SlideShare a Scribd company logo
Férfimissziói konferencia, 2012 Fót   Az internetről egy kicsit másképp...   1
Az előadás témája
     1995-ös Lp-cikk: „Biblia és számítógép”. Bevezetésben: „computer ante portas”. A
     végén: rövidesen eljön a „computer intra muros” ideje is. Ez a kor vitathatatlanul itt
     van! Erre utal a kezdőlap háttérképe: templom, benne számítógéppel.
     A cím utalás Barabási Albert-László híres könyvére: „Behálózva” („Linked”). A
     „véglegesen” pedig arra utal, hogy az internet eltejedése, az ún. Gutenberg utáni
     korszak immár irrevezibilis, visszafordíthatatlan – az egyházban is. Papok és
     egyházi emberek már nemcsak offline, szövegszerkesztésre és táblázatkezelésre
     használják a számítógépet, hanem online, élve az intenet összes lehetőségével:
     levelezés, szociális hálók (Iwiw, Facebook), honlapok, blogok stb.
     S végül az „egy kicsit másképp”. Előadásom célja nem az, hogy gyakorlati
     tippeket adjon az internet használatára, hanem – tőlem nem meglepő módon –
     sokkal inkább elvi-elméleti jellegű. A hálózatok általános fogalmából kiindulva jut
     el végül az internetig.




Férfimissziói konferencia, 2012 Fót
                                                                                        2
Gráfelmélet: a hálózatok matematikája

Egy tudományág születése
Königsberg (most Kalinyingrád, Oroszország) városban hét híd ívelt át a várost átszelő Prégel
folyón úgy, hogy ezek a folyó két szigetét is érintették. A königsbergiek kérdéssel fordultak a
világhírű svájci matematikushoz, Eulerhez: vajon végig lehet-e menni az összes hídon úgy, hogy
mindegyiken csak egyszer haladjanak át, és egyúttal visszaérjenek a kiindulópontba. 1736-ban
Euler bebizonyította, hogy ez lehetetlen. (Más kérdés, hogy a legenda szerint a königsbergiek
még sokáig reménykedtek abban, hogy a tudós tévedett és tovább kísérleteztek a sétákkal.)




Euler bizonyítása szerint akkor és csak akkor létezik az ilyen gráfban a feltételeknek eleget tevő
séta, ha minden csomópont fokszáma, azaz a rá illeszkedő élek száma páros (Euler-kör). Itt
viszont minden fokszám páratlan, tehát nincs megoldás.
Euler-út: kezdő- és végpont különbözik; ezek fokszáma páratlan is lehet. Ilyan pl. az ismert
„Mikulás-háza”-ábra. Honnan kell kiindulni a megoldáshoz?


Férfimissziói konferencia, 2012 Fót
                                                                                                 3
Gráfelmélet: egyszerű és nagyszerű
    Egyszerű
    A königsbergi problémához hasonló feladatok ma is felbukkannak felnőtteknek, sőt gyerekeknek szóló
    rejtvényújságokban. S valóban, a gráfok annyira szemléletesek, hogy gyerekek is minden további nélkül
    megértik (unokákon kipróbálva!)
    Nagyszerű
    Ugyanakkor a gráfelmélet e tekintetben olyan, mint az aritmetika, az egész számok tudománya:
    gyermekek számára is érthető nyelven tudósok számára is (sokáig) megoldhatatlan problémák
    fogalmazhatók meg. A számelméletben ilyen pl. az ún. nagy Fermat-tétel (azelőtt: sejtés), a
    gráfelméletben pedig a négyszín-tétel, sokáig szintén sejtés, amely azt mondja ki, hogy minden térkép
    kiszínezhető maximum 4 színnel úgy, hogy a szomszédos országok eltérő színűek legyenek. A
    bizonyításhoz számítógép segítségére is szükség volt.



              Az ábrán az USA államainak a feltételeknek megfelelő
              kiszínezése látható (alul Alaszka ill. Hawai)




    A gráfelmélet legfőbb jelentősége azonban az, hogy az alkalmazásoknak csak a fantáziánk szab korlátot.
    Minden, ami hálózat, modellezhető gráfokkal: utak, közműhálózatok, elektromos hálózatok, kémiai
    kötések, s nem utolsósorban: emberi kapcsolatok.

Férfimissziói konferencia, 2012 Fót
                                                                                                            4
Minden hálózat alapja: közös tulajdonság(ok)
Affiliációs (társulási) mátrix

                                            Attribútumok (tulajdonságok)
                                       A1        A2            A3             A4
                             E1        1         0             0              0
      Entitások
    (személyek,              E2        1         1             0              0
       dolgok,               E3        1         0             0              1
     fogalmak)               E4        0         1             0              0
                             E5        0         0             0              1

Adjacencia (szomszédossági) mátrix                    Ötpontú (irányítatlan) gráf

            E1        E2          E3   E4   E5
 E1                   1           1    0    0
 E2         1                     1    1    0
 E3         1         1                0    1
 E4         0         1           0         0
 E5         0         0           1    0

Férfimissziói konferencia, 2012 Fót
                                                                                    5
Példából ért a magyar...
Az előző képen bemutatott fogalmakon alapul az internetes ún. adatbányászat (data mining) (<>
adathalászat; data phishing) egyik alapvető módszere. Az alábbiak egy tanulmány eredményei az
adatbányászattal foglalkozó dokumentumokról:
              Dokumentumok

