DOSYA - Devrimci Teknolojilerin Ardındaki Güç: Ağ Bilimi
Çevrimiçi sosyal ağ konusuna sanayi ve akademide ilginin giderek arttığı ve uygulama alanlarının giderek genişlediği görülmekte. Bu genişlemenin arkasındaki temel, ağ bilimi (Network Science) adıyla bilinen yeni bir eklektik disiplin. Bu makale, oldukça genç ve farklı bir bilim dalı olan ağ biliminin yaklaşımını takdim ederek daha iyi anlaşılmasını amaçlamakta.
Hayatımız, sosyal toplumdan cep telefonu ağlarına kadar pek çok sistemle çevrelenmiş durumda. Sosyal bir toplumun sağlıklı (kesintisiz) işleyişi milyarlarca bireyin işbirliğine bağlı; tıpkı milyarlarca cep telefonunu bilgisayar ve uydularla bütünleştiren iletişim altyapısının işleyişi gibi. Etrafımızda olup biteni muhakeme ve idrak edebilme becerimiz beynimizdeki milyarlarca sinir hücresinin uyum içinde işleyişi ile mümkün. Tüm bu sistemlere karmaşık (complex) sistemler adı veriliyor (Lorenz, 1963; Mandelbrot, 1982). Gerek günlük yaşantımız içinde gerekse bilimde ve ekonomide sahip oldukları yadsınamaz rolleri, karmaşık sistemleri anlama, matematiksel tanımlarını yapma, tahmin ve nihayetinde kontrol etme problemlerini 21. yüzyılın en önemli zihinsel ve bilimsel meydan okuyuşlarından biri kılmıştır.
Easley ve Kleinberg, ağ biliminin eklektik çoklu bir bilim dalı olarak araştırmacılar için yeni araştırma problemleri veya mevcut araştırma problemlerine yeni yaklaşımlar sunmasıyla öne çıktığını vurgulamıştır. Diğer yandan bu bilimsel eklektik yapının bilgi kuramı (epistemology) ve varlık bilimi (ontology) açısından dikkatle inşa edilmesi gereklidir. Ağ bilimi alanındaki gelişme daha sonra detaylandırılacağı üzere özellikle bilgi teknolojilerindeki gelişmeye bağlı olarak hızlı ve farklı araştırma alanlarında parçalı (Dunn ve Westbrook’un çalışmalarında ölçüt ve sonuçların karşılaştırılması problemi örnek teşkil eder) şekilde gelişmektedir. Bu bağlamda ağ biliminin daha iyi tanıtılması ve ortaya koyduğu yaklaşımın özellikle bu alana ilgi duyanlar açısından daha iyi anlaşılması gerekmektedir.
Ağ bilimi konusunda ülkemizde yapılan akademik çalışmaların bazı istisnalar dışında salt farkındalık seviyesinde olduğu düşünülürse, Kadir Has Üniversitesi Ağ Bilimi odak alanı çalışmalarımız Türkiye’de ağ bilimi genelinde ve sosyal ağlar özelinde bilimsel çalışmaların gelişimine katkı sunmaktadır. Ağ bilimi alanında akademik bilgi ve becerenin kazanılması ve bu kapasitenin sahada etkin kullanımı ancak sıkı bir üniversite-sanayi işbirliği sayesinde gelişebilir kanısındayız. Çalışmalarımızın sanayi ve akademiye müşterek fırsatlar yaratacağı düşüncesinden hareketle veri üreten ve kullanan sektörlerle sürekli temas halinde bulunuyoruz.
10 Haziran 2015 tarihinde Ulusal Ağ Bilimi Çalıştayı Kadir Has Üniversitesi’nde çok sayıda akademisyen ve sektör temsilcilerinin katılımıyla gerçekleşti. Detaylı bilgi için agbil15.khas.edu.tr adresini ziyaret edebilirsiniz. Çalıştay, üniversitenin Teknoloji ve Toplum Uygulama ve Araştırma Merkezi ve Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi desteğiyle organize edildi. Çalıştay gündemi, değerli Bilim Kurulu üyelerinin değerlendirmeleri sonucunda bildiri sunumları, davetli konuşmacılar ve panelden oluşmuştu. Çalıştay sonrası ayrı bir değerlendirmeyle seçilen çalışmaları içeren kitabımız ilgilenenler için Kadir Has Üniversitesi Teknoloji ve Toplum Araştırma ve Uygulama Merkezi yayınevi tarafından basılmıştır.
