem sebe. Špačci však nevěnují pozornost všem ostatním ptákům v hejnu najednou. Špaček musí věnovat pozornost pohybům sedmi dalších špačků, kteří jsou mu nejblíže.

Ukazuje se, že sedm sousedů je ideální počet bez ohledu na to, jak velké nebo husté je hejno. Jednoduchá pravidla, která používají, souvisejí se vzdáleností (ne příliš daleko od sedmi dalších špačků, ale také ne příliš blízko k nim - aby nedošlo ke srážce) a se směrem (miřte stejným směrem jako sedm dalších poblíž).

Když se členové skupiny (jakékoliv, tedy i lidské) rozhodnou, která pravidla jsou pro ně důležitá, a všichni je pak začnou dodržovat, lze mnohého dosáhnout za kratší dobu a s menší energií.

Například v severní části Nizozemska existují města, která odstranila veškeré dopravní značení a vytvořila ‚sdílená místa.‘ Neexistuje žádná konkrétní silnice nebo pěší zóna ani pruh pro cyklisty; všichni uživatelé provozu mohou jet kamkoli. Na první pohled je to chaotičtější, a proto jsou lidé opatrnější a dávají větší pozor, což má za následek méně nehod.

● Otázky k diskusi: „Jaká pravidla by podle vás mohla z této situace vyplynout? Kde jinde by tento přístup mohl pomoci… někde ve škole?“

Důležité je poznamenat, že sebeorganizace není úplná svoboda. Mít určitá pravidla a hranice vytváří bezpečí, což má za následek větší svobodu jednání.

Samoorganizace se začíná využívat i u velkých skupin mini-robotů, kteří spolupracují pomocí jednoduchých pravidel. Můžou být díky tomu velmi jednodušší, a pokud se některý porouchá, nemá to žádný negativní dopad na výsledek práce ostatních. Tyto autonomní umělé roje robotů mají potenciální využití pro pátrací a záchranné mise, stavební úsilí, sanaci životního prostředí a lékařské aplikace.

Nyní existují roboti, kteří spolupracují pomocí jednoduchých pravidel. Tyto roboty lze programovat pomocí algoritmů inspirovaných rojením. Tyto autonomní umělé roje robotů mají potenciální využití pro pátrací a záchranné mise, velké stavby, sanaci životního prostředí a lékařské aplikace.

Dalším příkladem samoorganizace je aplikace ‘Adopt-a-fire-hydrant’ app. S touto aplikací si mohou občané (ve městech, kde v zimě napadne hodně sněhu) osvojit požární hydrant a zavázat se, že budou udržovat požární hydrant čistý. Ve většině měst je to obec/hasičský sbor, kdo potřebuje udržovat požární hydranty bez sněhu. To znamená, že se musí projet, podívat se, jestli je bez sněhu, a pokud ne, začít je čistit. Jak si dokážete představit, tento „centralizovaný“ způsob organizace stojí spoustu času a peněz. Tím, že si občané osvojí hydrant a udržují jej v čistotě, stává se z něj decentralizovaná a samoorganizovaná činnost, která hasičům a samosprávě ušetří spoustu peněz a času. Nyní nemusí jezdit a sledovat, zda jsou bez sněhu a připravené k použití. Lidé jsou ochotni udržovat hydranty bez sněhu, protože jsou na nich závislí v případě požáru.

Důležité je poznamenat, že sebeorganizace není úplná svoboda. Mít určitá pravidla a hranice vytváří bezpečí, což má za následek větší svobodu jednání. Podívejte se na toto video o slavném experimentu na hřišti

Zeptejte se žáků, jaká pravidla platí v jejich skupině. kolik jich je? Kdo tvoří pravidla? Kdo zajišťuje dodržování pravidel? Jaká jednoduchá pravidla by mohli používat a řídit prostřednictvím sebeorganizace, aby mohli některá pravidla přeskočit? Jaká jednoduchá pravidla by mohla vaše třída vymyslet, aby to šlo hladce?

Some STEAM opportunities include:

• Použití logického uvažování k předpovědi jednoduchého chování.
• Kladení otázek a pozorování.
• Analyzování výhod a nevýhod různých adaptací/chování.
• Aplikace učení na problémy reálného světa.
• Vytváření předpovědí.

„Jaká pravidla by podle vás mohla z této situace vyplynout?

Kde jinde by tento přístup mohl pomoci… někde ve škole?“

Diskutujeme s žáky, jaká pravidla platí v jejich skupině. Kolik jich tam je? Kdo tvoří pravidla? Kdo zajišťuje dodržování pravidel? Dokážete pro vaši třídu vymyslet nějaká jednoduchá pravidla sebeorganizace, která by pomohla zlepšit vaše fungování?

Podívejte se na video hejna špačků (zde).

Přečtěte si jak vědci vytváří organizované roboty (anglicky zde).

Podívejte se jak termiti inspirují tým konstruktérů robotů (video zde).