„A hálózatelmélet segítségével teljesen más szemlélettel tudjuk a világ számos problémáját megközelíteni” – Interjú az amerikai Nemzeti Tudományos Akadémia tagjává választott Barabási Albert-Lászlóval

Az ön felfogása szerint a hálózattudomány a fizika, a matematika vagy más klasszikus tudományág része vagy pedig teljesen önálló tudományág?

A hálózattudomány mindezekből a területekből nőtt ki, és e tudományágak vívmányain alapul. Nagyon fontos benne a matematikai szemlélet, hiszen sok eszközt a gráfelméletből kölcsönöztünk. Ugyanakkor a szemléletben, a természethez való közelítésben ott vannak a fizika, kimondottan a statisztikus fizika vívmányai is, és a számítástudományból is sok módszert és megközelítést kölcsönzött. Viszont 2015 óta úgy látjuk, hogy a hálózattudomány külön tudományágként él tovább, és ezt pontosan az amerikai Nemzeti Tudományos Akadémia (National Academy of Sciences, NAS) szögezte le egy tanulmányban.

Barabási Albert-László Fotó: mta.hu / Szigeti Tamás

Ugyanis a hálózattudománynak megvannak a saját belső intellektuális célkitűzései és kérdései. A matematikától főként az különbözteti meg, hogy adat- és mérésalapú, vagyis a valóságot próbáljuk megérteni a valóságból vett információ segítségével. Ugyanakkor különbözik a fizikától is abból a szempontból, hogy sokkal tágabb körű problémákat ölel fel, nem csak az anyagi és a fizikai rendszerek tulajdonságait vizsgálja. Ezért mi külön tudományágként tekintünk rá. Saját PhD-programjaink és folyóirataink vannak, ugyanakkor állandó párbeszédet folytatunk a klasszikus tudományágakkal, a matematikával, a fizikával és a számítógép-tudománnyal, valamint azokkal a területekkel, ahol ezek eszközeit alkalmazzák. Ilyen az orvostudomány, a biológia, a szociológia és a közgazdaságtan.

Miben tud a hálózattudomány újat mondani a klasszikus kutatásokhoz képest?

E kérdés megválaszolásához előbb definiálnunk kell, hogy mit jelent a klasszikus kutatás. Igazából mindig tudtuk, hogy az agy egy hálózat, hiszen már az 1906-ban orvosi Nobel-díjjal jutalmazott Ramón y Cajal bizonyította, hogy az agy rengeteg neuronból áll. De csak az elmúlt 5 évben, a konnektomnak (A konnektom az idegsejtek között létrejött szinaptikus kapcsolatok térképe – a szerk.) köszönhetően tudjuk hálózatszinten kutatni az agyat. Azt a szociológiai kutatásokból mindig is tudtuk, hogy a társadalom igazából egy háló, de az eszközök itt is csak az elmúlt 20 évben születtek meg ahhoz, hogy ezt a hálót nagy léptékben is föltérképezhessük. A példákat a végtelenségig folytathatnánk. A hálózattudományra azért van szükség, mert a komplex rendszerek tanulmányozása során rendszeresen olyan problémákkal nézünk szembe, amelyek korábban a különböző alterületeken nem fordultak elő. Ennek pedig az volt az oka, hogy nem volt meg hozzá az az eszköztár, amivel tanulmányozhattuk volna őket. Tehát nem egyszerűen arról van szó, hogy a hálózattudomány „újat mond”, sokkal inkább arról, hogy a klasszikus területek korábban nem tudtak semmit mondani arról, hogy hogyan néz ki valójában a sejtháló, a molekulaháló vagy a társadalmi háló nagy léptékben. Ezeket a válaszokat a hálózattudomány adta meg.

Egymással látszólag össze nem függő kérdésekkel foglalkoznak a kutatásaik során. Milyen közös tulajdonságaik vannak mégis a világban felfedezett hálózatoknak?

Valóban sok különböző rendszerrel foglalkozik a tudományterület és az én laborom is. A közös bennük az, hogy mind komplex rendszerek, és minden komplex rendszer szívében hálózatarchitektúrát találunk. A hálózatelmélet pontosan azért jött létre, mert mintegy 20 évvel ezelőtt kiderült, hogy e rendszerek tulajdonságai nem függetlenek egymástól. Vannak a hálózatoknak belső törvényszerűségeik, amelyek minden rendszerre alkalmazhatók. Csak úgy érthetjük meg ezeket a rendszereket, ha feltárjuk e belső törvényszerűségeket. Tehát a hálózatelmélet nagy meglepetése, hogy nincs külön sejthálóelmélet, társadalmiháló-elmélet, gazdaságiháló-elmélet vagy agyhálóelmélet, hanem e különböző rendszerek alapvetően ugyanazokból a matematikai és hálózatelméleti alapokból építkeznek. Ez azért van így, mert valójában minden komplex rendszer a mögötte rejlő hálózat növekedési, evolúciós folyamat révén alakul ki. A mi laborunk és mások eredményei révén értettük meg a 2000-es évek derekán, hogy ha egy hálót nem megtervezünk, hanem hagyjuk növekedni, akkor a struktúrája megjósolhatóan fejlődik, és nagyon sok közös tulajdonság alakul ki a különböző hálózatokban.

A hálózattudomány az egyik legnépszerűbb modern tudományterület a laikusok körében. Ebben nyilván szerepe van az ön tudomány-népszerűsítő könyveinek is. Mégis, minek tulajdonítja ezt a meglepően lelkes érdeklődést?