 Fogalmak     1    2        3    4   5     6        7   8     9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20
 adatok       1    1        0    0   2     0        0   0     0   0    1    2    1    1    1    0    1    0    0    0
 példák       0    0        0    0   0     0        0   0     0   0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0
 bevezetés    0    0        0    0   0     0        0   0     0   0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    1
 bányászat    0    0        0    0   0     0        0   0     0   0    0    1    1    0    1    0    0    0    0    0
 hálózat      0    0        0    0   0     0        0   0     0   0    0    0    0    0    0    1    0    1    1    1
 csomag       0    0        0    1   1     0        0   0     0   0    0    1    0    0    0    0    0    0    0    0


 Fogalmak     a.       p.       b.   bá.       h.       cs.
 adatok       53       5        2    34        0        7
 példák       5        17       2    5         2        2
 bevezetés    2        2        10   2         2        0
 bányászat    34       5        2    47        1        5
 hálózat      0        2        2    0         17       1
 csomag       7        2        0    5         1        21
Férfimissziói konferencia, 2012 Fót
                                                                                                                    6
Néhány alkalmazási terület...
Weboldalak kapcsolódása linkekkel     HIV-fertőzés terjedése              Óriásmolekula




Szeptember 11 merénylői                    Rm 1,1-17 görög szövegének főnevei




Férfimissziói konferencia, 2012 Fót
                                                                                          7
Kisvilágok – a hatlépéses szabály
„Egyébként kedves játék alakult ki a vitából. Annak bizonyításául, hogy a Földgolyó lakossága sokkal közelebb
van egymáshoz, mindenféle tekintetben, mint ahogy valaha is volt, próbát ajánlott fel a társaság egyik tagja.
Tessék egy akármilyen meghatározható egyént kijelölni a Föld másfél milliárd lakója közül, bármelyik pontján a
Földnek - ő fogadást ajánl, hogy legföljebb öt más egyénen keresztül, kik közül az egyik neki személyes ismerőse,
kapcsolatot tud létesíteni az illetővel, csupa közvetlen - ismeretség - alapon, mint ahogy mondani szokták: "Kérlek,
te ismered X. Y.-t, szólj neki, hogy szóljon Z. V.-nek, aki neki ismerőse..." stb.
Na, erre kíváncsi vagyok - mondta valaki -, hát kérem, mondjuk... mondjuk, Lagerlöf Zelma.
- Lagerlöf Zelma - mondta barátunk -, mi sem könnyebb ennél.
Két másodpercig gondolkodott csak, már kész is volt. Hát kérem, Lagerlöf Zelma, mint a Nobel-díj nyertese,
nyilván személyesen ismeri Gusztáv svéd királyt, hiszen az adta át neki a díjat, az előírás szerint. Márpedig
Gusztáv svéd király szenvedélyes teniszjátékos, részt vesz a nemzetközi nagy versenyeken is, játszott Kehrlinggel,
akit kétségkívül kegyel és jól ismer - Kehrlinget pedig én magam (barátunk szintén erős teniszjátékos) nagyon jól
ismerem. Íme a lánc - csak két láncszem kellett hozzá a maximális öt pontból, ami természetes is, hiszen a világ
nagy hírű és népszerű embereihez könnyebb kapcsolatot találni, mint a jelentéktelenséghez, lévén előbbieknek
rengeteg ismerőse. Tessék nehezebb feladatot adni.” (Karinthy Frigyes: Láncszemek (1929)
Csermely Péter: „Hány lépés távolságra van két ember, mondjuk a tisztelt olvasó és XVI. Benedek pápa
egymástól? A válasz nagyon egyszerű. Megtiszteltetés a számomra, hogy ismerhetem Erdő Péter bíboros urat,
aki nyilván ismeri XVI. Benedek pápát, hiszen a pápaválasztó bíborosok egyike volt. A tisztelt olvasó pedig (most
már) ismer engem. A szükséges lépések száma tehát három.”

További példák: Bacon-játék, Erdős-szám. Bonhoeffer-dolgozat kapcsán: mennyi a saját Bonhoeffer-számom?
Első gondolat: 4. Merthogy: Bonhoeffer → Hans von Dohnanyi → D. Ernő → W. Jenő → W.R.
Valójában mindössze 2! Ugyanis: Bonhoeffer → Lehel Ferenc → W.R.

Férfimissziói konferencia, 2012 Fót
                                                                                                             8
Kisvilágok – játékból tudomány
Csaknem 70 (!) évvel Karinthy után Wattson és Strogatz nemcsak igazolta a „six degrees of separation”-t, hanem
azt is kimutatta, hogy a kisvilág tulajdonsággal rendelkező hálózatoknak kiemelkedő szerepe van. A
legváltozatosabb önszerveződő vagy mérnöki hálózatok, így például az ideghálózatok és az áramhálózatok is
mind-mind kisvilágok.
Miért ilyen általános a kisvilágság? A hálózatok attól válnak hálózatokká, hogy elemeik össze vannak kötve. A
hálózatokban fontos, hogy az információk gyorsan terjedjenek, azaz az elemek hatékonyan legyenek összekötve.
Felmerülhet a kérdés: Ha ez ilyen fontos, miért nem kötünk össze minden elemmel minden elemet? A válasz
egyszerű: az elemek közötti kapcsolatok kiépítése és fenntartása energiát igényel. A szükséges energia biztosítása
a nagyobb hálózatok esetén lehetetlenné válik.
Más megközelítésben: a kisvilágok arany középutat jelentenek az elérhetetlen ráfordítási igényű teljesen
rendezett és a teljesen rendezetlen, véletlen hálózatok között, s ez a gondolat egyben már az internettel
kapcsolatos hálózatelméleti kérdésekhez vezet.




