Ağ biliminde en çok arzu edilen ödülü kazanan İtalyan fizikçi Federico Battiston

Her şey ağdır. Sosyal ağlar, ama sadece bunlar değil. Ağlar beyinde, Filipinler'deki avcı-toplayıcı köylerinde, küresel ekonomik sistemlerde, kaçış odalarının kilitli odalarında mevcuttur . Kim olduğumuzu ve neyi seçeceğimizi belirleyen görünmez ağlar. Ve bunları inceleyen bir ilim vardır. Ağ bilimi veya ağların bilimi olarak adlandırılan bu bilim, insanlar, nöronlar ve kurumlar arasındaki ilişkilerin kolektif davranışı nasıl etkilediğini anlamaya çalışır .

«Birbirinden çok farklı bileşenlerden oluşan bu sistemlerde önemli olan, bunların birbirleriyle olan etkileşimleridir .» Federico Battiston işte bu incelikli mimarilerle çalışıyor. İstatistiksel fizikle, yani «çok sayıda cismin fiziğiyle» ilgilenen İtalyan profesör, bu alandaki en prestijli ödül olan Erd?s-Rényi Ödülü'ne layık görüldü; bu ödül, 1950'lerin sonunda ilk ağ modellerini icat eden iki Macar matematikçinin adını taşıyor. Ağ bilimi için bir nevi küçük Fields Madalyası.

Battiston, sosyal ağlarda olduğu gibi, bağlantıların birey çiftleri arasında sınırlı olduğu ağ teorisine güçlü bir ivme kazandırdı. Bunun yerine, gruplara, kolektif etkileşimlere, etkilerin bir kişiden değil, birçok kişiden geldiği anlara bakmamız gerekiyor.

36 yaşında olan Battiston, Viyana Orta Avrupa Üniversitesi'nde doçent olarak çalışıyor ve Avrupa'da türünün tek örneği olan ağ bilimi alanındaki doktora programını yönetiyor. Dünyanın dört bir yanından gelen doktora öğrencileri ve doktora sonrası araştırmacılardan oluşan sekiz kişilik bir araştırma grubunu koordine ediyor: Hintliler, Çinliler, Brezilyalılar, Güney Afrikalılar ve tabii ki İtalyanlar.

Ağ bilimi, ağlar olarak temsil edebileceğimiz tüm sistemlerin incelenmesiyle ilgilenen disiplinler arası bir alandır .

« Sadece sosyal ağlar değil, beyin gibi ekolojik, biyolojik sistemler, ulaşım sistemleri, ekonomik değişimler veya siyasi ittifaklar da. Bunların hepsi ağlar olarak, yani düğümler adı verilen ve aralarındaki etkileşimleri tanımlayan bağlantılardan oluşan bir öğeler topluluğu olarak haritalanabilir. Her ne kadar birbirlerinden farklı olsalar da -örneğin insanlar nöronlar veya milletler gibi unsurlardan farklıdırlar- bu sistemler, tam da etkileşim yapılarıyla ilgili çok sayıda ortak özelliğe de sahiptirler. Ve tam da bu mimarinin incelenmesi, bir toplumda salgın hastalıkların yayılması veya beynimizin çok fazla senkronize olmasıyla oluşan epilepsi atağı gibi karmaşık ortaya çıkan davranışları anlamamızı sağlar».

Romano , klasik lise, Sapienza'dan teorik fizik alanında lisans. Giorgio Parisi ile iki sınav, 2021'de karmaşık sistemler alanında Nobel Fizik Ödülü. Sonra ayrılır: Londra'ya, ağ biliminin öncülerinden Vito Latora ile matematik alanında doktora yapmak üzere. Daha sonra Paris'te nörobilim, Zürih'te antropoloji okudu, ardından Budapeşte'de üç yıl geçirdi.

«Akademide kariyer yapmak için mobilite neredeyse olmazsa olmaz bir koşuldur. Çeşitli laboratuvarlarda çalışma fırsatı bulduğum için iyi sonuçlar elde edebildiğimi düşünüyorum. Ancak taşınmak zor bir seçimdir ve kişisel düzeyde güçlü tavizler gerektirir." Battiston 2020'den beri Viyana'da .

