Rangos nemzetközi folyóiratban publikáltak BME VIK hálózatkutatói. Következtetéseik akár az agykutatásban és az embrionális fejlődés mélyebb megértéséhez is felhasználhatók.

„Magyarázatot kerestünk arra, hogy olyan valós hálózatokban, mint például az internet, illetve a légiközlekedési, vagy a közösségi hálózatok miért alakul ki sűrű kapcsolatrendszer a nagyszámú kapcsolattal rendelkező hálózati csomópontok között, amelyeket ’gazdagok klubjaként’ szoktak emlegetni a hálózatkutatók, miközben más hálózatokban, például a fehérjehálózatokban vagy villamosenergia-hálózatokban ez nem történik meg” – foglalta össze legújabb tudományos eredményeikről Gulyás András, a BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Távközlési és Médiainformatikai Tanszék (TMIT) adjunktusa, az MTA BME Információs Rendszerek Kutatócsoport munkatársa.

Kutatási következtetéseik nemrég a Nature Publishing Grouphoz tartozó Scientfic Reports című lapban jelentek meg. A tanulmány elkészítésén több szakember dolgozott együtt, köztük első szerzőként Csigi Máté, a BME VIK alapképzéses mérnök-informatikus szakos hallgatója, Kőrösi Attila, a BME VIK TMIT doktorjelöltje, Bíró József, a BME VIK TMIT egyetemi tanára, Heszberger Zalán, a BME VIK TMIT egyetemi docense, továbbá Jurij Malkov, az Orosz Tudományos Akadémia Kutatója. (A műegyetemi kutatók Jurij Malkovval közösen az orosz tudós már létező, euklideszi térben működő gráfmodelljét használták fel és fejlesztették tovább – szerk.). A kutatásokat a tanszék ipari partnere, az Ericsson is támogatta.

„A hálózatok különbözők a nagyszámú összeköttetéssel rendelkező csomópontjaik közötti élsűrűséget tekintve. Általában igaz, hogy a ’gazdagok klubja’” egy szűk csoport, néhány ilyen csomópontja lehet egy rendszernek, és ezek a pontok kötik le a hálózat kapcsolatrendszerének nagy részét” – tette hozzá Gulyás András, aki szerint e „klub” tagjai egymás kapcsolatrendszerét is kihasználhatják működésük kiterjesztéséhez. A kutatók ún. „nemeuklideszi geometriában” (az euklideszi geometria axiómarendszerétől eltérő alapokra épített rendszerek összefoglaló neve – szerk.) vizsgálták a hálózatokat. Modelljükben „a rendszerbe újonnan belépő, leendő csomópontok a hozzájuk legközelebb eső csomópontokhoz kapcsolódnak” – magyarázta a BME VIK oktatója-kutatója. Úgy véli azonban, hogy a hálózati rendszerekben a közvetlen kapcsolódás csak bizonyos távolsághatárok között lehetséges, e felett kizárólag közvetítő csomópontok révén kapcsolódhatnak az új belépők. Példaként említette az elektromos hálózatokat, amelyekben köztes csomópontként transzformátor-állomások közvetítik a jelet az erőműtől. Újabb példaként írta le a távközlő hálózatokból ismert jeltovábbítókat, jelerősítőket, amelyek a nagy távolságok áthidalásához szükségesek. „A közvetítésben gyakran olyan csomópontok vesznek részt, amelyek nem tartoznak a ’gazdagok klubjába’, azaz, számos hálózatot ’szegényebb csomópontok’ tartanak fenn” – írta le kutatási témáját egy hasonlattal a műegyetemi kutató. „Jelentősen meghatározzák a ’gazdagok klubját’ a távolságok, amelyek hangolásával a hálózatok széles spektruma fedhető le, és jól reprodukálható a valós hálózatokban mérhető 1gazdagok klubja’ jelenség is”. A műegyetemi kutatók modellje az első olyan rendszer, amelyben a hálózatok időfejlődése közben is magyarázható a „gazdagok klubja” jelenléte vagy hiánya.

E téma vizsgálata különösen aktuális: az agykutatásban jelenleg a nagy kapcsolatszámmal rendelkező agyterületek agyi hálózatban betöltött szerepét és e részek közötti összefüggéseket vizsgálják. A kutatócsoport szimulációi ezek megértéséhez vihetnek közelebb. Gulyás András szerint nem elképzelhetetlen az sem, hogy az embrionális idegfejlődés és az elemzett hálózatok között elvi hasonlóság mutatkozik, bár erre vonatkozóan nagyon kevés adat áll rendelkezésre. A műegyetemi kutatás egyelőre elméleti, ám eredményeik számos gyakorlati hasznosítását tudja a jövőben elképzelni Gulyás András, például az internet hibatűrésének javítását, vagy a repülőterek forgalmának optimalizálását.

„A kutatási eredmények mellett oktatóként nagyszerű érzés, amikor egy fiatal hallgató érdeklődik, majd részese lesz egy tudományos munkának” – méltatta a csapat legfiatalabb tagját, Csigi Mátét, aki önszorgalomból kapcsolódott be a kutatásba. „Máté nagyon fiatalon, már az alapképzése idején publikálhatott egy magas rangú tudományos lapban. Ez szokatlannak minősíthető. A fiatal kutatók általában posztgraduális képzésük idején érnek el hasonló eredményeket, így különösen büszkék vagyunk egy ilyen tehetséges fiatal munkatársra a kutatócsoportunkban.”

Gulyás András elárulta, hogy a jövőben szeretnék továbbfejleszteni modelljüket. A rendszer paramétereit, így például az egyes csomópontok kapcsolatainak számát jelenleg mesterségesen állítják be, ám a jövőben ezen finomítani szándékoznak, hogy a modell még egyszerűbb legyen.

TZS - TJ

Fotó: Takács Ildikó

Illusztráció: Gulyás András