Férfimissziói konferencia, 2012 Fót
                                                                                                             9
Az internet – fizikai és logikai hálózat
  Egy kis filó: „Polemosz patér pantón”. Akárcsak maga a számítógép (Neumann), vagy pl. a winchester,
  úgy az internet is a háború, ill. az attól való félelem terméke: a Pentagon félelme a számítógépeit érő
  támagásoktól inspirálta az információ decentralizására irányuló kutatásokat.
  Egy kis nosztalgia: már a 80-as években építettünk mi is vállalati hálózatokat (LAN/intranet), s tudtuk,
  hogy elvileg egy világháló is lehetséges. Mégsem láttuk előre a fejlődést két okból:
     - fizikai (hardver) ok: csak telefonhálózatokban gondolkodtunk
     - logikai (szoftver) ok: csak parancs üzemmódban gondolkodtunk (ikonok; programozó/háziasszony!)
  Az internetre mindenki elsősorban mint fizikai hálózatra gondol, s valóban az is. Az internet-gráf
  csomópontjai nem az egyes számítógépek, hanem azok a készülékek, amiknek IP-címe van (tipikusan:
  routerek ill. modemek). A jelenlegi IP-címtartomány 32 bit (max érték: 4.294.967.296), de készen áll már a
  bővített kódrendszer is. (Vicc: hol van az internet vége?; unoka: mekkora gépre lehet lementeni?)




Férfimissziói konferencia, 2012 Fót
                                                                                                               10
Az internet – weboldalak logikai hálózata
Az internettel kapcsolatos egyik legnagyobb fefedezés mégis nem a fizikai, hanem a logikai hálózatra
vonatkozik, s ebben( is) magyarok játszották az úttörő szerepet. Az 5. dián mutatott, minden hálózat alapját
képező társítási mátrixokkal ekvivalens ún. páros gráfokra vonatkozó legalapvetőbb tételt Kőnig Dénes
mondta ki és igazolta a XX. sz. első felében.
Az 50-es évek végén Erdős Pál és Rényi Alfréd egész újszerűen közelítette meg a kérdést. Addig a tudósok
csak a különböző adott hálózatokat elemezték a gráfelmélet módszereivel. A két magyar viszont a már
említett teljesen elméleti, véletlen gráfokat vizsgálta, éspedig nemcsak statikusan, henem dinamikusan is,
azaz kutatták a gráf növekedésének szabályait is.
Ebben az irányban indult el a múlt század legvégén a székely születésű, Budapesten is tanult amerikai
tudós, Barabási Albert-László és csapata is. Ők az akkor is már terjedelmes internet mint logikai hálózat
dinamikáját vizsgálták. E célból készítettek egy ún. robot-programot, ami bejárta ennek a giga-hálózatnak
egy szignifikáns részét. Előzetes várakozásuk az volt, hogy a csomópontok fokszámeloszlása a véletlen
modellnek felel meg. Ehelyett kiderült, hogy az ún. (negatív kitevőjű) hatványfüggvényt követi.




Férfimissziói konferencia, 2012 Fót
                                                                                                           11
Az internet növekedése – prioritás és preferencia
Az előző oldalon leírt két hálózattípus fokszámeloszlásának különbsége vulgáriasan:
   Erdős-Rényi modell: az átlagos értékekből nagyon sok van, a nagyon kicsikből ill. nagyokból nagyon
   kevés.
   Barabási-modell: nagyon kicsiből nagyon sok van, nagyon nagyból pedig nagyon kevés.
Pontosabban és konkrétabban maga Barabási az USA közúti- ill. repülőjárat-hálózatának különbségével
magyarázza el a dolgot:
   Közúthálózat: a csomópontok a városok, az élek az utak. Minden nagyobb város legalább egy helyen
   kapcsolódik az autópályák rendszeréhez, és nincsen olyan város, amely autópályák százaihoz
   kapcsolódna. Így a legtöbb csomópontnak nagyjából azonos számú kapcsolata van, és ez a véletlen
   hálózatok jellegzetes tulajdonsága.
   Repülőjárat-hálózat: a csomópontok a repülőterek, amelyeket a közvetlen járatok élei kötnek össze.
   Ránézve a hálózatra, azonnal látható, hogy néhány középpontból (Chicago, Denver, New York) járatok
   indulnak majdnem minden amerikai repülőtérre. A repülőterek többsége azonpan pici, olyan
   csomópontok, amelyeket legfeljebb néhány járat kapcsol össze egy vagy több központtal. Ez viszont
   tipikusan hatványfüggvény-, másképpen skálafüggetlen elosztást jelent a csomópontok fokszámára.
Ez a felfedezés önmagában is nagy eredmény volt. Barabásiék azonban „rátettek egy lapáttal”, s az utóbbi
típusú hálózatok kialakulására magyarázatot is adtak, nevezetesen két alapvető okra vezették vissza:
   Prioritás: a korábbi csomópontoknak több idejük van kapcsolatok szerzésére, mint a később jövőknek. Ha
   egy csomópont az első a hálózatban, az összes utána következőnek lehetősége nyílik rá, hogy
   kapcsolódjék hozzá. (Vö. pilótajátékok!) A korkülönbség azonban nem magyarázza meg teljesen a
   hatványfüggvényeket. A középpontok létrejöttéhez szükség van a második törvényre is:
   Preferencia: az új csomópontok jobban szeretnek kapcsolódni a már sok kapcsolattal rendelkezőkhöz,
   ezért a korai, tehát sok kapcsolattal rendelkező csomópontokat gyakrabban fogják választani. Mandelbrot
   (a fraktálok felfedzője): „Máté-effektus”: „Akinek van, annak adatik” (Mt 25,29)
Férfimissziói konferencia, 2012 Fót
                                                                                                             12
Facebook-os ismerőseim hálózata




