Prim Hírek

– Hogyan kezdett a hálózatok tudományával foglalkozni?

– Alapterületem az úgynevezett statisztikus fizika, amely a véletlenrendszerek tulajdonságait próbálja megérteni. Az ebből kinövő klasszikus terület a termodinamika, ahol a részecskék véletlenszerű mozgását próbálják leírni. Ezekből a kísérletekből születtek meg a gáztörvények. Innen pedig már csak egy lépés volt, hogy elkezdjem kutatni: ha nem atomokról és részecskékről, hanem például emberekről és egyéb más egységekről van szó, azok hogyan szerveződnek, milyen kölcsönhatásban vannak egymással, amikor látszólag véletlenszerűen bolyonganak, tevékenykednek.

Az ELTE-n szereztem a diplomámat, majd Bostonban a doktori címemet. Utána rögtön az IBM kutatóintézetébe kerültem, ahol 1994-től dolgoztam. Az IBM akkoriban megpróbálta magához csábítani a legjobb végzős hallgatókat, és szabad kezet biztosított a kutatásokhoz. Ott szerettem volna behatóbban is megismerkedni a számítógépekkel. Használtam ugyan komputert, de nem igazán tudtam sokat róla. Elkezdtem olvasgatni magáról a számítógép-tudományról, és azt tapasztaltam, hogy nagyon sok hálózati jellegű kérdés vetődik fel. Ekkoriban New York Cityben laktam, és sokat gondolkoztam a város infrastruktúráján. Az járt a fejemben, hogy a föld alatt több millió huzal, kábel, csatorna halad, amely működteti a várost. Úgy láttam, hogy bár a mérnökök számára a hálózat jól meghatározott dolog, mégsem értjük teljesen, hogy az a sok kis részlet hogyan tevődik össze egy egésszé. Egy mérnök ugyan pontosan meg tudja határozni, hogy hogyan nézzen ki az elektromos hálózat egy bizonyos házban, de nem látja az egész elektromos hálózatot globálisan. Ugyanezt tapasztaltam a számítógépes hálózatok kapcsán is. Azon kezdtem gondolkodni, hogy mit tudunk magáról a hálózatról mint egy nagy rendszerről, és akkor fedeztem fel Erdős Pál és Rényi Alfréd munkáit, akik még 1960-ban publikáltak néhány korszakalkotó cikket. Felállították a véletlen hálók elméletét, és azt kezdtem újragondolni. A témával kapcsolatosan elkezdtem cikkeket írni, de kezdetben nem jártam túlságosan nagy sikerrel, a különböző területek képviselőitől ugyanis azt a visszajelzést kaptam, hogy ez nem éppen izgalmas téma, és meglehetősen passzívak voltak. Több újság vissza is utasította a cikkemet. Aztán egy év után a Notre Dame Egyetem állást ajánlott, ahol egyetemi tanárként egy kutatócsoportot hoztam létre, de több évig nem volt lehetőségem a hálózatok témakörének kutatására. Később egy diákommal közösen kezdtünk alaposabban elmélyülni a témában. 1999 és 2001 között öt cikkünk jelent meg a Nature-ben, valamint egy a Science-ben. Ezek a publikációk alapjaiban változtatták meg a témával kapcsolatos gondolkodásmódot.

– Milyen újdonságot tartalmazott a cikk?

– A dogma szerint, amelyet Erdősék állítottak fel, alapjában véve minden hálózat véletlen jellegű. Véletlenül ismerünk meg embereket. Ezt úgy lehet modellezni, hogy leteszünk sok-sok csomópontot, amely egy-egy embernek felel meg, és véletlenszerűen huzalokat húzunk közöttük. Az így létrejött háló Erdősék szerint néhány különleges tulajdonsággal rendelkezik. Az egyik legfontosabb, hogy nagyon demokratikus, vagyis minden csomópontnak közel azonos számú huzala, azaz ismerőse lesz, és nagyon nehéz olyat találni, amelyik nagyon jelentősen különbözik az átlagtól. 1998-ban ennek az elméletnek a pontjait akartuk ellenőrizni, és ezért egy olyan robotot építettünk, amellyel feltérképeztük a világháló egy részét. Elindultunk a net egy bizonyos oldaláról, és megnéztük, hogy az adott weboldalról hová lehet eljutni, milyen huzalok léteznek, és azokról hová lehet továbbmenni. Készítettünk egy térképet, egy modellt a világhálóról. Ez volt számunkra az első mellbevágó eredmény, mert azt tapasztaltuk, hogy ez a hálózat semmiképp sem demokratikus. A térkép úgy nézett ki, hogy néhány oldalnak csak kevéske huzala volt, míg pár helynek akár több millió. A mérés egyik következményeként meg tudtuk jósolni azt is, hogy hány kattintás kell a világháló egyik oldaláról a másikra történő eljutáshoz.

