A skálafüggetlen hálózatok jelentősége

Barabási Albert-László fizikus, hálózatkutató szakterülete nehezen határozható meg. Az erdélyi születésű, Budapesten tanult, majd több mint 10 éve az Egyesült Államokban dolgozó fizikaprofesszor a káoszelmélet és a fraktálok iránt érdeklődött, mielőtt hálózatkutatással kezdett foglalkozni. Utóbbi témában számos megkerülhetetlen cikket publikált és Behálózva (Linked) címmel nagysikerű könyvet írt, 37 évesen pedig a Magyar Tudományos Akadémia külső - és egyben legfiatalabb - tagja lett. Legfontosabb tudományos eredménye a skálafüggetlen hálózatok felfedezése. A Mindentudás Egyetemén október 10-én tart előadást a hálózatok "új" tudományáról.

Barabási kutatócsoportja 1999-2000-ben két nagyon fontos tanulmányt publikált a világ egyik legfontosabbnak tartott tudományos magazinjában, a Nature-ben. Ezekben a cikkekben egy réges-régi hiedelmet sikerült szertefoszlatniuk. Hosszú évtizedeken keresztül a tudósok azon a véleményen voltak, hogy az összes természetben és mesterséges úton létrejövő hálózat véletlenszerű. Bármelyik hálózatról volt szó, alkosson akár olyan összetett rendszert, mint a társadalom, vagy a sejtek kémiai anyagai, esetleg a honlapokat összekötő URL-ek, mindegyikről azt feltételezték, hogy véletlenszerűen rendeződnek el. (A véletlenszerű hálózat gondolatát, amelyben a csomópontokat véletlenszerűen kötjük egymáshoz, két magyar matematikus, Erdős Pál és Rényi Alfréd vetette fel a hatvanas években.) Többek között Barabási kutatócsoportjának érdeme, hogy a 90-es évek legvégén fokozatosan rájöttek: nem minden hálózat engedelmeskedik a "véletlenszerűség törvényeinek".

Barabásiék rámutattak arra, hogy ha az Erdős-Rényi-féle elvet alkalmaznánk az internetre, akkor "a legtöbb embernek nagyjából ugyanannyi barátja lenne, nagyon kevésnek lenne csak sokkal több vagy sokkal kevesebb. A világhálón ez nem így van: a legtöbb oldalra csak nagyon kevés más oldal mutat, ezek tehát majdnem láthatatlanok a világhálón, néhány oldalra pedig majdnem mindenki rámutat." Ezt a fajta hálózatot következő cikkükben elnevezték skálafüggetlen hálózatnak. Barabási hamarosan programot íratott egyik ifjú kollegájával, mellyel nemsokára megvalósulhatott az internet feltérképezése. Az internet topológiájáról, térbeli szerkezetéről készült grafika látványosan igazolta az elméletet: a hálózati pontok elrendeződése világosan kimutatta, hogy egyes pontok "népszerűsége" jóval nagyobb a többinél, így ezek sokkal több kapcsolattal rendelkeznek. Az interneten - pontosabban annak kereskedelmi csatornáján, a World Wide Weben (www) - ilyen például a Google, vagy a Yahoo. Nem kellett sokat várni arra sem, hogy a skálafüggetlen hálózatnak elnevezett rendszert más, informatikától távol eső területen is alkalmazni tudják. Így például a közgazdaságban, ahol nyilvánvalóvá vált, hogy a gazdasági társaságok hálózatában hasonló szereppel bírnak az olyan cégek, mint az IBM, vagy az operációs rendszerek piacán a Microsoft, melyeket megszámlálhatatlan gazdasági kapcsolat fűz kisebb cégekhez. Felfedezte magának az új rendszert a biológia is: hasonló hálózatokat mutattak ki a sejtekben is. (Barabási szerint "a következő húsz év biológiája a hálózat biológiája lesz.") A kutatócsoport következő lépése az volt, hogy a megpróbálták felderíteni a hálózat kialakulását és működését vezérlő mechanizmusokat.

Az internet térképe. A fehér foltok a csomópontok

Barabásiék a csomópontok vizsgálata közben például rájöttek arra, hogy ezekre a hálózat stabilitása szempontjából nagy szükség van. Aki ismeri például az internet kialakulásának történetét, tudja, hogy az információs hálózat- illetve egyik őse - létrejöttét katonai célok vezérelték; a hálózati szerkezet is azért jött létre, hogy egy esetleges (atom)támadás esetén ne lehessen megsemmisíteni, az infomációáramlást ne lehessen meggátolni. Igen ám, de Barabásiék éppen arra mutattak rá, hogy az internet - mely az eredeti elképzelésektől eltérően önszerveződővé vált - olyan gócpontokat alakított ki, melyek valóságos Achilles-sarkaivá váltak. Nem csoda, ha a kutatócsoport tanulmányait az amerikai katonai és titkosszolgálati szervek (sőt állítólag még az Al-Kaida is) behatóan tanulmányozta.

Ami az internetnél veszélyforrás, az egy másik területen, a járványok megelőzésében fontos fegyver lehet. Barabási kutatási eredményei alapján állítja, hogy a vírusok terjedésénél a betegek is skálafüggetlen hálózatot alkotnak, magyarán vannak olyan emberek, akik többeket fertőznek meg, mint mások. Sokat idézett példa, hogy az AIDS elterjedésében a prostituáltaknak kulcsszerepe van, ezért a magyar tudós már évek óta hangoztatja, hogy hatékonyabban lehet a járványok ellen fellépni, ha a megelőzésnél kiemelten foglalkozunk a "csomópontokkal".

A hálózatok új, alig 5-6 éve kialakult tudományában éppen az a legérdekesebb - vallja Barabási - hogy habár egyre több hálózatot kutatnak a tudósok, mindegyikről az derül ki, hogy a komplex hálózatokra kialakított törvények szerint működnek. Az internet, a társadalom, a nyelv, a szexuális vagy az ismeretségi hálózatok, a tudósok kapcsolatai - csak néhány a vizsgált hálózatok közül. Éppen ezért a hálózati struktúrák univerzalitása azt mutatja, hogy ha megértjük az egyik hálózat törvényeit, akkor tudásunkat képesek vagyunk alkalmazni az összes többi összetett hálózatra is.