Çalıştayda sunulan çalışmalar kuramsal ve ampirik (gerçek hayata ait veriler) türde ve çok farklı uygulama alanlarından gelmekteydi. Seçmenlerin fikir birliğine nasıl bir etkileşim sonucunda varabileceği, sihirli tat formülü hipoteziyle dijital gastronominin doğuşu, diplomasideki haberleşmenin görünmeyen yüzü, sağlık bilgisi paylaşımında sosyal medyanın rolü ve güvenli kaynak arayışı, Türkiye internetinin kritik oyuncuları ve ilişkileri Çalıştay’da ortaya konulan değerli çalışmalara birkaç örnek.
Kadir Has Üniversitesi’nde Veri-Ağ Bilimi Temalı Çalışmalar
Sağlık konusunda sosyal medyanın rolü ve güvenilir bilgi kaynağı arayışı: Sağlık hizmetlerinin özelleştirilmesiyle sağlık sorunları konusunda bilgi paylaşımı ve doğru doktor seçimi önemli bir mesele olmaya başlamıştır. Sosyal medya ve web sayfaları her geçen gün hem sağlık sorunlarına çözüm arayanların hem de sağlık hizmeti sunan kurumların ilgisini çekmeye başlıyor. Doğru ve tam bir sağlık bilgisine ulaşma bağlamında, güvenilir bilgi kaynaklarına nasıl ulaşılır, doktorlar nasıl tercih edilir, bilgi arayan-bilgi sağlayan etkileşiminin görünmeyen yüzü nedir vb. sorulara etkileşimlerin ardındaki işleyişi karmaşık sistem bakış açısıyla analiz ederek çok sürpriz cevaplar ortaya çıkarıyoruz. Burada gün içinde yüzbinlerce doktor-hasta etkileşiminden bahsediyor, kimlerin nasıl yönlendirici rolüne sahip olduğunu, nasıl topluluklar oluştuğunu ortaya çıkarıyoruz.
Diplomasinin Görünmeyen Ağları: Wikileaks verisiyle yüzbinlerce telgrafa ait çok detaylı bir biçimde veri hazırlama sonrasında ağ bilimi yaklaşımıyla ilişkisel analizi yapılmaktadır. Haberleşmede hangi diplomatik unsurların (konsolosluklar, büyükelçilikler, askeri örgütler, vb.) öne çıktığını, kimlerin haberleşmede merkezi rol aldığını, hangi ülkedeki diplomatik unsurların bazı diplomatik yazışmalardan özellikle dışlandığını ve zamana bağlı olarak nasıl bir yönelim olduğunu anlamaya çalışıyoruz.
Ağ Biliminin Gelişimi ve Temel Özellikleri
Değerli bilim insanları Albert, Barabâsi ve Newman’ın öncü çalışmaları, 21. yüzyılın başlarında ağ biliminin ortaya çıkışı, bilimin yukarıda bahsedilen meydan okuyuşa cevap verebileceğinin canlı göstergesidir. Aslında, her bir karmaşık sistemin bünyesinde, sistem bileşenlerinin etkileşimlerini kodlayan karmakarışık bir ağ vardır: Hangi iletişim cihazlarının birbirleriyle etkileşim içinde olacağını tanımlayan iletişim ağı, modern bir haberleşme sisteminin kalbidir; ticari ağların mal ve hizmetlerin değiş tokuşunda oynadığı kilit rol bir diğer örnektir.
21.yüzyılın önde gelen devrimci teknolojilerinin ardında esasen ağlar mevcuttur. Google'dan Facebook’a, Cisco’dan Twitter’a kadar pek çok teknoloji şirketinin gerçek gücü sahip oldukları ağlardır. Sözün özü: ağlar bilime, teknolojiye ve doğaya “sıradan” bir bilimsel incelemeye göre çok daha yüksek bir mertebede nüfuz etmemize imkân verir. Sonuç olarak, günümüzde yaygın kanı şudur ki, karmaşık sistemleri modellemek ve incelemek, temellerinde yatan ağları derinlemesine anlamaktan geçer.
21.yüzyılın ilk on yılında ağ biliminde yaşanan hızlı gelişimin temelinde yatan esas neden, ilk bakışta birbirlerinden tamamen farklı görünen ağların oluşum ve gelişim mekanizmalarının birtakım ortak temel yasalarla izah edilebileceğinin Feigenbaum, Albert ve Barabâsi tarafından keşfine dayanır. Yani, doğada, sosyal toplumlarda ve teknolojide gözlemlenen ağların pek çoğu büyüklüğü, biçimi, doğası ve kapsamından bağımsız olarak ortak örgütsel ilkelerle sürdürülür. Bir başka deyişle, yine öncü çalışmalarıyla tanınan Watts, Strogatz, Wilson, Witten, Sander'in çeşitli ifadelerle vurguladığı gibi, ağlar yeterince soyut bir seviyede (matematiksel olarak) ele alındıklarında aralarındaki benzerlikler farklılıklardan çok daha fazladır.
