Wat is emergentie?

Emergentie is het verschijnsel dat een geheel eigenschappen krijgt die de losse onderdelen niet hebben. Uit eenvoudige regels en veel interacties ontstaat gedrag dat je niet uit de onderdelen had kunnen aflezen.

Het bekendste voorbeeld staat in Nederland elke winter aan de hemel. Een zwerm spreeuwen vormt een wolk die draait en uitrekt, en geen enkele vogel weet hoe die wolk eruitziet. Elke vogel let alleen op een handvol buren en houdt afstand. De vorm bestaat alleen op het niveau van de zwerm.

Waar het woord vandaan komt

De term is ouder dan de computers waarmee we hem nu meestal uitleggen. De Britse filosoof George Henry Lewes gebruikte het woord emergent in 1875 voor uitkomsten die je niet kunt terugrekenen naar de oorzaken, in tegenstelling tot uitkomsten die netjes optellen.

Hij bouwde voort op John Stuart Mill, die in 1843 al onderscheid maakte tussen effecten die je bij elkaar kunt optellen en effecten waarbij dat niet werkt. Twee krachten op een voorwerp tel je op. Waterstof en zuurstof leveren water, en aan de gassen zie je niet dat het resultaat nat is.

In de jaren twintig van de vorige eeuw kreeg dat een naam als stroming, met Emergent Evolution van C. Lloyd Morgan uit 1923 als bekendste werk. Daarna verdween het begrip een tijd naar de achtergrond.

Het kwam terug via de natuurkunde. Philip Anderson schreef in 1972 in Science een kort artikel met de titel More Is Different, waarin hij betoogde dat je met de wetten van de deeltjesfysica niet automatisch de scheikunde verklaart, en met de scheikunde niet de biologie. Op elk niveau komen er regels bij die op het niveau eronder niet bestaan.

Wat het onderscheidt van gewoon ingewikkeld

Niet alles wat je niet begrijpt is emergent. Dat onderscheid is het halve werk, want daar gaat het in de praktijk mis.

Een straalmotor is ingewikkeld. Duizenden onderdelen, en toch is elk onderdeel ontworpen, staat de werking in een tekening en kun je bij een storing terugvinden welk deel het was. Ingewikkeld is niet hetzelfde als complex.

Een file is complex. De onderdelen zijn eenvoudig, namelijk auto's die remmen en optrekken, en het gedrag van het geheel staat in geen enkele tekening.

Chaos is weer iets anders. Een chaotisch systeem is zo gevoelig voor kleine verschillen in het beginpunt dat voorspellen na verloop van tijd onmogelijk wordt. Het weer is allebei tegelijk, en dat maakt ze nog niet hetzelfde. Emergentie gaat over structuur die ontstaat, chaos over voorspelbaarheid die verdwijnt.

Zwakke en sterke emergentie

In de filosofie wordt onderscheid gemaakt tussen twee soorten. Zwakke emergentie betekent dat het gedrag wel uit de onderdelen volgt, maar dat je het alleen kunt vinden door het systeem te laten lopen. Rekenen op papier helpt niet, je moet het uitvoeren en kijken.

Sterke emergentie zou betekenen dat er op het hogere niveau iets ontstaat dat principieel niet uit de onderdelen valt af te leiden. Die claim is omstreden en het bewijs ervoor ontbreekt. Vrijwel alles wat in de wetenschap emergent wordt genoemd, is de zwakke variant.

Voor het dagelijks gebruik maakt dat onderscheid niet uit. Voor de discussie wel, want wie zegt dat iets "echt niet te verklaren" is, doet een veel zwaardere claim dan hij meestal denkt.

De kenmerken op een rij

• Het geheel is van een andere aard. Niet groter of beter, maar anders. Aan een watermolecuul kun je niet zien dat water nat is, want nat is een eigenschap van veel moleculen samen.
• Er is geen centrale sturing. Geen enkele mier houdt overzicht en toch werkt de kolonie. De regels zitten in de deelnemers, niet in een leiding.
• De regels zijn simpel, de uitkomst niet. Drie regels per vogel leveren een zwerm op waarvan je de vorm niet kunt uitrekenen.
• Het is neutraal. Een file is emergent, paniek in een menigte ook. Er zit geen bedoeling in en geen richting naar het goede.

Simpele regels, ingewikkeld gedrag

Dat een handvol regels iets kan opleveren waar je uren naar kunt kijken, zie je het scherpst in een paar bekende voorbeelden.

