Joskus ihmiset käyttäytyvät kuin muurahaiset tai mehiläiset.
Se kannattaa.

Joskus ihmiset käyttäytyvät kuin muurahaiset tai mehiläiset.Se kannattaa.

Teksti: Jani Kaaro

Julkaistu Tiede-lehdessä 7/2012

Kun hirmumyrsky Katrina elokuussa 2005 iski New Orleansiin, ensimmäisinä kaatuivat viestintäjärjestelmät. Parissa tunnissa tuhat linkkitornia oli poissa pelistä, puhelinpylväät kaatuneet veden alle ja viestintäkeskukset toimintakyvyttömiä.

Seuraavaksi pettivät pelastajat. Ilman viestintäjärjestelmää poliisit, palomiehet ja ensihoitajat joutuivat kommunikoimaan radiopuhelimilla, joiden kantama oli vain kilometri tai kaksi. Radiopuhelinliikenne ruuhkautui, ja puhujien piti odottaa vuoroaan jopa tunti.

Mikään muukaan ei toiminut. Kymmenettuhannet ihmiset olivat vetäytyneet turvaan katoille ja ullakoille. Yli 20 000 oli ahtautunut viranomaisten kehotuksesta Superdome-keskukseen, mutta sieltä katkesivat sähköt. Ei valoa, ei ilmanvaihtoa. Ilma oli kuuma, ja hiki haisi.

Kun ihmisille valkeni, ettei apua ollut saatavissa, he alkoivat toimia itse. New Orleansin paikallislehden verkkosivut julkaisivat ilmoituksen: "400–500 ihmistä pelastautunut kirkkoon osoitteessa 5069 Willowbrook Drive, 70129 ZIP. Vesi nousee, ei ruokaa, lähettäkää apua."

Ilmoituksen julkaisi texasilainen nainen, joka tunsi mutkan kautta väkeä kirkosta. Toisaalla taas nettisivustojen mainospaikoilla alettiin julkaista etsintäkuulutuksia. "Etsin Willie T. Samuelsia. Olen turvassa Little Rockissa, Arkansasissa. Olethan kunnossa? Vaimosi." Ilmoituksia tuli niin paljon, että niitä alettiin sijoittaa omille sivustoilleen, kuten Katrina Help Wikiin.

Tämän lisäksi ihmiset käyttivät sosiaalisia verkostojaan, kuten Facebookia ja Twitteriä, kootessaan omia pelastusjoukkoja kiertämään tulvan valtaamaa kaupunkia.

Parvi synnyttää parvikäyttäytymisen

Ihmisten käyttäytymisessä oli huomionarvoista sen spontaanius. Kukaan ei käskenyt. Kukaan ei ollut johdossa. Suunnitelmaa ei ollut. Silti ihmiset alkoivat yhtäkkiä toimia. He vain reagoivat tapahtumiin ja muiden tekemisiin.

Tämä käyttäytyminen on hyvin lähellä sitä, mihin muurahaisten, mehiläisten, termiittien ja muiden yhdyskuntaeläjien elämä perustuu. Niillä ei ole johtajia. Kukaan ei voi kertoa toiselle, mitä pitäisi tehdä. Silti lopputulos ei ole kaaos, vaan kurinalaisesti toimiva miljoonien yksilöiden yhteisö.

Parvikäyttäytyminen ei kuitenkaan ole muurahaisten ja mehiläisten vaan pikemminkin parvien ominaisuus. Toisin sanoen lähes mikä tahansa laji alkaa käyttäytyä parvimaisesti, jos riittävä yksilömäärä kertyy samaan paikkaan. Tyypillinen esimerkki on taputtaminen teatteriesityksen päättyessä. Kun aplodien aika tulee, kukaan ei kerro, milloin taputuksen pitäisi alkaa, kuinka kauan sen pitäisi kestää tai milloin sen pitäisi loppua. Ihmiset vain seuraavat toisiaan.

Älykkäämpi kuin jäsenensä

Parviälyn suurimpia paradokseja on se, että siihen ei tarvita älyä. Yksittäisen muurahaisen toiminta vaikuttaa perin juurin kaoottiselta. Kuin kaksivuotias lapsi se nostaa neulasen, pudottaa neulasen ja nostaa sitten toisen neulasen. "Mitä kauemmin tarkkailet, sitä enemmän haluaisit auttaa", sanoo muurahaistutkja Deborah Gordon Stanfordin yliopistosta.

Gordonin ryhmä on tutkinut muurahaisten työnjakoa. Joka aamu pieni joukko tiedustelijoita lähtee etsimään ruokaa, ja kun ne palaavat pesälle, ne lähettävät liikkeelle suuremman osaston. Kaikki aamut eivät kuitenkaan ole samanlaisia. Joskus ravinnonetsijöitä on valtavasti, joskus vain vähän ja joskus ei ollenkaan. Miten ne siis päättävät, kuinka suuri porukka ravinnonhakuun tarvitaan?

Gordonin mukaan pesälle palaavat tiedustelijat eivät vaihda keskenään informaatiota, kuten "kaktuksen juurella on kuollut lepakko". Päätös riippuu vain siitä, missä tahdissa paluu tapahtuu.