– Ez az, amit úgy emlegetünk, hogy az internet átmérője?

– Egészen pontosan a világháló átmérője. Szeretnék különbséget tenni az internet és a világháló között. A világháló a virtuális háló a weboldalakkal, linkekkel. Az internet ellenben a számítógépek hálózata, amelyek össze vannak kötve. Nos, mi azt tapasztaltuk, hogy a világháló átmérője 19 kattintás, de még nem láttuk, mi ennek a gyakorlati haszna. A következő cikkünk magyarázta meg az általunk tapasztalt hálózati jelenségeket, és tovább is mentünk. Következő méréseink azt mutatták, hogy ez a jelenség nemcsak a világhálón, de más hálózatokon is kimutatható. Például ha a hollywoodi színészek kapcsolódását aszerint rajzoljuk fel, hogy milyen közös színdarabokban játszottak, azt tapasztaljuk, hogy némelyiknek csak kevés huzala van, a sztároknak (de nem minden esetben csak nekik) pedig általában rengeteg. Ugyanez igaz a szakcikkekre is: némelyikre több tízezren hivatkoznak (ezek általában Nobel-díjas emberek munkái), de sokra jóval kevesebb a hivatkozás. Magyarázatunk meglehetősen egyszerű volt. Az Erdős–Rényi-féle megközelítésben a csomópontok száma állandó, valójában azonban folyton növekszik. 1991-ben csak egyetlen weboldal volt, mára viszont egy óriási hálóval találkozunk, amelynek szemei újabb és újabb csomópontokon keresztül kapcsolódnak egymáshoz. Azt is láttuk, hogy ez nem véletlenszerűen történik, ugyanis szívesebben kapcsolódnak az erősebben csatolt csomópontokhoz, tehát a népszerűséget kedvelik. Ugyanez igaz a társadalmi, ismertségi hálóban is, ahol könnyebben kötünk ismeretséget olyan emberrel, akinek már eleve sok a barátja. (Ezt nevezik preferenciális csatolódásnak, amikor inkább erősen csatolt csomópontokhoz kapcsolódunk.)

Az elmúlt három évben azt is felismertük, hogy a társadalom és a technika, a technológia szempontjából majdnem minden lényeges hálózat esetében megjelenik ez a struktúra, tehát például a biológia számára elkerülhetetlen, hogy megértsük a sejten belüli hálót. Kutatócsoportom a Nature című lapban bebizonyította, hogy ez is skálafüggetlen háló, aminek nagyon fontos következményei vannak az orvostudományra nézve, az orvosságok tervezésében. Ugyanilyen háló az is, hogy ki hány e-mailt kap és küld egy hónapban. Van, aki havonta több ezer emberrel levelezik, ezek az erősen csatolt csomópontok, de az átlag ennél jóval kevesebb levelet vált. Ugyanilyen magának az internetnek mint fizikai hálózatnak a felépítése is: a legtöbb router 2-3 számítógéphez csatlakozik, de van néhány olyan csomópont, amely jóval többhöz. Ilyen a szexuális háló is: a legtöbb egyénnek legfeljebb 10 szexuális kapcsolata van élete során, de akad néhány olyan, akinek nagyságrendekkel is több lehet.

– Közismert tény, hogy az internetes keresők nem tudják az összes létező oldalt megtalálni, archiválni. Ám ha az internet átmérője 19 kattintás, miért nem képesek a keresőrendszerek fejlesztői a 100 százalékos találati arányhoz közelíteni?

– A baj az, hogy az egész világ van 19 kattintásra tőlünk. Például ha minden csomópont 10 huzallal rendelkezik, akkor tíz a tizenkilencediken számú oldalt találunk az átlagos távolságban (ha nem számítjuk az ismétlődéseket). Tehát a 19 kattintás nagyon csalóka, mert valóban nagyon közel vannak hozzánk az oldalak, de az is igaz, hogy rengeteg van hozzánk nagyon közel. És hogy ezek ilyen közeliek, még nem jelenti azt, hogy megoldottuk volna a tárolásukat.

– Mitől lett ennyire felkapott terület a hálózatok tudománya napjainkban?

– Azt hiszem, azért, mert a társadalom egyre inkább felismeri, hogy a globalizált világ megértéséhez ez fontos lehet. Az emberek évek óta szeretnék megérteni a hálózatok működését, de nem volt meg az ehhez szükséges „nyelv", csupán az elmúlt 3-4 évben teremtődött meg. Becslésem szerint manapság több mint 1000 kutató foglalkozik a hálózatokkal. Egyébként e kutatási eredmények megszületéséhez fontos mérésekre volt szükség. Csak a számítógépek megjelenésével lett rá lehetőség, hogy a szükséges adatbázisok megszülessenek. Ezek az adatok az ötvenes-hatvanas években még nem állhattak az Erdős–Rényi páros rendelkezésére, nekünk viszont szerencsére több lehetőségünk volt.