Ağ bilimi günlük yaşamda sıkça karşımıza çıkıyor. Ve bu disiplinin pek çok kavramı artık ortak dile girmiş durumda. Küçük dünya , herkesi birbirine bağlayan meşhur altı el sıkışma, altı ayrılık derecesi veya bir virüsü diğerlerinden daha hızlı yayan süper yayıcılar hakkında kaç kez duydunuz?

«Bunların hepsi ağ teorisinden gelen kavramlardır. Günümüzde sosyal medyada neyi okuyacağımızı veya kimi takip edeceğimizi bize tavsiye eden algoritmalar ağ teorisine dayanıyor. Ancak bu algoritmaların yanlış kullanımı yankı odalarının oluşması, neredeyse sadece bizim gibi düşünen insanlarla etkileşime girdiğimiz çevrimiçi ortamlar gibi olumsuz sonuçlara yol açabilir ve önyargılarımızı pekiştirip kutuplaştırabiliriz».

Finansal sistemlerde, iflas etmesi çok büyük olduğu için iflas etmesi çok birbirine bağlı olduğu için iflas etmesi mümkün olmayan kavramı artık yerini birbirine bağlı olduğu kavramına bırakmıştır: «Bir şirketin veya finansal kuruluşun toplam maruziyeti, sistemik bir kriz riskini ölçmek için yeterli bir parametre değildir; ancak bir bankanın iflasının nasıl bir dizi 'ardışık iflasa' yol açabileceğini anlamak için farklı kuruluşlar arasındaki karmaşık finansal ilişkileri dikkate almak gerekir».

Covid düşünüldüğünde, ağ bilimi epidemiyolojiye temel katkılarda bulunmuştur. «Sosyal temaslar ve hareketliliğe ilişkin gerçek veriler kullanılarak, tüm bireylerin bulaşma riskine eşit derecede maruz kaldığı varsayımına dayanan ve bireylerin özel etkileşimlerini dikkate almayan matematiksel denklemlere dayalı geleneksel yaklaşımlara kıyasla, salgınların seyri hakkında çok daha doğru tahminler elde etmek mümkündür. Son olarak yapay zeka algoritmaları, aktif bileşenlerin yeni kombinasyonlarını belirleyerek giderek daha etkili ilaçlar üretiyor."

Ama ağ bilimi bazen bir kaçış odasında da başlar .

«Oyun sırasında kişiler arasındaki etkileşimlere ilişkin veri topladık ve daha sonra kimin kazandığını ve neden kazandığını gözlemledik. Kararları kim verdi, sosyal ağın merkezinde kim vardı, çözüme gerçekten kim katkıda bulundu. »Bir ekibi etkili kılan şeyin ne olduğunu, hangi etkileşim yapılarının daha iyi işbirliği ve performansın ortaya çıkmasına izin verdiğini anlamak için faydalı bir yol.

Ağ ayrıca şu şekilde de görünür: Filipinler veya Kongo'daki avcı-toplayıcı köyleri . Hiçbir şeyin olmadığı yer. Televizyon, telefon ve internet yok. «Bu toplumlarda , tıbbi amaçlı bazı bitkilerin kullanımı gibi bilgiler aileden aileye aktarılıyor. Mikrobiyomumuz bile sosyal etkileşimlerimize bağlıdır. Science dergisinde yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada, kültürel özelliklerin yayılımı ile dünyadaki farklı popülasyonlar arasındaki genetik uzaklığı ilişkilendirerek, şempanzelerin de farklı nesiller arasında bilgi aktarımından kaynaklanan kültürel birikim belirtileri gösterdiğini gösterdik; bu özellik yakın zamana kadar türümüzün ayrıcalığı olarak görülüyordu. Şempanzeler asla bir bilgisayar inşa edemeyecekler, ama belki de biz insanlar o kadar da özel değiliz..."

Ağ bilimi iklim değişikliğine de uygulanabilir. «Örneğin, uygun sosyal etkileşimlerle desteklenen kolektif eylem yoluyla iklim değişikliği konusunda farkındalık yaratabiliriz».

