Magyar hálózatkutatók Európa élén

A körülbelül 3 milliárd forintos támogatásból a három kutató és kollégáik arra kereshetik a választ, hogy milyen matematikai szabályszerűségek érvényesek a nagy hálózatokra a sejtekben zajló folyamatoktól az emberi agyon keresztül a Facebookig.

A győztes projekt olyan kategóriában született, amely még az EU-ban legrangosabbnak számító alapkutatási pályázatok között is kiemelkedő: ez az úgynevezett ERC szinergiapályázat (ERC Synergy Grant). A 2012-ben és 2013-ban még kísérleti jelleggel meghirdetett pályázatot négy év és hosszas előkészítés után 2017-ben írta ki ismét az Európai Kutatási Tanács. A szinergiapályázatok különböző tudományterületek együttműködését segítik, hogy az így keletkező kutatási eredmények új kutatási területeket alapozzanak meg. 2017 novemberében Európa-szerte 295 pályázatot nyújtottak be, melyek közül közel egyéves, háromlépcsős bírálati folyamat végén 27-et választottak ki támogatásra.

,,A nyertes pályázat célja, hogy a hálózattudomány és a gráfelmélet legújabb eredményeire építve segítse a nagy hálózatok működésének megértését."

Az eredmények hatással lehetnek számos további tudományágra, ezért a kutatók folyamatosan konzultálnak majd agytudósokkal, orvosokkal, sejtbiológusokkal, fizikusokkal, kommunikáció-kutatókkal, a szociális hálózatok kutatóival, közlekedéskutatókkal és informatikusokkal is.

A projektet koordinátorként vezető Lovász László a Magyar Tudományos Akadémia elnöke, az Eötvös Loránd Tudományegyetem professor emeritusa. A világ élvonalába tartozó matematikus a dinamikusan változó hálózatok jellemzőinek matematikai leírását tűzte ki célul. „A hálózat ugyanolyan alapfogalommá vált a modern tudományban, mint korábban a függvények és differenciálásuk. Természetesen nem volt annyi idő a fejlődésére, mint az analízis esetében, így a matematikai módszerein sokat lehet fejleszteni. Ehhez azonban elengedhetetlen a hálózattudományban és a konkrét alkalmazások során felvetődött kérdések, a gyakorlati megfigyelések és módszerek figyelembevétele. Ezért örülök nagyon, hogy Barabási Albert-Lászlóval, a hálózattudomány kiemelkedő képviselőjével fogok együttműködni. Harmadik társunkkal, Jaroslav Nešetřil matematikus professzorral, az MTA tiszteleti tagjával több évtizede dolgozunk együtt, az ő kutatásai igen jól kiegészítik azokat a módszereket, amelyeket tovább akarunk fejleszteni. A Rényi Kutatóintézet munkatársai nagy segítséget nyújtottak a pályázáshoz” – mondta Lovász László.

„Nagy örömömre szolgál, hogy részt vehetek ebben a projektben, amely kivételes lehetőség arra, hogy megerősítsük a hálózattudomány matematikai alapjait. Megtiszteltetés, hogy a gráfelmélet olyan élő legendáival dolgozhatok együtt, mint Lovász és Nešetřil, valamint az MTA Rényi Alfréd Matematikai Kutatóintézetének kutatói.

,,Ha jól végezzük a munkánkat, akkor az eredményeink valódi paradigmaváltást jelenthetnek majd."

– mondta Barabási Albert-László fizikus, hálózatkutató, az ELTE alumnusa.

Az elnyert ERC-pályázatok tekintetében Magyarország messze kiemelkedően teljesít az EU13 országok között: 2007, a program indulása óta a régióban győztes pályázatoknak több mint 40%-a hazai kutatóhelyeken dolgozó kutatókhoz kötődik. Az ELTE-n futó ERC-projektekről itt olvashat bővebben.

A matematika régóta foglalkozik hálózatokkal – a gráfelméletnek nevezett tudományág számos eredményét használják a számítógép-programozástól az ipari tervezésen át a csomagkihordásig. Hálózatokkal, kapcsolati rendszerekkel a matematikán kívül, a hétköznapokban is gyakran találkozunk – elég csak egy város úthálózatára vagy az ökológiában egy élőhely lakóinak kapcsolataira gondolnunk.

Az utóbbi években azonban a technológiai lehetőségek robbanásszerű fejlődésével egyre több tudományterület és iparág művelői szembesülnek óriási, akár elemek milliárdjait tartalmazó hálózatokkal, amelyek megértése elengedhetetlen kulcsfontosságú kérdéseik megválaszolásához.

Milyen sebességgel terjednek a hírek és álhírek a Facebookon? Több ezer közül mely fehérjék működését érdemes gyógyszeresen befolyásolni ahhoz, hogy helyreállítsuk egy sejt vagy szövet egészséges működését? Miként képes rugalmasan áthuzalozni magát az agy egy sérülést követően? Az ilyen és ehhez hasonló kérdések megválaszolásában sokat segítene, ha jobban értenénk a hatalmas méretű, dinamikusan változó hálózatok matematikáját.

Barabási Albert-László hálózattudósként e nagyon is valós hálózatok tulajdonságaival foglalkozik, és kutatásai során több fontos felismerést tett matematikai jellemzőikről. Lovász László és Jaroslav Nešetřil a másik oldalról, a matematika irányából közelítette meg a nagy hálózatok problémáit, és ért el alapvető eredményeket. Kiderült azonban, hogy az eddigi matematikai eredmények a nagy hálózatoknak csak egy részét érintik, így 

,,számos valós óriáshálózat tulajdonságainak és dinamikai jellemzőinek a megmagyarázása jelenti a kihívást a projekt számára."

A három kiemelkedő kutató hat éven át futó projektjében a két közelítésmód, a matematikai gráfelmélet és a hálózattudomány összeér.

A Lovász László vezetésével folyó kutatások céljául a való életben újra és újra felbukkanó, jellemzően dinamikusan változó hálózatok jellemzőinek matematikai leírását tűzték ki. Eredményeik mindkét oldal számára rengeteg lehetőséget ígérnek, és közelebb vihetnek számos, a gyakorlatban is fontos kérdés megválaszolásához az orvostudománytól – így a sejtbiológiától és az agykutatástól – kezdve a mérnöki alkalmazásokon át a mindannyiunk életét átszövő kommunikációs hálózatokig.

Forrás: MTA