– Milyen kutatási eredményekről tud beszámolni? Van-e gyakorlati hasznuk a kutatási eredményeknek?

– Mondok egy példát: tudományos igazgatótanácsi tagja vagyok egy cégnek, amely azzal foglalkozik, hogy feltérképezze az üzleti kapcsolatokat, és ezáltal lehetőségekhez juttassa a megrendelőket. Mindez a hálózati struktúra alapos ismeretének segítségével történik. A legfontosabbnak egyébként a Nature-ben 2000-ben publikált cikkünket tartom. Azt elemeztük, hogy mennyire stabilak ezek a skálafüggetlen hálók. Mi történik, ha egy csomópont lerobban, ha egy router meghal, vagy a sejten belüli molekulák nem úgy működnek, ahogy kellene. Megmutattuk, hogy ezek a hálózatok többnyire robusztusak. Azáltal, hogy néhány csomópont kiesik, még nem dől össze az egész. Ha valahol meghal egy központ, nem omlik össze a világháló, és legtöbb esetben az emberi szervezet is regenerálódik.

– Ez a terroristák hálózatára is érvényes?

– Jó példa. A terrorháló sem omlik össze, még ha meg is ölik néhány tagját. Ha véletlenszerűen szüntetünk meg csomópontokat a rendszerben, akár azok 50 százalékát kilőjük, a többi rész akkor sem esik szét szigetekre, hanem tovább működik. Ha a háló eléggé csatolt, akkor hiába halnak meg véletlenszerűen a terrorháló vezérei, például Osama bin Laden, jön helyette valaki, aki átveszi a helyét a szervezetben.

– Az sem segít a felszámolásban, ha valaki feltérképezi a hálózatot?

– Jó előkészítés, feltérképezés esetén, ha a megfelelő csomópontokat lőjük ki a hálózatból, akkor néhány találat után az tényleg szétesik darabokra. Olyan darabokra, amelyek már nem tudnak egymással kommunikálni, és tönkremegy az egész rendszer. A hálózatoknak kettős életük van: erősen robusztusak a véletlen hibák tekintetében, ugyanakkor erősen támadhatók. Az internet esetében ez rossz hír, mert néhány „webmetsző" le tudja rombolni a netet. De az emberi szervezet, a sejtbiológia szintjén jó hír: ha orvosságokat kell gyártanunk, akkor a bacilusokat a megfelelő csomópontoknál kell támadni. Ugyanígy a terroristaháló esetében is elég valamilyen módon megtalálni a rendszer kulcscsomópontjait, és megsemmisíteni. Ezáltal elpusztítható a teljes hálózat.

– Azt olvastam valahol, hogy már az amerikai hadsereg is felfigyelt a kutatásokra.

– Igen, bár hozzá kell tennem, hogy egy szomorú aktualitás vezette rá a kormányzatot kutatásaink, 2000-ben publikált cikkünk fontosságára: a 2001. szeptember 11-ei terrortámadás. Előtte a cikkeink fontos tudományos eredménynek számítottak ugyan, de a tragédia rávilágított gyakorlati jelentőségükre. Ma már nem egy konferenciának ez a kiemelt témája.

– Milyen jellegű az érdeklődés a hadsereg részéről?

– Egyfelől rengeteg kutatást támogatnak a robusztusabb hálózatok érdekében, másfelől meghallgatják a tanácsainkat: például hogyan védjük meg az Egyesült Államok internetes infrastruktúráját, vagy hogyan szervezzenek minél robusztusabb hadsereget. Fontos megjegyeznem viszont, hogy a csoportom kutatását nem támogatja a hadsereg.

– A társadalmi és a számítógépes hálózatot egyaránt gyakran veszélyeztetik vírusok.