Bilgisayarlı tomografi görüntülerini inceleyerek makinelere bunları daha iyi okumayı öğretmeye çalışan genç bir mühendis var. Henüz 25 yaşında, matematiksel modelleme konusunda uzman ve bu verilerin bugün değerlendirebildiğimizden çok daha fazla klinik değer taşıdığına inanıyor. Adı Angelica Iacovelli ve o araştırma projelerinin ötesine geçiyor. Belirli bir hedefi olan algoritmalar geliştirdi: Onkolojide BT taraması analizlerini otomatize etmek . Bu süreç, günümüzde birçok hastanede manuel olarak yapılıyor ve temel kararlar buna dayanıyor. Birincisi: Bakım türü.

Milano Politeknik Üniversitesi'nde eğitim gördü, Stanford Üniversitesi'nde araştırma yaptı, ABD'de bir girişim kurdu ve bugün Milano ile San Francisco arasında çalışıyor. Milano Policlinico'dan onkolog Michele Ghidini ile işbirliği yapan araştırmacının bir hayali var: «Araştırmaların kağıt üzerinde kalmamasını, doktorların elinde gerçek bir araç haline gelmesini sağlamak».

Onun konuşmasını dinlemek bir harikadır.

«Bugün kullanılmayan temel metrikleri çıkarmak için BT görüntülerinin analizini otomatikleştiren bir yazılım geliştirdik. Bu ölçümlerin arasında örneğin iskelet kası kütlesini çıkarıyoruz. Tam olarak bu metrikten bir onkoloji hastasının sarkopenik olup olmadığını belirliyoruz." Sarkopeninin kas ve güç kaybıyla sonuçlanan bir hastalık olduğunu ve son bilimsel çalışmalara göre tedavilerin sonuçlarının kötüleşmesi ve daha yüksek bir ölüm oranıyla ilişkili olduğunu açıklıyor. "Bugün bu analizler manuel olarak veya araştırma için tasarlanmış ve klinik uygulamada kullanılamayan araçlarla gerçekleştiriliyor (çok yüksek bir hata payına sahipler). Sarkopeniyi doğrudan BT görüntülerinden tespit etmek için klinik olarak işlevsel bir yazılım henüz tanıtılmadı. Amacımız tam olarak şu: Bu teknolojiyi kliniğe getirmek, sonuçları 2 saniyeden kısa sürede ve bir beslenme uzmanı gibi harici bir uzmanın müdahalesine gerek kalmadan elde etmek."

Daha önce bunu hiç düşünen oldu mu? «Tıbbi alanda inovasyon çok yavaş gerçekleşiyor. Yönetmeliklerle, politikayla, uzun zaman dilimleriyle çatışıyoruz . Zor olduğu için deneyenler çoğunlukla vazgeçiyor. Ama birinin bunu yapması lazım. Ve eğer kimse yapmazsa ben yapacağım."

Angelica, tıbbi görüntü analizinde uygulanan matematiksel modeller ve yapay zeka algoritmalarıyla çalışıyor. «Diğer şeylerin yanı sıra, Hounsfield Birimleri'ne (BT taramalarında bulunan yoğunluk değerleri) dayalı sinir ağları ve segmentasyon tekniklerini kullanarak, kaslar, iç organlar ve deri altı yağları gibi farklı vücut dokularını otomatik olarak ayırt ediyor ve klinik açıdan önemli ölçümler elde ediyorum».

Hikayesi Bari'den başlıyor. Bari'nin iç kesimlerindeki Grumo Appula ve Palo del Colle kasabaları arasında büyüdü . Tek çocuk, mütevazı kökenler. «Babam kapıcıydı, annem de ev işleriyle ilgileniyordu. Hiçbir zaman çok fazla kaynağımız olmadı, okumak için büyük fedakarlıklar yaptık."

