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.

First set the context: ask everyone to stand in a circle. Explain to the group that this activity consists of three rounds and that you will pause after each round to debrief. Also, tell the group that all three rounds are done without talking and indicate the boundaries of the space in which you will do the exercise (where can they go).

• 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.

There are now robots that work together by using simple rules. These robots can be programmed using algorithms inspired by swarming. These autonomous artificial swarms of robots have potential uses for search and rescue missions, construction efforts, environmental remediation, and medical applications.

Another example of self-organisation is the ‘Adopt-a-fire-hydrant’ app. With this app, citizens (in cities that get lots of snow in wintertime) can adopt a fire hydrant and commit themselves to keep the fire hydrant clean. In most cities, it is the municipality/fire brigade that needs to keep the fire hydrants free from snow. This means they have to drive around, see if they are snow-free, and if not start cleaning them. As you can imagine, this ‘centralised’ way of organising costs a lot of time and money. By having citizens adopt a hydrant and keeping it clean, it becomes a decentralised and self-organised activity, saving the fire department and local government a lot of money and time. Now they don’t have to drive around and monitor if they are snow-free and ready to use. People are willing to keep the hydrants snow-free as they depend on them in case of a fire.

Important to note is that self-organisation is not complete freedom. Having some rules and boundaries creates safety resulting in more freedom to act. See this video about the famous playground experiment.

Ask pupils what rules there are in their group. How many are there? Who makes the rules? Who ensures the rules are followed? What are some simple rules they could use and govern through self-organisation, so that they may skip some rules? What simple rules could your class come up with to make things go smoother?

Some STEAM opportunities include:

• Use of logical reasoning to predict simple behaviours.
• Asking questions and making observations.
• Analyse advantage and disadvantage of different adaptations/behaviours.
• Apply learning to real world problems.
• Making predictions.

„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 (click here).

Přečtěte si jak vědci vytváří organizované roboty (find out more).

Podívejte se jak termiti inspirují tým konstruktérů robotů (click here).