Matematiğin oldukça üretken bir alanı olan ve seçkin matematikçi Leonard Euler’in 18. yüzyılda “Königsberg’in Yedi Köprüsü” problemini çözmesiyle doğduğu kabul edilen çizge kuramı (graph theory), soğuk savaş yıllarında sıra dışı üretkenliği ile meşhur Paul Erdös ve çalışma arkadaşı Alfred Renyi'nin ağ bilimine temel teşkil eden rassal ağlar konusunda gerçekleştirdiği değerli çalışmalar ve en büyük ağlardan biri olan internetin kırk yaşını çoktan geride bıraktığı düşünülürse, ağ biliminin ortaya çıkmakta neden bu kadar geciktiği akla takılabilir. 21. yüzyılın başlarında ortaya çıkan özel bir durumun yarattığı katalitik etki, ağ biliminin yeni bir disiplin olarak ortaya çıkmasına neden olmuştur: Bu özel durum, ağ haritalarının ortaya çıkışıdır. Milyonlarca hatta milyarlarca bağlantıdan oluşan bir ağın incelenebilmesi için öncelikle sisteme ait bir bağlantı haritasına ihtiyaç vardır. Örneğin sosyal bir ağın haritası bireyin arkadaşlarını, bireyin arkadaşlarının arkadaşlarını vs. ve tüm bireyler arasındaki muhtemel arkadaşlık ağını içerirken, www’in (world wide web) haritası web sayfalarını ve sayfaların birbirleriyle yaptıkları bağlantıları içerecektir. Bilgisayar teknolojilerinde yaşanan hızlı gelişim, nihayet ağ verilerinin saklanması, tasnif edilmesi ve ağ haritalarının oluşturulmasına olanak vermiştir. Özellikle 1990'ların sonlarında harita çıkartma çalışmaları ivmelenmiştir. Öne çıkan örnekler arasında, internet ağının haritasını yapan CAlDA ve DIMES projeleri, biyologların insan hücrelerindeki proteinlerin birbirleriyle kurdukları bağlantıların haritasını çıkartmaya yönelik milyonlarca ABD dolarlık projeleri ve memeli canlıların sinir ağlarının haritasını yapmaya yönelik Human Connectome projesi sayılabilir.
Aslında pek çok ağ haritası başlangıçta ağ fikri düşünülmeksizin inşa edilen veri tabanlarından, veri ön işleme yazılımlarıyla ve hatırı sayılır insan gücü harcanarak üretilmektedir. Sinema oyuncularıyla, rol aldıkları filmlerin veri tabanı olan IMDB.com’dan elde edilen haritalar buna tipik bir örnektir. Ağ bilimini, hem kapsamı hem de yöntembilimi ayrıcalıklı kılar. Ağ bilimi doğası gereği disiplinlerarası, deneysel (veriye dayalı), nicel ve matematiksel, aynı zamanda hesaplamalı bir bilimdir. Genç bir bilim dalı olmasına rağmen ağ biliminin etki alanı geniştir.
Ekonomi: 21. yüzyılın önde gelen teknoloji şirketlerinin pek çoğunun (Google, Facebook, Cisco, Apple, Akamai) hem iş modeli hem de teknolojisinin temel bileşeni ağdır. Google, işletme anlamında dünyanın en büyük ağ haritası çıkartan firmasıdır. Google’ın site sıralamasında kullandığı PageRank algoritması tam anlamıyla bir ağ bilimi ürünüdür. Ağ biliminin önemi Facebook’un yükselişiyle hızlanmıştır. Facebook’un iddiası tüm dünyanın sosyal ağ haritasını çıkarmaktır. Yükselen değer sadece Facebook değildir. Twitter’dan Orkut’a kadar pek çok sosyal medya aracının aktif kullanıcı sayısı sürekli artmaktadır. Tüm bu sitelerin ekonomik kazananlarının altındaki ateşi besleyen yakıt ağ bilimidir. Arkadaş tavsiyesinden kişiye özel reklam üretmeye kadar tüm araçlar ağ bilimi sayesinde geliştirilmektedir.