Liseyi bitirdikten sonra Milano Politeknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği bölümünü seçti. Doğrusal bir yol değil: «Bir noktada kendimi beton çalışırken buldum ve bunun yapmak istediğim şey olmadığını anladım». Durur, düşünür, değişir. Matematik Mühendisliği bölümüne kaydoldu: «Sağlam araçlar edinme ve daha sonra farklı alanlarda - biyomedikal, finans, istatistik - uygulama fikri hoşuma gitti». Üniversite yıllarında birçok burs kazandı, yurtdışına gitti, bir yıl İspanya'da, bir yıl Hindistan'da okudu. Sonra mezun oluyor ve her şeyi değiştirecek fırsat karşısına çıkıyor: Stanford'da araştırma yapmak. «O zamanlar bile taşınabilmek için para bulmam gerekiyordu. Herkesle konuşmaya başladım, her yere yazdım, mümkün olan her burs için başvuruda bulundum, hatta hak etmediklerim için bile."

Sonunda Ermenegildo Zegna Kurucu Bursu tarafından seçildi ve Stanford'da bir araştırma dönemi geçirmesi sağlandı. Burada kardiyovasküler sistemi grafiklere ve yapay zekaya dayalı olarak simüle eden hesaplamalı modeller üzerinde çalışıyor. Ve BHI ödülünü kazanır. « Kardiyovasküler sistemdeki kan akışının dijital ikizini geliştirdik : Her hasta için kardiyovasküler sistemin davranışını kişiselleştirilmiş bir şekilde simüle edebilen bir yapay zeka modeli. Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) sinir ağlarını Grafik Sinir Ağları ile birleştirerek önceki yöntemlere göre iyileştirmeler elde ettim. Ama en etkileyici olan şey hız: Geleneksel yöntemler, tek bir kalp atışını simüle etmek için bile süper bilgisayarlarda saatlerce hesaplama yapmayı gerektirebilirken, bizim modelimiz bunu birkaç saniyede yapabiliyor".

Birçok şeyi anlamasını sağlayan bir deneyim. «Çok güçlü araçlar inşa edebileceğimizi fark ettim. Ama ben bunların gerçekten kullanılmasını ve bir etki yaratmasını istiyordum." Böylece Iacovelli, girişimcilik dünyasında çalışanlarla konuşmak için bağlantılar aramaya başlar ve Silikon Vadisi'ndeki bir unicorn olan Intercom'un kurucu ortağı Des Traynor'dan bir burs daha alır.

Daha sonra, mentorlar ve danışanları bir araya getirmek için tasarlanmış, STEM dünyasındaki İtalyan yeteneklerin bir ağı olan Lead the Future'a katılıyor ve onkolog Ghidini ile tanışıyor. «Saatlerce bana doktorların her gün serviste karşılaştıkları somut sorunları anlattı. Bana yepyeni bir dünya açtı. Ortak bir sorun olup olmadığını doğrulamak için İtalya'da ve yurtdışında yüzlerce onkologla iletişime geçtim. Ve öyle olduğunu öğrendim."

Angelica, 2024 yazında Silikon Vadisi'nde Nucleo Research'ü kurdu . Doğrulama aşaması başlıyor.

Çalışmalarının bundan sonraki adımları kritik önem taşıyor. «Tümör lezyonlarının ölçümünü ve hedef ve hedef dışı, iyi huylu ve kötü huylu olarak sınıflandırılmasını otomatikleştiren bir yazılımı klinik pratiğe getirmek istiyoruz. "Hastanelerin hemen hemen hepsinde ölçüm hala elle yapılıyor".

Bu arada Angelica, uluslararası yatırımcılarla ilk turda fon toplama çalışmalarına hazırlanıyor. «Projeye ilgi duyan uluslararası kuruluşlardan gelen bazı destek fırsatlarını değerlendiriyorum».

Onu yönlendiren aynı zamanda kişisel bir meseledir. «Hastalığın mevcut olduğu ve hiçbir şeyin kontrolünün bende olmadığı bir ortamda büyüdüm. Annem birkaç yıl önce agresif bir tümörden öldü. Babam kas distrofisi hastası, bugün bilincini kaybetmiş durumda. "Eğer olayların gidişatını değiştiremiyorsam, en azından olaylara bakış açılarını değiştirmeye çalışmaya karar verdim."

Angelica ayrıca İtalyan yetenekleri ile Silikon Vadisi arasında köprüler kuran kar amacı gütmeyen bir kuruluş olan iTAL Vakfı'nın iletişim çalışmalarına da liderlik ediyor.

