„A bonyolult szisztémák egyszerű szabályait kutatom”
Vicsek Tamás, a 2011. évi Pázmány-előadást tartó tudós, az ELTE Természettudományi Kar Biológiai Fizika Tanszék egyetemi tanára fizikusként kezdte pályáját, de egyre több biológiai kérdéssel is foglalkozott. A statisztikus-fizikus oktató-kutató munkája mellett az „Európai Léptékkel a Tudásért, ELTE” kutatóegyetemi projekt egyik kutatócsoportját is koordinálja.
A csoportos mozgás törvényszerűségei címmel tartott előadást az ELTE alapításának alkalmából rendezett Pázmány-napon.
A csoportos mozgással kapcsolatban rávilágítottam, hogy az sokkal szélesebb körben jelenik meg környezetünkben, mint ahogy gondolnánk. Az előadásom arról szólt, hogy ennek a jelenségkörnek megvannak a saját szabályai, amelyek analógiában állnak az élettelen természetben lejátszódó együttmozgás és rendeződés törvényszerűségeivel: ahogy a gőz hideg hatására vízzé, majd jéggé válik, hasonló összefüggések mentén tapasztalhatók átalakulások az egyedek alkotta tömegekben is.
Tavaly jelent meg kutatásuk a postagalambok tudásalapú rangsoráról, amelyet közölt a Nature is. Miért számít úttörőnek a kutatás?
Azt szerettük volna megválaszolni, hogy az együttmozgó élőlények véletlenszerűen mozognak-e a rajon belül. Technológiánk lehetővé tette, hogy egy-egy 15 grammos GPS-t tegyünk a postagalambokra. Bár kiderült, hogy egy méteren belül pontatlanul működnek a készülékek, a madarak irányváltoztatásai így is nyilvánvalóak voltak. Megfigyeltük, hogy a galambcsapat egyedei szisztematikus rendben követik egymást: ha A jelű galambot D követi, akit meg I, akkor I egyúttal követte A-t is. A hierarchikus rend nem borult fel. A területen új kutatási irányt fogalmaztunk meg, amely az élőlények hierarchikus viszonyainak hálózati ábrázolását célozza meg.
Kutatásaik több tudományterületet érintenek, Ön szerint miért fontos az interdiszciplinaritás?
Az interdiszciplinaritás kezdettől fogva jelen volt az életemben. Fizikusnak mentem, miközben imádtam a biológiát. A fraktálok növekedésével kezdtem foglalkozni, majd kiderült, hogy készíthető ilyen alakú baktériumtelep. A fraktálok olyan alakzatok, amelyek valamiképpen önhasonlóak, azaz valamely kisebb részük kinagyítva, esetleg elforgatva megegyezik az eredeti alakzattal. Ez a felismerés sarkallt arra, hogy mindig egy lépéssel előrébb járjak, hogy mindig a komplikáltabb rendszereket vizsgáljam. A bonyolult szisztémák egyszerű szabályait kutatom, azok közös tulajdonságaival foglalkozom.
Az ELTE kutatóegyetemi projekt keretében kutatócsoportja a nagy adatbázisokon alapuló hálózatok statisztikus fizikai modellezésével, klaszterezésével és dinamikájával foglalkozik. Mit jelent ez a gyakorlatban?
A hálózatokkal mint nagyon összetett rendszerek matematikai modelljeivel foglalkozunk, az ELTE és az MTA által közösen támogatott kutatócsoportom végzi a kutatást. Bonyolult hálózatok absztrakt matematikai és gyakorlati tulajdonságait vizsgáljuk. Például megfigyeltük négymillió mobiltelefon-használó viselkedésének szabályszerűségeit. Megvizsgáltuk, miként hat a hálózat szerkezetére az, ha az egységek nagyon különbözőek, hogyan változik a kapcsolat az időben. A telefonhasználók több millió egységnek tekinthetők, akik között a köteléket az jelenti, hogy hívják egymást. Az egységek vagy csúcsok sokféleképpen összeköthetőek, a kapcsolat közöttük lehet véletlenszerű, vagy speciális struktúrájú, hierarchiájú. A telefonálók esetében a kapcsolatok idővel változnak - egy osztály tagjai iskolai éveik alatt többet telefonálnak egymás közt, a kontaktus lazul azonban az érettségi után. A hálózatok gazdag dinamikával bírnak. Mi nemcsak a különböző szervezetek felépítését vizsgáltuk, hanem azt is, milyen horizontális, szintek közötti csúcsokra és kapcsolatokra van szükség azok optimális működéséhez. Ilyen vizsgálatokra alapítottunk egy céget, amely vezetési tanácsokat ad. Az interneten keresztül felvett adatok alapján egy kapcsolati hálót készítünk, amely úgynevezett röntgenfelvételt ad a szervezet működéséről. Segítségével egy adott probléma informális előkészítése, valamint annak bejelentése válhat hatékonyabbá. A cégnél a mobiltelefon-felhasználók vizsgálata során szerzett tudásunkat hasznosítjuk.
A kutatóegyetemi kutatócsoport többféle kutatást foglal magába, amelyek közül az egyik a kutatók publikálási adataival, a köztük kialakuló kapcsolatokkal foglalkozik. Miért fontos, hogy összeálljon egy ilyen tudománytérkép?
Ez a tudománytérkép egy kapcsolati háló arról, hogy ki mennyire sikeres, kivel írt cikket, kire hivatkozott. Kíváncsiak vagyunk önmagunkra, egyrészt ezért indítottuk el a kutatást. Másrészt – ez a kutatás legfontosabb indoka –, érdekelt minket, hogyan keletkezik a tudás, melyek a folyamat törvényszerűségei. Megfigyelhető egy-egy tudós karrierjének dinamikája, gondolatai elterjedésének módja és hivatkozási pontjai is. Ez is egy vizsgálható, nagy adatbázison alapuló hálózat – szintén a mobiltelefon-felhasználókon végzett kutatás módszereit alkalmazzuk.
Hogyan kapcsolódik a kutatócsoportban végzett munkája az oktatáshoz? Van arra lehetőség, hogy a hallgatók is bekapcsolódjanak a kutatásokba?
A kutatási munkából sokat speciális kollégiumok formájában be tudunk emelni a tananyagba. Hirdetünk továbbá doktori témákat, illetve kitesszük cikkeinket a folyosóra, a szerzőkkel bárki felveheti a kapcsolatot. Körülbelül öt hallgató vesz részt a csoportom munkájában, továbbá sok posztdoktort vonunk be. Arra biztatom őket, hogy dolgozzanak együtt. Nem kell mindenről tudnom, az a fontos, hogy egy jól strukturált és ne merev, hierarchikus csoportot alkossunk.
Milyen lehetőségeket rejt még magában a hálózatkutatás?
A hálózatok nagyon egyszerű leképezései a valóságnak. Ahhoz, hogy egy szinttel feljebb tudjunk lépni, a lecsupaszított alapmodellt, amely csúcsokból és élekből áll, „fel kell öltöztetni”, vagyis gazdagabb, bonyolultabb sajátosságokkal felruházni. Ha a csúcsok emberek, akkor ők nagyon különböző tulajdonságokkal bírnak. Egy felöltöztetett alapmodell már azt is tartalmazhatja, milyen az emberek közötti kapcsolat, az milyen időtartamú, tehát mettől meddig élő, illetve, hogy annak minősége idővel miként változik - ez is vizsgálható.