Het eerste is het Game of Life van de wiskundige John Conway, in 1970 beschreven in Scientific American. Op een raster is elk vakje aan of uit, en per ronde geldt: een vakje met te weinig buren gaat uit, met te veel buren ook, en een leeg vakje met precies drie buren springt aan. Meer is het niet. Uit die regels komen vormen die zichzelf in stand houden, vormen die over het raster wandelen en vormen die andere vormen produceren.

Het tweede is het werk van Craig Reynolds, die in 1986 zwermgedrag naspeelde met drie regels per deeltje: bots niet tegen je buren, ga ongeveer dezelfde kant op als zij, en blijf in de buurt van de groep. Er zit geen leider in het model en geen vorm. De vorm ontstaat. Diezelfde methode werd in 1992 in Batman Returns gebruikt om zwermen vleermuizen te tekenen, en zit sindsdien in vrijwel elke film met een kudde of een school vissen.

Mieren doen iets vergelijkbaars met geur. Een mier die voedsel vindt laat op de terugweg een spoor achter, andere mieren volgen dat spoor en versterken het, en het spoor over de kortste route wordt het snelst versterkt omdat mieren daar vaker overheen lopen. Marco Dorigo bouwde daar begin jaren negentig een algoritme van dat nog steeds wordt gebruikt om routes te plannen.

In het verkeer

De spookfile is het voorbeeld dat iedereen zelf heeft meegemaakt. Je staat stil, je rijdt weer door, en er blijkt geen ongeluk en geen wegwerkzaamheid te zijn geweest.

Wat er gebeurt is dit. Eén automobilist remt iets harder dan nodig. De auto erachter reageert een fractie later en remt daardoor iets harder. Dat versterkt zich naar achteren tot iemand stil staat. De file blijft daarna staan waar hij is of schuift langzaam achteruit, terwijl de auto's er in rijden en er weer uit.

Japanse onderzoekers lieten dit in 2008 zien met een proef waarbij een groep auto's rondjes reed op een cirkelvormige baan met de opdracht een constante snelheid aan te houden. Er was geen obstakel en geen invoegstrook. Na een paar minuten stond er een file.

De praktische les zit in de aanpak. Je lost dit niet op door de veroorzaker te straffen, want er is geen veroorzaker. Je lost het op door de voorwaarden te veranderen: een lagere maximumsnelheid vlak voor de drukte, meer afstand, en systemen die remmen dempen voordat de golf groeit. Precies daarvoor hangen er boven de snelweg borden die de maximumsnelheid aanpassen.

In markten

Een prijs is emergent. Niemand stelt hem vast, en toch weet iedereen wat iets kost.

Adam Smith beschreef dat in 1776 met het beeld van de onzichtbare hand. Friedrich Hayek werkte het in 1945 verder uit met een scherper punt: de kennis die nodig is om een economie te sturen zit verspreid in de hoofden van miljoenen mensen en is nergens compleet aanwezig. De prijs is de manier waarop een klein stukje van die kennis wordt doorgegeven.

Ik vind dat de nuttigste toepassing van het begrip, omdat het meteen laat zien waar de grens ligt. Emergente ordening werkt goed voor het afstemmen van vraag en aanbod en slecht voor alles wat niet in een prijs zit, zoals vervuiling of de belangen van iemand die niet meedoet aan de handel.

De keerzijde is ook zichtbaar. Op 6 mei 2010 kelderden de Amerikaanse beurzen in enkele minuten en herstelden ze daarna vrijwel volledig. Handelsprogramma's reageerden op elkaars reacties, en die lus versterkte zichzelf sneller dan een mens kon ingrijpen. Ook dat is emergentie: niemand had dat besloten.

In netwerken

Netwerken hebben een eigenschap die veel online verschijnselen verklaart. Wie al veel verbindingen heeft, krijgt er makkelijker nog een bij.

Albert-László Barabási en Réka Albert beschreven dat in 1999. Als nieuwe deelnemers eerder aansluiten bij wie al bekend is, ontstaat vanzelf een netwerk met een paar enorme knooppunten en een lange staart van kleine. Niemand hoeft dat te sturen. Het volgt uit de regel dat mensen kiezen wat ze al zien.

Dat verklaart waarom aandacht op internet zo scheef verdeeld is. De verdeling ontstaat uit het proces, niet uit de kwaliteit van wat er verdeeld wordt.