Férfimissziói konferencia, 2012 Fót
                                      13
A Facebook-hálózat készítése és tanulságai
Az ábra a TouchGraph nevű, Java nyelvű online programmal készült.
A hálózat mélyebb, saját elemzésére a Facebook által kfejlesztett Graph API Explorert használtam, melynek
segítségével (s némi programozási ismerettel) letölthetők az ismerősök adatai.
Ami közvetlenül leolvasható az eredeti képről is:
      a hálózat nagyon sűrű: markánsan „kisvilág” tulajdonsága van
      a hálózat lényegében 4 részre osztható:
       - az „egyházi blokk”
       - a családom
       - a feleségem családja
       - „outsiderek”
Amit csak a mélyebb elemzés mutat ki:
      Az ilyen ismeretségi hálózatok általában rendelkeznek az előadásban tárgyalt másik tulajdonsággal: a
      Barabási-modellt követik. Ez itt csak részben igaz: az „egyházi blokk” (csaknem „klikk”, azaz teljes gráf)
      „elhúzza” a függvényt
      A fokszámok rangsorában L.P. a listavezető, az ún. köztességi (betweenness) index szerint azonban a
      legfelül látható S.B. Az ok: L.P. az egyházi blokkból több embert ismer, de S.B. több családtagot, s mivel
      az utóbbi a ritkább, többet nyom a latban (növeli az index értékét)


Csermely Péter zárógondolatként Krishnamurtit, a huszadik század egyik legnagyobb indiai gondolkodóját
idézi: „A tudás a világ alkotóelemeiről szerzett ismeret, a bölcsesség az elemek kapcsolódásának ismerete."
Ebben az előadásban is az elemek kapcsolódásáról, hálózatokról volt szó. Azt remélem, hogy ha nem is
okosabbak, de kicsit bölcsebbek lettünk tőle. Az internet megtanít arra, milyen kicsi is a világ, ugyanakkor
paradox módon milyen kicsik vagyunk mi magunk is a gyorsan táguló kibertérben.




Férfimissziói konferencia, 2012 Fót
                                                                                                                   14

More Related Content

Viewers also liked

Moyuniver rac-final-v7
Moyuniver rac-final-v7Moyuniver rac-final-v7
Moyuniver rac-final-v7
Maxim Prikhodko
 
Paying Attention - Crash Course on Creativity
Paying Attention - Crash Course on CreativityPaying Attention - Crash Course on Creativity
Paying Attention - Crash Course on Creativity
Hari Krishnan
 
Hormones
HormonesHormones
Hormones
jm6972bn
 
Coffee pulp presentation1
Coffee pulp presentation1Coffee pulp presentation1
Coffee pulp presentation1
Shinjen Villalobos
 
Conceptos de iones
Conceptos de ionesConceptos de iones
Conceptos de iones
Luz Marina Pájaro Alvarado
 
Klarspråk - presentasjon for Samferdselsdepartementets ledergruppe-oktober 2013
Klarspråk - presentasjon for Samferdselsdepartementets ledergruppe-oktober 2013Klarspråk - presentasjon for Samferdselsdepartementets ledergruppe-oktober 2013
Klarspråk - presentasjon for Samferdselsdepartementets ledergruppe-oktober 2013
Statens vegvesen
 
TiffanyJohnsonVisualResume
TiffanyJohnsonVisualResumeTiffanyJohnsonVisualResume
TiffanyJohnsonVisualResume
tiffjohnson10211
 
Perkembangbiakan pada hewan
Perkembangbiakan pada hewanPerkembangbiakan pada hewan
Perkembangbiakan pada hewan
ojakzakaria
 
Euro sun tanning salon inc
Euro sun tanning salon incEuro sun tanning salon inc
Euro sun tanning salon inc
Sampreet Goraya
 
Oysg environment
Oysg environmentOysg environment
Alfredo alvarado ppt edtc6340 modified_week5
Alfredo alvarado ppt  edtc6340 modified_week5Alfredo alvarado ppt  edtc6340 modified_week5
Alfredo alvarado ppt edtc6340 modified_week5
alalv020572
 