Jos tiedustelijat saapuvat esimerkiksi parin sekunnin välein, se voi merkitä, että ulkona on peto tai huono ilma eikä sinne kannata mennä. Jos paluuväli on 30 sekuntia tai enemmän, aika on muurahaiselle liian pitkä. Se ehtii unohtaa ensimmäisen tiedustelijan ennen seuraavan tuloa eikä taaskaan aktivoidu. Tämäkin voi olla järkevää, sillä harvakseltaan palaaminen tarkoittaa, että ravintoa on vähän tai se on kaukana.

Jos tiedustelijat sen sijaan tulevat pesälle noin kymmenen sekunnin välein, etsijät lähtevät. Ulkona täytyy olla ravintoa, koska tiedustelijat eivät palaa, elleivät ne ole löytäneet jotakin.

Mallia kauppamatkustajalle

Muurahaisten parviälyä on viime vuosina hyödynnetty menestyksellisesti niin sanotussa kauppamatkustajan ongelmassa. Tämä on vanha matemaattinen pulma, jossa kauppamatkustajan on käytävä useassa kaupungissa ja palattava lähtöpisteeseen mahdollisimman nopeaa reittiä. Mitä useampia kaupunkeja matkan varrella on, sitä vaikeammaksi nopeimman reitin laskeminen muuttuu.

Kauppamatkustajan ongelma on yritysten logistiikan polttavimpia pulmia, mutta muurahaiset ratkovat sen ajattelematta. Yksinkertaisessa kokeessa muurahaiset opetetaan hakemaan sokeria Y:n muotoisen käytävän toisesta päästä. Idea­na on, että Y:n haarakkeista toinen on pidempi ja jos muurahaiset kulkevat sitä kautta, edestakainen matka kestää kaksi kertaa kauemmin.

Kun tiedustelijat lähtevät liikkeelle, ne jakautuvat ensin tasaisesti Y:n molempiin sakaroihin. Kulkiessaan ne jättävät reitille feromonijäljen, joka haihtuu vähitellen. Koska lyhyessä sakarassa käyneet yksilöt palaavat pesälle nopeammin, jälki säilyy voimakkaampana. Siksi kaikki muurahaiset valitsevat pian saman reitin. Kun koeasetelmaa muutetaan siten, että muurahaisille annetaan useita kohteita ja useita reittivaihtoehtoja, ne löytävät niistäkin kustannustehokkaimmat.

Syntyy eräänlaista demokratiaa

Yhdyskuntahyönteisten metropoleissa joudutaan joskus valitsemaan eri vaihtoehtojen välillä, ja toisinaan eri vaihtoehdoilla on omat kannattajansa. Tällöin hyönteiset ratkaisevat ongelman tavalla, joka muistuttaa suuresti demokratiaa.

Cornellin yliopiston professorin Thomas Seeleyn mukaan "hyönteisdemokratia" ei kuitenkaan perustu konsensukseen, vaan hän vertaa sitä pörssiin, jossa osakkeiden arvo nousee sitä mukaa kuin kukin "värväri" saa kannattajia puolelleen. Kun tietty kynnys on ylitetty, koko ryhmä seuraa mukana, olivat kyseessä meklarit tai mehiläiset.

Tyypillinen esimerkki edelläkuvatusta tilanteesta on mehiläisten pesänvalinta. Joka kesä, kun pesä käy yhdyskunnalle liian pieneksi, kuningatar lähtee ja ottaa mukaansa tuhansia työläisiä.

Mehiläiskuningatar lennähtää ensin vanhan pesän lähistölle, minkä jälkeen työläiset ympäröivät sen surisevana pallona. Tämän jälkeen tiedustelijat levittäytyvät ympäristöön etsimään uutta paikkaa. Palattuaan kukin niistä alkaa mainostaa omaa löytöään osoittamalla "tanssien" sen sijainnin, ja toiset mehiläiset käyvät tarkastamassa paikan.

Uraauurtavassa tutkimuksessa Cornellin yliopiston tutkijat selvittivät kaikkien tiedustelijoiden ja tarkastajien liikkeet. Kun ne syötettiin tietokoneohjelmaan, paljastui mielenkiintoinen kaava. Alussa kaikille paikoille kuljettiin yhtä vilkkaasti. Vähitellen liikenne huonoihin paikkoihin kuitenkin hiljeni mutta parhaaseen kiihtyi. Pian tämän jälkeen koko yhdyskunta nousi siivilleen ja lensi uuteen pesäpaikkaan.

Miten valinta oikein tapahtuu? Cornellin yliopiston tutkijat havaitsivat, että tanssi, jolla tiedustelija osoitti pesäpaikan sijainnin, oli tavallisesti hyvä signaali paikan laadusta. Toisin sanoen hyvältä pesäpaikalta tullut tiedustelija saattoi tanssia viisi minuuttia kuin väkkärä, huonolta paikalta tullut taas tanssi laimeammin ja ehkä vain minuutin.