Voor je eigen site betekent dat iets nuchters. De grote sites in jouw vakgebied hebben hun positie deels te danken aan het feit dat ze er eerder waren, en niet aan iets dat jij verkeerd doet. Verwijzingen opbouwen gaat daarom traag en ongelijkmatig, wat verder aan bod komt bij linkbuilding.

In zoekmachines

Een zoekmachine is het duidelijkste voorbeeld van emergentie waar een ondernemer dagelijks mee te maken heeft.

Het oorspronkelijke idee achter Google, in 1998 beschreven door Larry Page en Sergey Brin, was dat je het gezag van een pagina kunt afleiden uit wie ernaar verwijst. Er is geen redactie die bepaalt welke pagina belangrijk is. Die rangorde komt tevoorschijn uit miljoenen losse beslissingen van mensen die een link zetten.

Daar is later machinaal leren bovenop gekomen. Sinds 2015 zit er een onderdeel in dat leert welke resultaten bij een onbekende zoekopdracht passen, en sinds 2019 een taalmodel dat de betekenis van een zin beter meeweegt dan losse woorden. Bij zulke systemen is er geen regel die zegt dat jouw pagina op plek zeven hoort. Het gedrag is aangeleerd en niet per geval opgeschreven.

Dat verklaart iets wat veel mensen frustrerend vinden. Ook de mensen die eraan werken kunnen vaak niet zeggen waarom één specifieke pagina op één specifieke plek staat. Ze kunnen wel zeggen welke voorwaarden er gemiddeld toe doen. Hoe rangschikking en updates in elkaar zitten staat bij zoekmachinealgoritmen.

Dat is de belangrijkste zin van dit artikel. Bij een emergent systeem stuur je niet op de uitkomst, want die kun je nergens aanwijzen. Je stuurt op de voorwaarden: een pagina die de vraag afmaakt, een site die snel laadt, en mensen die naar je verwijzen omdat er iets te verwijzen valt.

In aanbevelingssystemen

Wat je op een platform te zien krijgt, ontstaat uit het gedrag van alle andere gebruikers. Een aanbeveling is de uitkomst van miljoenen klikken en niet van een keuze van een redacteur, wat verder wordt uitgelegd bij aanbevelingsalgoritmen.

Dat levert effecten op die niemand heeft ontworpen. Onderwerpen die veel reactie oproepen krijgen meer bereik, waardoor er meer van dat soort onderwerpen wordt gemaakt, waardoor het beeld verschuift. Het systeem versterkt zichzelf zonder dat er ergens een instelling staat waarop dat is aangezet.

De Europese wetgever heeft daar iets voor bedacht dat precies op dit punt aangrijpt. De Digital Services Act, die vanaf 17 februari 2024 volledig van toepassing is, verplicht zeer grote platforms om de systeemrisico's van hun eigen aanbevelingssystemen in kaart te brengen en te beperken. Dat is regelgeving die zich niet richt op één beslissing maar op wat er uit het geheel voortkomt.

In organisaties

Bedrijfscultuur is het duidelijkste emergente verschijnsel binnen een bedrijf. Niemand schrijft hem, en toch weet iedereen die er een maand werkt precies hoe het hier gaat.

Hij ontstaat uit wat mensen elke dag zien gebeuren: waar wordt op gereageerd, wat wordt genegeerd, wat gebeurt er als iemand een fout maakt, en wie krijgt promotie. De cultuur is de optelsom daarvan en niet van wat er op de muur staat.

Daarom werkt een memo niet. Wie de cultuur wil veranderen moet de dagelijkse regels veranderen, en dan vooral wat er wordt beloond. Dat gaat traag en het is de enige weg die werkt.

Hetzelfde geldt voor open samenwerkingsverbanden. Wikipedia bestaat sinds 2001 zonder redactie die bepaalt welke artikelen er komen, en open source werkt op dezelfde manier: de software groeit uit losse bijdragen zonder centraal plan.

Waar het in online marketing echt opgaat

Er zijn een paar plekken waar het begrip in marketing niet als versiering wordt gebruikt maar iets verklaart.

De eerste is reputatie. Wat mensen van je vinden ontstaat uit honderden losse momenten: een offerte die op tijd kwam, een telefoontje dat niet werd teruggebeld, een beoordeling van iemand die tevreden was. Niemand stelt je reputatie vast, ook jij niet. Je kunt alleen de voorwaarden veranderen waaruit hij ontstaat.