Masa puber
Masa puberMasa puber
Masa puber
ojakzakaria
 
Opcion3 ncu790630 final
Opcion3 ncu790630 finalOpcion3 ncu790630 final
Opcion3 ncu790630 final
Norberto Chi Uc
 
Kikora rapporter
Kikora rapporterKikora rapporter
Kikora rapporter
Kikora
 
Ecosoftt Ankuran 2014
Ecosoftt Ankuran 2014 Ecosoftt Ankuran 2014
Ecosoftt Ankuran 2014
Rohit Kosta
 
Sepm t1
Sepm t1Sepm t1
קידום אתרים וטיפים לתוכן לאתרי וורדפרס
קידום אתרים וטיפים לתוכן לאתרי וורדפרסקידום אתרים וטיפים לתוכן לאתרי וורדפרס
קידום אתרים וטיפים לתוכן לאתרי וורדפרס
ohev zion
 

Viewers also liked (18)

Moyuniver rac-final-v7
Moyuniver rac-final-v7Moyuniver rac-final-v7
Moyuniver rac-final-v7
 
Paying Attention - Crash Course on Creativity
Paying Attention - Crash Course on CreativityPaying Attention - Crash Course on Creativity
Paying Attention - Crash Course on Creativity
 
Hormones
HormonesHormones
Hormones
 
Coffee pulp presentation1
Coffee pulp presentation1Coffee pulp presentation1
Coffee pulp presentation1
 
Conceptos de iones
Conceptos de ionesConceptos de iones
Conceptos de iones
 
Klarspråk - presentasjon for Samferdselsdepartementets ledergruppe-oktober 2013
Klarspråk - presentasjon for Samferdselsdepartementets ledergruppe-oktober 2013Klarspråk - presentasjon for Samferdselsdepartementets ledergruppe-oktober 2013
Klarspråk - presentasjon for Samferdselsdepartementets ledergruppe-oktober 2013
 
TiffanyJohnsonVisualResume
TiffanyJohnsonVisualResumeTiffanyJohnsonVisualResume
TiffanyJohnsonVisualResume
 
Perkembangbiakan pada hewan
Perkembangbiakan pada hewanPerkembangbiakan pada hewan
Perkembangbiakan pada hewan
 
Paul tillich
Paul tillichPaul tillich
Paul tillich
 
Euro sun tanning salon inc
Euro sun tanning salon incEuro sun tanning salon inc
Euro sun tanning salon inc
 
Oysg environment
Oysg environmentOysg environment
Oysg environment
 
Alfredo alvarado ppt edtc6340 modified_week5
Alfredo alvarado ppt  edtc6340 modified_week5Alfredo alvarado ppt  edtc6340 modified_week5
Alfredo alvarado ppt edtc6340 modified_week5
 
Masa puber
Masa puberMasa puber
Masa puber
 
Opcion3 ncu790630 final
Opcion3 ncu790630 finalOpcion3 ncu790630 final
Opcion3 ncu790630 final
 
Kikora rapporter
Kikora rapporterKikora rapporter
Kikora rapporter
 
Ecosoftt Ankuran 2014
Ecosoftt Ankuran 2014 Ecosoftt Ankuran 2014
Ecosoftt Ankuran 2014
 
Sepm t1
Sepm t1Sepm t1
Sepm t1
 
קידום אתרים וטיפים לתוכן לאתרי וורדפרס
קידום אתרים וטיפים לתוכן לאתרי וורדפרסקידום אתרים וטיפים לתוכן לאתרי וורדפרס
קידום אתרים וטיפים לתוכן לאתרי וורדפרס
 