Sağlık: İlaç tasarımından metabolizma mühendisliğine kadar, insan genomu projesi 2001'de tamamlandığında insan genlerinin tam listesi belirlenmiştir. Projenin ardından hücrelerimizin nasıl çalıştığını ve hastalıkların kaynağını açıklayabilmemiz için genlerin etkileşim haritasının çıkartılması gerekmiş ve hücresel ağları araştıran ağ biyolojisi ve hastalıkları araştıran ağ ilaç bilimi ortaya çıkmıştır. Ağ farmakolojisinin temel amacı yan etkisiz ilaçlar üretilmesidir. GeneCo ve Genomatica, farmakoloji sektöründe ağ bilimine dayalı Ar-Ge firmalarına örnektir.
Güvenlik ve terörizmle mücadele: Terörist eylemlerin dizginlenmesinde ağ bilimi yaklaşımı giderek yaygınlaşmaktadır. Körfez Savaşı'nın ardından Saddam Hüseyin’in ele geçirilmesi ve 11 Mart 2004 günü Madrid trenine yapılan terörist saldırının faillerinin yakalanması ağ biliminin bazı önemli başarılarına örnek teşkil eder. Ağ bilimi kavramları askeri doktrini de etkilemiş, ağ savaşları başlamıştır. 2009 yılında ABD savunma bakanlığı güvenlik alanında yapılan ağ bilimi Ar-Ge çalışmalarına 300 milyon ABD doları destek sağlamıştır.
Salgın hastalıklarla mücadele: Salgın tahmininden ölümcül virüslerin önlenmesine kadar yaygın etkisi olduğu bilinmektedir. Örneğin, N1H1 (domuz gribi) vakası, virüs salgınları tarihinde bir ilke sahne olmuştur; salgının kesin olarak nasıl yayılacağı tepe noktasına erişmeden aylarca önce Balcan ve arkadaşlarının ağ bilimine katkı sunan çalışmaları ile kestirilmiştir. Halen salgın tahminleri ağ biliminin en yaygın kullanıldığı alanlardan biridir. Bir başka çarpıcı örnek, Wang ve arkadaşlarının 2010 yılında cep telefonlarının salgın bir hastalığa neden olabilmesine yol açacak senaryoları ağ bilimi yaklaşımı ile tespit etmeyi başarmalarıdır. Yine Balcan ve arkadaşlarının diğer bir çalışmasında, aynı senenin sonlarına doğru Çin’de günde üç yüz binden fazla cep telefonuyla yayılan salgın bir hastalığın gelişiminin araştırmada belirlenen senaryolara aynen uyduğu görülmüştür.
Beyin araştırmaları / Sinir ağının haritasını çıkartmak: İnsan beyninde milyarlarca sinir hücresinin bağlantılarından oluşan sinir ağı, ağ bilimiyle en az incelenmiş alanlardan biridir. Bunun yegâne nedeni sinir ağlarının haritasının henüz çıkartılamamış olmasıdır. Sadece 300 sinir hücresine sahip olan Caenorhabditis elegans (yuvarlak solucan), sinir ağı haritası oluşturulabilmiş yegane canlıdır. Connectome vb. projeler beyin sinir ağlarının araştırılmasına verilen önemi göstermektedir.
Yönetim bilimi: İşletme yönetiminde başarının anahtarının ağ bilimi olduğu yavaş yavaş anlaşılmaktadır. Şirket içi haberleşme ağlarının haritaları, şirket içi iletişim kopuklukları vb. sorunların kolaylıkla ortaya çıkartılmasına yardımcı olmaktadır. Örneğin, Wu ve arkadaşlarının ağ bilimi temelli araştırmaları, çalışanların verimlilikleriyle haritadaki konumlarının doğrudan ilintili olduğunu göstermiştir. Bu nedenle ağ bilimi yordamlarıyla şirketlerin gerçek ağ haritalarının çıkartılması konusunda hizmetler sunan onlarca danışmanlık firması ortaya çıkmıştır. IBM ve SAP gibi eskiden kurulmuş firmalar da danışmanlık ürünlerini ağ bilimi araçlarını içine alacak şekilde genişletmiştir. Bugün ağ biliminin etkin kullanımı işletmelerin sağlıklı bir şekilde yönetilebilmesi için olmazsa olmaz bir kriter olarak kabul edilmektedir. Bu bakımdan ağ biliminin sağladığı bilimsel veriler, müessesenin tüm ayrıntılarını ortaya koyup zamanında alınan doğru kararlarla şirket verimliliğinin artmasına yardımcı olan bir araç olarak bir nevi üst yönetimin elindeki mikroskop gibidir.