De tweede is mond-tot-mondreclame. Je kunt niet regelen dat mensen je aanbevelen. Je kunt wel zorgen dat er iets te vertellen valt en dat vertellen makkelijk is. Hoe zich dat kan opstapelen staat bij het sneeuwbaleffect.

De derde is verspreiding op sociale netwerken. Of iets doorverteld wordt hangt af van interacties tussen mensen die jij niet in de hand hebt, en dat is precies waarom het zich niet laat plannen. Wie zegt dat hij iets viraal kan maken, verkoopt kansberekening als vakmanschap. Bij virale marketing staat uitgewerkt hoe die verspreiding werkt.

Daar hoort ook bij wat bezoekers zelf maken. Een groep gebruikers die elkaar vragen beantwoordt levert samen een kennisbank op die niemand heeft geschreven, wat aan bod komt bij user-generated content.

Waar het een modewoord wordt

Het woord duikt de laatste jaren op in presentaties waar het niets toevoegt. Meestal in twee vormen.

De eerste is emergentie als sier. Dan wordt een gewone verzameling losse dingen een ecosysteem genoemd en de optelsom daarvan emergent. Als je het woord kunt weghalen zonder dat de zin iets verliest, stond het er voor de sier.

De tweede is ernstiger: emergentie als excuus. Dan heet het dat de uitkomst nu eenmaal uit het systeem voortkwam en dat niemand er iets aan kon doen. Bij de toeslagenaffaire is dat argument uitgebreid gehoord, en de parlementaire ondervragingscommissie schoof het in haar rapport uit december 2020 terzijde. Dat een uitkomst voortkwam uit het samenspel van regels, systemen en werkinstructies, maakt niemand onschuldig. Het verplaatst de vraag naar die regels, en die zijn door mensen gemaakt en door mensen te veranderen.

Er is één managementgebruik dat wel klopt. Henry Mintzberg beschreef in 1985 dat strategie deels ontstaat uit wat een organisatie in de praktijk doet, in plaats van uit het plan dat vooraf is opgeschreven. Dat is een nuttig onderscheid, omdat het je dwingt te kijken naar wat je werkelijk doet in plaats van naar je eigen plan.

En bij AI wordt het woord het snelst te groot gemaakt. Dat taalmodellen dingen kunnen die er niet per regel in zijn gezet, klopt. Dat er bij een bepaalde omvang plotseling nieuwe vermogens verschijnen, is betwist: onderzoekers lieten in 2023 zien dat die sprongen deels verdwijnen zodra je een andere meetlat kiest, omdat een maat die alleen volledig goede antwoorden telt een geleidelijke verbetering als een plotselinge sprong laat zien.

Wat je ermee doet als je een klein bedrijf hebt

De hele waarde van dit begrip zit in één omslag: stop met sturen op de uitkomst en ga sturen op de voorwaarden.

Je kunt niet besluiten dat je bovenaan in Google komt, dat klanten je aanbevelen of dat je team meedenkt. Je kunt wel besluiten dat elke pagina op je site een vraag afmaakt, dat je na elke opdracht om een beoordeling vraagt, en dat je als eerste reageert op de collega die een probleem meldt.

Meet daarom ook de voorwaarden en niet alleen de uitkomst. Het aantal pagina's dat een vraag volledig beantwoordt is een getal waar je morgen iets aan kunt doen. Je positie in Google is dat niet.

En reken op traagheid. Emergente uitkomsten reageren vertraagd op veranderde voorwaarden, want er moet eerst genoeg gebeuren voordat het patroon kantelt. Wie na zes weken stopt omdat er niets zichtbaar is, stopt meestal net te vroeg.

Veelgestelde vragen over emergentie

Wat is emergentie in gewone taal?

Emergentie is dat een groep iets doet wat de losse leden niet kunnen. Een zwerm heeft een vorm, een vogel niet. Een file beweegt achteruit, een auto niet. Het gedrag bestaat alleen op het niveau van het geheel.

Wat is het verschil tussen emergentie en zelforganisatie?

Zelforganisatie gaat over het proces: er ontstaat orde zonder dat iemand die orde oplegt. Emergentie gaat over het resultaat: er is een eigenschap op het niveau van het geheel die de onderdelen niet hebben. Ze komen vaak samen voor en ze betekenen niet hetzelfde.