Véglegesen behálózva

  • 1. Férfimissziói konferencia, 2012 Fót Az internetről egy kicsit másképp... 1
  • 2. Az előadás témája 1995-ös Lp-cikk: „Biblia és számítógép”. Bevezetésben: „computer ante portas”. A végén: rövidesen eljön a „computer intra muros” ideje is. Ez a kor vitathatatlanul itt van! Erre utal a kezdőlap háttérképe: templom, benne számítógéppel. A cím utalás Barabási Albert-László híres könyvére: „Behálózva” („Linked”). A „véglegesen” pedig arra utal, hogy az internet eltejedése, az ún. Gutenberg utáni korszak immár irrevezibilis, visszafordíthatatlan – az egyházban is. Papok és egyházi emberek már nemcsak offline, szövegszerkesztésre és táblázatkezelésre használják a számítógépet, hanem online, élve az intenet összes lehetőségével: levelezés, szociális hálók (Iwiw, Facebook), honlapok, blogok stb. S végül az „egy kicsit másképp”. Előadásom célja nem az, hogy gyakorlati tippeket adjon az internet használatára, hanem – tőlem nem meglepő módon – sokkal inkább elvi-elméleti jellegű. A hálózatok általános fogalmából kiindulva jut el végül az internetig. Férfimissziói konferencia, 2012 Fót 2
  • 3. Gráfelmélet: a hálózatok matematikája Egy tudományág születése Königsberg (most Kalinyingrád, Oroszország) városban hét híd ívelt át a várost átszelő Prégel folyón úgy, hogy ezek a folyó két szigetét is érintették. A königsbergiek kérdéssel fordultak a világhírű svájci matematikushoz, Eulerhez: vajon végig lehet-e menni az összes hídon úgy, hogy mindegyiken csak egyszer haladjanak át, és egyúttal visszaérjenek a kiindulópontba. 1736-ban Euler bebizonyította, hogy ez lehetetlen. (Más kérdés, hogy a legenda szerint a königsbergiek még sokáig reménykedtek abban, hogy a tudós tévedett és tovább kísérleteztek a sétákkal.) Euler bizonyítása szerint akkor és csak akkor létezik az ilyen gráfban a feltételeknek eleget tevő séta, ha minden csomópont fokszáma, azaz a rá illeszkedő élek száma páros (Euler-kör). Itt viszont minden fokszám páratlan, tehát nincs megoldás. Euler-út: kezdő- és végpont különbözik; ezek fokszáma páratlan is lehet. Ilyan pl. az ismert „Mikulás-háza”-ábra. Honnan kell kiindulni a megoldáshoz? Férfimissziói konferencia, 2012 Fót 3
  • 4. Gráfelmélet: egyszerű és nagyszerű Egyszerű A königsbergi problémához hasonló feladatok ma is felbukkannak felnőtteknek, sőt gyerekeknek szóló rejtvényújságokban. S valóban, a gráfok annyira szemléletesek, hogy gyerekek is minden további nélkül megértik (unokákon kipróbálva!) Nagyszerű Ugyanakkor a gráfelmélet e tekintetben olyan, mint az aritmetika, az egész számok tudománya: gyermekek számára is érthető nyelven tudósok számára is (sokáig) megoldhatatlan problémák fogalmazhatók meg. A számelméletben ilyen pl. az ún. nagy Fermat-tétel (azelőtt: sejtés), a gráfelméletben pedig a négyszín-tétel, sokáig szintén sejtés, amely azt mondja ki, hogy minden térkép kiszínezhető maximum 4 színnel úgy, hogy a szomszédos országok eltérő színűek legyenek. A bizonyításhoz számítógép segítségére is szükség volt. Az ábrán az USA államainak a feltételeknek megfelelő kiszínezése látható (alul Alaszka ill. Hawai) A gráfelmélet legfőbb jelentősége azonban az, hogy az alkalmazásoknak csak a fantáziánk szab korlátot. Minden, ami hálózat, modellezhető gráfokkal: utak, közműhálózatok, elektromos hálózatok, kémiai kötések, s nem utolsósorban: emberi kapcsolatok. Férfimissziói konferencia, 2012 Fót 4
  • 5. Minden hálózat alapja: közös tulajdonság(ok) Affiliációs (társulási) mátrix Attribútumok (tulajdonságok) A1 A2 A3 A4 E1 1 0 0 0 Entitások (személyek, E2 1 1 0 0 dolgok, E3 1 0 0 1 fogalmak) E4 0 1 0 0 E5 0 0 0 1 Adjacencia (szomszédossági) mátrix Ötpontú (irányítatlan) gráf E1 E2 E3 E4 E5 E1 1 1 0 0 E2 1 1 1 0 E3 1 1 0 1 E4 0 1 0 0 E5 0 0 1 0 Férfimissziói konferencia, 2012 Fót 5
  • 6. Példából ért a magyar... Az előző képen bemutatott fogalmakon alapul az internetes ún. adatbányászat (data mining) (<> adathalászat; data phishing) egyik alapvető módszere. Az alábbiak egy tanulmány eredményei az adatbányászattal foglalkozó dokumentumokról: Dokumentumok Fogalmak 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 adatok 1 1 0 0 2 0 0 0 0 0 1 2 1 1 1 0 1 0 0 0 példák 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 bevezetés 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 bányászat 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 hálózat 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 csomag 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Fogalmak a. p. b. bá. h. cs. adatok 53 5 2 34 0 7 példák 5 17 2 5 2 2 bevezetés 2 2 10 2 2 0 bányászat 34 5 2 47 1 5 hálózat 0 2 2 0 17 1 csomag 7 2 0 5 1 21 Férfimissziói konferencia, 2012 Fót 6
  • 7. Néhány alkalmazási terület... Weboldalak kapcsolódása linkekkel HIV-fertőzés terjedése Óriásmolekula Szeptember 11 merénylői Rm 1,1-17 görög szövegének főnevei Férfimissziói konferencia, 2012 Fót 7