Tässä ei kuitenkaan ollut koko tarina. Kun tarkastajat palasivat, nekin tanssivat, mutta joka kerta vähemmän kuin edellinen tanssija. Tämä tarkoitti, että tanssi huonon paikan puolesta oli lakannut jo kauan sitten, kun osa tarkastajista vielä tanssi hyvän paikan puolesta.

Syntyy väkijoukon viisautta

Miksi mehiläiset vaivautuvat näin monimutkaiseen prosessiin? Mikseivät ne yksinkertaisesti vain kuuntele tiedustelijaa, joka tanssii oman ehdotuksensa puolesta kauemmin kuin muut, ja lähde liikkeelle saman tien?

Vastaus on, että ne eivät halua jättäytyä vain yhden mehiläisen sanan varaan. Ne haluavat tutkia kaikki vaihtoehdot ja kuulla niistä monia mielipiteitä.

Mehiläiset itse asiassa valitsevat pesäpaikan samalla tavalla kuin tuomaristo valitsee mäkihyppykisan voittajan. Ensimmäinen hyvältä paikalta tuleva mehiläinen tanssii esimerkiksi 50 kierrosta, seuraava 30 ja kolmas 10. Huonolta kololta palaavista ensimmäinen tanssii 45 kertaa, toinen 25 kertaa ja viimeinen 5 kertaa. Tansseissa on niin paljon variaatiota, että yksittäisiä ääniä kuuntelemalla järjestelmä olisi kaoottinen ja johtaisi helposti virheisiin. Jos sen sijaan kilpailijoiden "äänet" eli kierrokset lasketaan yhteen (90 ja 75), päästään parhaimpaan vaihtoehtoon.

Tämä päätöksenteon strategia muistuttaa suuresti ilmiötä, jonka tiedekirjailija James Surowiecki on nimennyt "väkijoukkojen viisaudeksi": maallikoista koottu ryhmä, jonka kukin jäsen tietää jonkin osan vastauksesta, voi löytää ongelmaan paremman ratkaisun kuin yksittäinen asiantuntija. Tämä johtuu siitä, että kukin ryhmän jäsen tuo ongelmanratkaisuun kaiken tietonsa, kokemuksensa ja näkemyksensä. Se on paljon enemmän ja monipuolisempaa kuin yksi ihminen voi tietää. Mehiläiset vain keksivät tämän monta miljoonaa vuotta aikaisemmin.

Kun liike estyy, massasta tulee mieletön

Niin muurahais- kuin ihmisjoukolle voi käydä huonosti, jos viestintä pettää.

Toisinaan väkijoukot käyttäytyvät kuin ne eivät olisi kovin viisaita. Satoja ihmisiä on kuollut paniikkiin joutuneen ihmisjoukon jalkoihin tai pusertunut hengiltä joukon keskellä. Mielenkiintoisesti tällaisia ta­pauksia on dokumentoitu myös eläinmaailmasta.

Vuonna 1936 biologi T. C. Schneirla havaitsi satoja vaeltajamuurahaisia, jotka pyörivät jalkakäytävällä ympyrää aivan kuin olisivat joutuneet näkymättömään kurimukseen. Kun jokin muurahaisista kompastui, se koetti lähteä vastakkaiseen suuntaan, mutta lyötyään päänsä riittävän monta kertaa vastaantulijoihin se palasi muun ryhmän liikkeeseen. Aamulla kaikki muurahaiset olivat kuolleet: ne olivat marssineet itsensä näännyksiin.

Parviäly perustuu yksilöiden kykyyn organisoitua. Ihmiset, jotka tutkivat liikenneruuhkien syntymistä tai suurten väkijoukkojen liikkeitä, puhuvat tästä fysiikan termein. Kun ihmisiä on tietyssä tilassa vähän, kaikki voivat kulkea vapaasti omiin suuntiinsa, jolloin liike on kaasumaista. Väkijoukon kasvaessa ihmisten liikkuminen rajoittuu ja eri suuntiin kulkevat ihmiset alkavat järjestyä jonoihin omille kaistoilleen. Tällaista liikettä kutsutaan nestemäiseksi. Kun väkijoukko kasvaa niin suureksi, etteivät ihmiset pääse enää liikkumaan, liike on muuttunut kiinteäksi.

Kun väkijoukko on saavuttanut kiinteän vaiheen, katast­­­rofiin ei tarvita paljon. Jos ihmismassa esimerkiksi liikkuu hitaasti eteenpäin, riittää, että etujoukko joutuu odottamattomasta syystä hiljentämään vauhtiaan. Perässä tulevat eivät huomaa, mitä edessä tapahtuu, ja kukin perässätulijoiden aalto puristaa edessä olevia tiukemmin toisiaan vasten. Kun paniikki alkaa, tilanne vain pahenee.

Asiantuntijoiden mukaan keskeinen ongelma näissä tilanteissa koskee informaatiota. Informaatio tekee väkijoukosta viisaan, mutta kun joukko kasvaa liian suureksi, informaatio ei enää kulje niin nopeasti kuin pitäisi. Tällöin mikä tahansa huhu voi laukaista paniikkireaktion ja ihmiset alkavat raivata tietään ulos väkisin.

Jani Kaaro on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.