Is het geheel meer dan de som der delen?

Die uitspraak wordt vaak aan Aristoteles toegeschreven. Preciezer is: het geheel is anders dan de som der delen. Niet beter en niet groter, maar van een andere aard. Water is geen betere versie van waterstof.

Is emergentie hetzelfde als chaos?

Nee. Chaos gaat over voorspelbaarheid die verdwijnt doordat een minieme afwijking in het begin later een groot verschil maakt. Emergentie gaat over structuur die ontstaat. Een mierenkolonie is emergent zonder chaotisch te zijn, en een dubbele slinger is chaotisch zonder dat er iets uit tevoorschijn komt.

Kun je emergent gedrag voorspellen?

In de meeste gevallen alleen door het systeem te laten lopen en te kijken wat eruit komt. Daarom werken onderzoekers met simulaties waarin elk onderdeel zijn eigen regels volgt. Je kunt wel voorspellen onder welke voorwaarden een patroon eerder ontstaat, zoals dat een file eerder ontstaat bij hogere dichtheid op de weg.

Wat zijn voorbeelden van emergentie in het dagelijks leven?

Een file zonder ongeluk, een prijs op een markt, de sfeer op een afdeling, een rij die zich vormt bij een kassa, het paadje dat door een grasveld loopt omdat iedereen daar afsnijdt. Dat laatste is een mooi klein voorbeeld: niemand heeft het pad ontworpen en iedereen weet waar het loopt.

Wat betekent emergentie voor kunstmatige intelligentie?

Dat het gedrag van een model niet per regel is opgeschreven maar volgt uit patronen in de gegevens waarmee het is getraind. Daarom kan niemand vooraf precies zeggen wat er uitkomt. De claim dat er bij een bepaalde omvang plotseling nieuwe vermogens verschijnen is omstreden, omdat een deel van die sprongen aan de gekozen meetlat blijkt te liggen.

Is emergentie iets positiefs?

Het is neutraal. Een mierenkolonie die de kortste route vindt is emergent, en paniek in een menigte ook. Wie het woord gebruikt om iets moois aan te duiden, gebruikt het verkeerd.

Wat is emergente strategie?

De strategie die je in de praktijk werkelijk volgt, in plaats van de strategie die in het plan staat. Henry Mintzberg beschreef in 1985 dat die twee zelden gelijk zijn en dat de eerste vaak nuttiger is om te bestuderen, omdat daar staat wat je organisatie echt doet.

Hoe stuur je een emergent verschijnsel bij?

Door de regels te veranderen waaruit het gedrag ontstaat, niet door de uitkomst voor te schrijven. Bij verkeer betekent dat snelheid en afstand, bij bedrijfscultuur wat er wordt beloond, en bij vindbaarheid de kwaliteit van je pagina's. De uitkomst volgt daarna, met vertraging.

Waarom kan Google niet uitleggen waarom mijn pagina daalt?

Omdat de rangschikking uit aangeleerde systemen en uit het gedrag van miljoenen andere pagina's volgt, en niet uit een regel per pagina. Er is wel te zeggen welke voorwaarden gemiddeld meewegen, en niet waarom jouw pagina precies drie plaatsen zakte.

Is emergentie wetenschappelijk erkend?

De zwakke vorm wel, en die wordt in natuurkunde, biologie, verkeerskunde en economie gewoon gebruikt. De sterke vorm, waarbij iets zou ontstaan dat principieel niet uit de onderdelen valt af te leiden, is filosofisch omstreden en wordt in de praktijk zelden verdedigd.

Wat heeft een klein bedrijf hieraan?

Eén ding: het scheelt je geld en teleurstelling om te weten wat je niet direct kunt sturen. Reputatie, aanbevelingen en je positie in zoekmachines zijn uitkomsten van een proces. Je verandert ze door de voorwaarden aan te pakken en dat vol te houden, en niet door een campagne die de uitkomst als doel neemt.

Wordt het woord emergentie te vaak gebruikt?

Ja. In veel teksten kun je het weghalen zonder dat er iets verandert, en dan stond het er voor de sier. Het wordt ook gebruikt om te zeggen dat iets nu eenmaal zo gelopen is en dat niemand er iets aan kon doen. Dat is misbruik: dat je een uitkomst niet direct kunt sturen, betekent niet dat je er geen invloed op hebt.