  • 8. Kisvilágok – a hatlépéses szabály „Egyébként kedves játék alakult ki a vitából. Annak bizonyításául, hogy a Földgolyó lakossága sokkal közelebb van egymáshoz, mindenféle tekintetben, mint ahogy valaha is volt, próbát ajánlott fel a társaság egyik tagja. Tessék egy akármilyen meghatározható egyént kijelölni a Föld másfél milliárd lakója közül, bármelyik pontján a Földnek - ő fogadást ajánl, hogy legföljebb öt más egyénen keresztül, kik közül az egyik neki személyes ismerőse, kapcsolatot tud létesíteni az illetővel, csupa közvetlen - ismeretség - alapon, mint ahogy mondani szokták: "Kérlek, te ismered X. Y.-t, szólj neki, hogy szóljon Z. V.-nek, aki neki ismerőse..." stb. Na, erre kíváncsi vagyok - mondta valaki -, hát kérem, mondjuk... mondjuk, Lagerlöf Zelma. - Lagerlöf Zelma - mondta barátunk -, mi sem könnyebb ennél. Két másodpercig gondolkodott csak, már kész is volt. Hát kérem, Lagerlöf Zelma, mint a Nobel-díj nyertese, nyilván személyesen ismeri Gusztáv svéd királyt, hiszen az adta át neki a díjat, az előírás szerint. Márpedig Gusztáv svéd király szenvedélyes teniszjátékos, részt vesz a nemzetközi nagy versenyeken is, játszott Kehrlinggel, akit kétségkívül kegyel és jól ismer - Kehrlinget pedig én magam (barátunk szintén erős teniszjátékos) nagyon jól ismerem. Íme a lánc - csak két láncszem kellett hozzá a maximális öt pontból, ami természetes is, hiszen a világ nagy hírű és népszerű embereihez könnyebb kapcsolatot találni, mint a jelentéktelenséghez, lévén előbbieknek rengeteg ismerőse. Tessék nehezebb feladatot adni.” (Karinthy Frigyes: Láncszemek (1929) Csermely Péter: „Hány lépés távolságra van két ember, mondjuk a tisztelt olvasó és XVI. Benedek pápa egymástól? A válasz nagyon egyszerű. Megtiszteltetés a számomra, hogy ismerhetem Erdő Péter bíboros urat, aki nyilván ismeri XVI. Benedek pápát, hiszen a pápaválasztó bíborosok egyike volt. A tisztelt olvasó pedig (most már) ismer engem. A szükséges lépések száma tehát három.” További példák: Bacon-játék, Erdős-szám. Bonhoeffer-dolgozat kapcsán: mennyi a saját Bonhoeffer-számom? Első gondolat: 4. Merthogy: Bonhoeffer → Hans von Dohnanyi → D. Ernő → W. Jenő → W.R. Valójában mindössze 2! Ugyanis: Bonhoeffer → Lehel Ferenc → W.R. Férfimissziói konferencia, 2012 Fót 8
  • 9. Kisvilágok – játékból tudomány Csaknem 70 (!) évvel Karinthy után Wattson és Strogatz nemcsak igazolta a „six degrees of separation”-t, hanem azt is kimutatta, hogy a kisvilág tulajdonsággal rendelkező hálózatoknak kiemelkedő szerepe van. A legváltozatosabb önszerveződő vagy mérnöki hálózatok, így például az ideghálózatok és az áramhálózatok is mind-mind kisvilágok. Miért ilyen általános a kisvilágság? A hálózatok attól válnak hálózatokká, hogy elemeik össze vannak kötve. A hálózatokban fontos, hogy az információk gyorsan terjedjenek, azaz az elemek hatékonyan legyenek összekötve. Felmerülhet a kérdés: Ha ez ilyen fontos, miért nem kötünk össze minden elemmel minden elemet? A válasz egyszerű: az elemek közötti kapcsolatok kiépítése és fenntartása energiát igényel. A szükséges energia biztosítása a nagyobb hálózatok esetén lehetetlenné válik. Más megközelítésben: a kisvilágok arany középutat jelentenek az elérhetetlen ráfordítási igényű teljesen rendezett és a teljesen rendezetlen, véletlen hálózatok között, s ez a gondolat egyben már az internettel kapcsolatos hálózatelméleti kérdésekhez vezet. Férfimissziói konferencia, 2012 Fót 9
  • 10. Az internet – fizikai és logikai hálózat Egy kis filó: „Polemosz patér pantón”. Akárcsak maga a számítógép (Neumann), vagy pl. a winchester, úgy az internet is a háború, ill. az attól való félelem terméke: a Pentagon félelme a számítógépeit érő támagásoktól inspirálta az információ decentralizására irányuló kutatásokat. Egy kis nosztalgia: már a 80-as években építettünk mi is vállalati hálózatokat (LAN/intranet), s tudtuk, hogy elvileg egy világháló is lehetséges. Mégsem láttuk előre a fejlődést két okból: - fizikai (hardver) ok: csak telefonhálózatokban gondolkodtunk - logikai (szoftver) ok: csak parancs üzemmódban gondolkodtunk (ikonok; programozó/háziasszony!) Az internetre mindenki elsősorban mint fizikai hálózatra gondol, s valóban az is. Az internet-gráf csomópontjai nem az egyes számítógépek, hanem azok a készülékek, amiknek IP-címe van (tipikusan: routerek ill. modemek). A jelenlegi IP-címtartomány 32 bit (max érték: 4.294.967.296), de készen áll már a bővített kódrendszer is. (Vicc: hol van az internet vége?; unoka: mekkora gépre lehet lementeni?) Férfimissziói konferencia, 2012 Fót 10