Bilimsel vizyonu açıktır. «Günümüzde tespit modelleri son derece gelişmiş durumda. Artık darboğazın teknolojide olmadığına inanıyorum. Sorun, bundan sonra gelen her şeydir: düzenleyici engeller, veri koruması, uzun teslim süreleri, klinik süreçlere entegrasyon. Hekim bozucu araçlara güvenebilmelidir. Amacımız onu değiştirmek değil, ona ilave bir araç kazandırmak. Ve güvenilir kılın."

Hayatınızda gerçekten fark yaratan şey ne oldu?

«Kendime ait bir şeyler yapma isteği. Araştırma dünyasında veya büyük şirketlerde çoğu zaman bir çarkın parçası olursunuz. Doğrudan, gerçek bir etki yaratmak istiyorum, bir fikrin işe yarayan bir şeye dönüşmesini istiyorum. Projemle neredeyse takıntılı hale geldim. Hayatımda ilk sırada yer alır. Ve eğer bunu başarma şansımı artırmak istiyorsam, Silikon Vadisi'nde olmam gerekiyor. San Francisco'da bir etkinliğe gittiğinizde kimse size "Nasılsın?" diye sormaz. Duyduğunuz ilk soru şudur: Ne inşa ediyorsunuz? Üstelik İtalya'da kendini hep "çok genç" bir kız gibi hissediyorsun ve sana itibar etmiyorlar. "Kanseri tedavi etmek istiyorum" dediğinizde, ironiyle veya "Ne diyorsun?" diye cevap veriyorlar. Aynı cümleyi Kaliforniya'da söylersem yanıt şu oluyor: "Harika! Bunu nasıl yapmayı planlıyorsun? Sana yardımcı olabilir miyim?".

Biz gençler size ilham verebiliriz. Dünyayı değiştirebiliriz, bunu geleneksel yolları izlemeden de yapabiliriz. Güvene ihtiyacımız var. İşte bu yüzden arkadaşlarıma karamsarlığa kapılıp umutsuzluğa kapılmamalarını söylüyorum. Bu, savunmacı bir yaklaşımdan, koruyucu bir kalkandan, risklerden kaçınmanın bir yolundan başka bir şey değil. Ama gelecek, güvende kalarak inşa edilmiyor."

Battiston kariyeri boyunca pek çok yerde çalıştı. Ama Amerika'da asla. «Lise yıllarımda birkaç ay ABD'de kaldım ve sonrasında çok seyahat ettim. Ama ben, işbirliğinden ziyade, Darwinci anlamda en güçlünün hayatta kalması ilkesine dayanan rekabete dayalı Amerikan araştırma sisteminin büyük bir hayranı değilim . Avrupa'da bizim kaynağımız daha az, ama zanaatkarlığımızda elimizdeki az şeyle iyi işler çıkarmayı başarıyoruz. Erdos-Renyi Ödülü'nü neredeyse her zaman Amerikalı veya Amerika Birleşik Devletleri'nde yaşayan araştırmacılar kazanmaktadır. Ve bugün bu ödülü, ağ bilimine temel katkılarda bulunan Avrupa topluluğumuzun bir takdiri olarak görüyorum. İtalyan üniversiteleri için de şunları ekliyor: «Gazetelerde İtalya'da vurgulanan aynı kritik konular, artan fonlarla daha da tatlandırılarak yurtdışında da sıklıkla karşımıza çıkıyor. PNRR parası ülkemizin yeniden canlanmasına yardımcı oldu, ancak şimdi elde edilen başarıları pekiştirmek için yapısal fonlara ihtiyacımız var".

İtalya'ya tekrar döner misiniz?

«İlginç teklifler gelirse onları dikkatle dinlerim. Şu anda İtalyanlarla ilişkilerim spor alanında. "Ultimate Frisbee'nin 33 yaş üstü ulusal ustalar takımının bir parçasıyım. Farklı bir şey denemek isteyen herkese tavsiye ettiğim güzel bir spor." Ve sonra ekliyor: "Her birimiz tutkulu olduğumuz bir alan bulmalıyız. Ve uzmanlarla, süpervizörlerle ve akıl hocalarıyla zaman geçirmeliyiz. Çünkü ağ biliminin öğrettiği gibi, bilginin yayılması etkileşim gerektirir ."