– Az epidemológia, a vírusokkal foglalkozó tudomány (a számítógépes vírusok nem kis hasonlóságot mutatnak az orvosi értelemben vett kórokozókkal) egészen két évvel ezelőttig arra az alapgondolatra épült, hogy ha egy vírus erősen virulens, akkor ki fog halni. Ez igaz is, de csak a véletlen hálókon. Egy skálafüggetlen háló esetében a kevésbé virulens vírus is nagyon gyorsan el tud terjedni, és nagy tömegeket tud elérni. Ennek több drasztikus következménye lehet. Először is megmagyaráz jó néhány dolgot. Például az AIDS, amely nem tekinthető túlságosan virulensnek, világproblémává tudott válni 15 év alatt. A kutatás eredménye tudományos javaslatot ad arra, hogy mit lehet tenni a vírusok ellen. A mérések arra utalnak, hogy az egyetlen járható út az AIDS és más hasonló (például számítógépes) vírusok kiküszöbölésére, ha fokozott figyelmet fordítunk az erősen csatolt csomópontokra, ami a hagyományos értelemben vett vírus esetében azokat az embereket jelenti, akiknek rengeteg szexuális kapcsolatuk van. Az egyik legfontosabb ilyen társadalmi réteg a prostituáltaké. A számítógépes vírusok esetében is az erősen csatolt csomópontok védelmére kellene erősebben koncentrálni. Látjuk tehát, hogy mi lehetne a sikeres megoldás: ezeket a csomópontokat kellene megerősíteni. Ezt szimulációval ki is tudjuk mutatni. A baj az, hogy a dolognak nagyon komoly politikai hátulütői vannak, ugyanis a kormányok nem lennének népszerűek, ha az Afrikába küldött óvszereket nem a középrétegnek juttatnák el, hanem a prostituáltaknak. Tudományosan viszont látjuk, hogy valójában ez segítené megfékezni a terjedést.

Ha elvonatkoztatunk attól, hogy mi a csomópont, és mi a huzal, megdöbbentő hasonlóságok fedezhetők fel a különböző hálózatok között. Azt látjuk, hogy az architektúrájuk hasonló. Ez rendkívül izgalmas. Például az előbb említett 19 kattintás megjelenik a sejten belül is: három reakción belül el lehet jutni bármelyik molekulától bármelyikig. A társadalomban körülbelül 6 kézfogásra van szükség... Mennyiségileg tehát különböznek egymástól ezek a hálózatok, de minőségüket tekintve nagyon hasonlóak.

– A magyar számítógépes Who Is Who, a WIW.hu is hasonló kutatásra épül.

– Ez egy nagyon érdekes példa, amelynek segítségével kicsiben láthatjuk, hogyan alakul ki egy háló. Ráadásul a hálózatok minden általunk ismert tulajdonságát mutatja: a skálafüggetlen jelleget, az erősen csatolt csomópontok kialakulását, és hogy folyamatosan növekszik, továbbá láthatóak az úgynevezett preferenciális kapcsolódások. A WIW újabb bizonyíték arra, hogy a hálózatnak megvannak a törvényszerűségei. Hasonló oldalak persze már korábban is léteztek, például a www.Sixdegrees.com, amely még a kilencvenes évek végén indult, és a kb. egy éve napvilágot látott www.Friendster.com, amely ismereteim szerint máris egymilliónál több embert „hálózott be".

– Mennyiben lesz más a jövő internete?

– Technológiailag biztos nagyon sokat fog változni. Gyorsul, módosulnak az eszközök, de egészen biztos vagyok benne, hogy a felépítése szempontjából nem várható változás. A háló jellegéből adódik, hogy nagyon nehéz magát az architektúrát megváltozatni.

– És mi a helyzet az internet2-vel?

– Az internet2 néhány egyetemi kutatóközpontot köt össze, és ezáltal jóval gyorsabb. Egyetemünk állandó jelleggel használja, így tapasztalatból mondhatom, hogy gyorsabb, de a felépítése alapjában véve nem változott. Egyébként az internet2 összeköttetésben áll a hagyományos, kommerciális internettel is.

– Említene néhány oldalt, amelyet gyakran látogat a világhálón?

– Főleg a szakmai oldalakat keresem fel. Két lapot mindennap megnézek. Az egyik a New York Times (www.nytimes.com), a másik pedig az online szakmai linkgyűjtemény, az xxx.lanl.gov. Ott jelennek meg a hálózat új tudományának legérdekesebb cikkei. Azzal kezdem a napomat, hogy megvizsgálom, milyen új anyagok jelentek meg. Ezenkívül tagja vagyok a WIW-nek is. Néha eszembe jut, hogy vajon kik az új ismerősök, és akkor belépek. A magyarországi híreket az Origó (www.origo.hu), az Index (www.index.hu) és a Magyar Hírlap Online (www.magyarhirlap.hu) segítségével követem. Itt említeném meg a saját honlapom címét is, amely az egyetemünk szerverén található: www.nd.edu/~alb.

– Lesz-e folytatása a Behálózva című könyvnek?

– Egyelőre biztos nem. Ez a könyv nagyon kikívánkozott belőlem. Megvolt a kritikus tömegű információnk, amit érthetően meg kellett írni. De fő feladatomnak továbbra is a kutatást tekintem. Persze amennyiben a következő 4-5 évben megint annyi érdekes eredmény gyűlik össze, nem kizárt, hogy lesz újabb könyv, de ezt most még nem tervezem.