  • 11. Az internet – weboldalak logikai hálózata Az internettel kapcsolatos egyik legnagyobb fefedezés mégis nem a fizikai, hanem a logikai hálózatra vonatkozik, s ebben( is) magyarok játszották az úttörő szerepet. Az 5. dián mutatott, minden hálózat alapját képező társítási mátrixokkal ekvivalens ún. páros gráfokra vonatkozó legalapvetőbb tételt Kőnig Dénes mondta ki és igazolta a XX. sz. első felében. Az 50-es évek végén Erdős Pál és Rényi Alfréd egész újszerűen közelítette meg a kérdést. Addig a tudósok csak a különböző adott hálózatokat elemezték a gráfelmélet módszereivel. A két magyar viszont a már említett teljesen elméleti, véletlen gráfokat vizsgálta, éspedig nemcsak statikusan, henem dinamikusan is, azaz kutatták a gráf növekedésének szabályait is. Ebben az irányban indult el a múlt század legvégén a székely születésű, Budapesten is tanult amerikai tudós, Barabási Albert-László és csapata is. Ők az akkor is már terjedelmes internet mint logikai hálózat dinamikáját vizsgálták. E célból készítettek egy ún. robot-programot, ami bejárta ennek a giga-hálózatnak egy szignifikáns részét. Előzetes várakozásuk az volt, hogy a csomópontok fokszámeloszlása a véletlen modellnek felel meg. Ehelyett kiderült, hogy az ún. (negatív kitevőjű) hatványfüggvényt követi. Férfimissziói konferencia, 2012 Fót 11
  • 12. Az internet növekedése – prioritás és preferencia Az előző oldalon leírt két hálózattípus fokszámeloszlásának különbsége vulgáriasan: Erdős-Rényi modell: az átlagos értékekből nagyon sok van, a nagyon kicsikből ill. nagyokból nagyon kevés. Barabási-modell: nagyon kicsiből nagyon sok van, nagyon nagyból pedig nagyon kevés. Pontosabban és konkrétabban maga Barabási az USA közúti- ill. repülőjárat-hálózatának különbségével magyarázza el a dolgot: Közúthálózat: a csomópontok a városok, az élek az utak. Minden nagyobb város legalább egy helyen kapcsolódik az autópályák rendszeréhez, és nincsen olyan város, amely autópályák százaihoz kapcsolódna. Így a legtöbb csomópontnak nagyjából azonos számú kapcsolata van, és ez a véletlen hálózatok jellegzetes tulajdonsága. Repülőjárat-hálózat: a csomópontok a repülőterek, amelyeket a közvetlen járatok élei kötnek össze. Ránézve a hálózatra, azonnal látható, hogy néhány középpontból (Chicago, Denver, New York) járatok indulnak majdnem minden amerikai repülőtérre. A repülőterek többsége azonpan pici, olyan csomópontok, amelyeket legfeljebb néhány járat kapcsol össze egy vagy több központtal. Ez viszont tipikusan hatványfüggvény-, másképpen skálafüggetlen elosztást jelent a csomópontok fokszámára. Ez a felfedezés önmagában is nagy eredmény volt. Barabásiék azonban „rátettek egy lapáttal”, s az utóbbi típusú hálózatok kialakulására magyarázatot is adtak, nevezetesen két alapvető okra vezették vissza: Prioritás: a korábbi csomópontoknak több idejük van kapcsolatok szerzésére, mint a később jövőknek. Ha egy csomópont az első a hálózatban, az összes utána következőnek lehetősége nyílik rá, hogy kapcsolódjék hozzá. (Vö. pilótajátékok!) A korkülönbség azonban nem magyarázza meg teljesen a hatványfüggvényeket. A középpontok létrejöttéhez szükség van a második törvényre is: Preferencia: az új csomópontok jobban szeretnek kapcsolódni a már sok kapcsolattal rendelkezőkhöz, ezért a korai, tehát sok kapcsolattal rendelkező csomópontokat gyakrabban fogják választani. Mandelbrot (a fraktálok felfedzője): „Máté-effektus”: „Akinek van, annak adatik” (Mt 25,29) Férfimissziói konferencia, 2012 Fót 12
  • 14. A Facebook-hálózat készítése és tanulságai Az ábra a TouchGraph nevű, Java nyelvű online programmal készült. A hálózat mélyebb, saját elemzésére a Facebook által kfejlesztett Graph API Explorert használtam, melynek segítségével (s némi programozási ismerettel) letölthetők az ismerősök adatai. Ami közvetlenül leolvasható az eredeti képről is: a hálózat nagyon sűrű: markánsan „kisvilág” tulajdonsága van a hálózat lényegében 4 részre osztható: - az „egyházi blokk” - a családom - a feleségem családja - „outsiderek” Amit csak a mélyebb elemzés mutat ki: Az ilyen ismeretségi hálózatok általában rendelkeznek az előadásban tárgyalt másik tulajdonsággal: a Barabási-modellt követik. Ez itt csak részben igaz: az „egyházi blokk” (csaknem „klikk”, azaz teljes gráf) „elhúzza” a függvényt A fokszámok rangsorában L.P. a listavezető, az ún. köztességi (betweenness) index szerint azonban a legfelül látható S.B. Az ok: L.P. az egyházi blokkból több embert ismer, de S.B. több családtagot, s mivel az utóbbi a ritkább, többet nyom a latban (növeli az index értékét) Csermely Péter zárógondolatként Krishnamurtit, a huszadik század egyik legnagyobb indiai gondolkodóját idézi: „A tudás a világ alkotóelemeiről szerzett ismeret, a bölcsesség az elemek kapcsolódásának ismerete." Ebben az előadásban is az elemek kapcsolódásáról, hálózatokról volt szó. Azt remélem, hogy ha nem is okosabbak, de kicsit bölcsebbek lettünk tőle. Az internet megtanít arra, milyen kicsi is a világ, ugyanakkor paradox módon milyen kicsik vagyunk mi magunk is a gyorsan táguló kibertérben. Férfimissziói konferencia, 2012 Fót 14