Amikor a Behálózva című könyvemet írtam, azt hittem, talán ezer PhD-hallgatónak, illetve maréknyi kutatónak írok, mert csak ők érdeklődhetnek iránta. Én voltam a legjobban megdöbbenve, hogy milyen valószínűtlen siker lett. Például az év üzleti könyvének választották, pedig nemcsak hogy nem értek az üzleti világhoz, de szó sincs a könyvben üzletről. Visszatekintve azt gondolom, hogy a népszerűség oka, hogy a hálózatelmélet segítségével teljesen más szemlélettel tudjuk a világ számos problémáját megközelíteni. Akár társadalmi problémákról van szó, akár gazdasági vagy ökológiai jelenségekről. A hálózatelmélet biztosította eszköztár, ez a gondolkodásmód a laikus számára is nagyon fontos, hiszen a hétköznapi életben is segít eligazodni. A tudományok terén a hálózatelmélet fölvette azt a szerepet, amit a múlt század elején a kvantummechanika vívott ki magának: platformmá vált. A kvantummechanika nélkül képtelenség anyagtudománnyal, kémiával, bizonyos biológiai jelenségekkel, csillagászattal, részecskefizikával foglalkozni. Ehhez hasonlóan, ha ma a világhálót, a gazdaságot, a társadalmat, az agyat vagy a sejteket akarjuk tanulmányozni, akkor szükségszerűen hálózati megközelítést kell alkalmaznunk.

Mely hálózati megközelítéssel elért felfedezéseket tartja a legfontosabbnak, amelyeket klasszikus vizsgálati módszerekkel nem érhettek volna el?

Az egyik ilyen felfedezés a vírusok terjedését írja le. Alessandro Vespignani kollégám a Northeastern Egyetemen 2000-ben publikálta azóta híressé vált cikkét, amelyben megmutatta, hogy a vírusok egy valós hálózatban nem úgy terjednek, mint ahogy azt száz év epidemiológiai feltételezései megjósolják. Ugyanis a valódi hálózatok nem véletlenül alakulnak ki, viszont minden korábbi elmélet és a vírusterjedésre vonatkozó minden közelítés lényegében véletlen hálóval számolt. De Vespignani továbbment, és a következő 20 évben egy a hálózatelméleten alapuló, nagyon pontos jóslásrendszert épített fel. Ennek segítségével meg tudta mondani a SARS, majd más vírusok esetében is, hogy milyen környéken és hányan fognak megfertőződni. Ezt az eszközt használta számos ország (közöttük az Egyesült Államok) kormánya, amikor jött a Covid. Enélkül nagyon nehéz lett volna döntéseket hozni arról, hogy hogyan lehet a lezárásokat feloldani. Igazából ez az eszköz már két hónappal korábban képes volt megjósolni, hogy a Covid milyen károkat fog okozni. Az más kérdés, hogy a döntéshozók nem voltak hajlandóak odafigyelni az eredményeire, de az eszköztár már rendelkezésükre állt volna. A Covid óta elképzelhetetlen számunkra az, hogy ne ezekkel a módszerekkel közelítsük meg a vírusok terjedését. A hálózatelmélet gyökereiben változtatta meg mindazt, hogyan gondolkozunk a vírusok terjedéséről, illetve a terjedés megakadályozásáról.

A vírusokhoz hasonlóan az emberi sejtek és gének működése is hálózatba rendeződik? Eszerint az orvostudomány is hálózatossá kezd válni?

Nagyon sokat foglalkozunk az orvostudományban fellelhető hálózatokkal, és a modern orvostudomány ma már egyértelműen a genetikára épül. Ma már a betegségeket kiváltó összes alkatrész, így a gének és a fehérjék szerepét is hálózatszerűen tudjuk vizsgálni. A genetika önmagában ugyanis nem mondja meg, hogy a gének és a fehérjék hogyan állnak egymással kapcsolatban. A betegségek lényege viszont éppen az, hogy egy sejten belüli alháló meghibásodik, és ezt valamilyen módon helyre kell hozni. A legegyszerűbb persze a gének kicserélése lenne, de ez a gyakorlatban általában szinte lehetetlen. Ezért született meg a hálózati orvostudomány, amellyel már elkülönült nemzetközi tudományos közösség foglalkozik, a Harvard Egyetemen pedig már külön tanszéket is alapítottak e kutatásoknak. És ez az új tudományág immár komoly eredményeket is képes felmutatni. Amerikában működik a Scipher nevű cég, amit részben én hoztam létre magyar befektetőkkel együtt, és hetente nagyjából 1000 beteg számára biztosít diagnosztikus szolgáltatásokat a hálózatelmélet segítségével. A cég megoldásai például képesek megállapítani, hogy a gyakori autoimmun betegségben, a rheumatoid arthritisben szenvedő betegek fognak-e reagálni a vezető gyógyszerre. Vagyis a hálózati orvostudományon belül ma már léteznek olyan eszközök, amelyeket a páciensek a gyakorlatban is használhatnak. E módszereket nem lehetett volna a hálózattudomány nélkül kidolgozni. De ez csak a kezdet, az elkövetkező években valószínűleg meg fognak jelenni azok a gyógyszerek és egyéb eszközök, amelyek kimondottan a hálózattudomány vívmányaira épülnek.