A mérési módszerek és az informatika fejlődésével együtt a tudományos adatok mennyisége rohamosan nő, feldolgozásuk pedig egyre bonyolultabbá válik. Ez a változás egy teljesen új tudományterület, a tudományos számítások (scientific computing) születéséhez vezetett. Mit is takar ez az új terület, milyen előnyökkel jár az önállósodás és mekkora szerepe lesz a jövő kutatásaiban? Minderre Telcs Andrással, a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont osztályvezetőjével, tudományos tanácsadójával és az újonnan megalakult Tudományos Számítások Intézete Egyesület elnökével kerestük a választ.
Mit értünk tulajdonképpen azon, hogy tudományos számítás?
Ide sorolhatunk mindenfajta szaktudományt, amely nagy mennyiségű szimulációt, statisztikai elemzést folytat. Ilyenek például a komputációs fizika vagy a komputációs idegtudomány.
De ide tartozik az adattudomány, az adatbányászat, a gépi tanulás és a mesterséges intelligencia is. Ami mindezekben közös, az a nagy adattömegek elemzése, és a bonyolult számítások tudományos igényességgel történő elvégzése.
Önálló tudománnyá alakult
Tehát gyakorlatilag egy önálló tudományág kifejlődését látjuk?
A világ boldogabbik felén ez már be is következett, a tudományos számításokat már önálló tudománynak tekintik. A tengerentúlon egész intézeteket alapítottak ilyen céllal és néven, egyetemeken ezzel foglalkozó tanszékek működnek, ám ez nem tévesztendő össze a számítógépes infrastruktúrát biztosító egységekkel. Magyarországon viszont aki ezzel a területtel foglalkozik, annak nem egyszerű a helyzete, a publikációit például nem fogadják szívesen, mert nem illeszkedik egyetlen hagyományos szakterülethez sem.
Az eredmények leginkább konferencia-kötetekben kerülnek közreadásra, amit viszont nem mindig tekintenek publikációnak. Ezeket gyakran nem fogadják el, amikor pályázatot ad be valaki, vagy tudományos minősítést akar szerezni.
Tehát igen, fontos cél lenne elismerni, hogy a tudományos számítások, ha nem is önálló tudomány, viszont diszciplína, amely sajátos szemlélettel rendelkezik, és ezt jó lenne, ha mások is elfogadnák.
Európában mi a jellemző?
Több egyetemen is található ezzel a területtel foglalkozó tanszék: scientific computing, vagy computational science névvel, melyek ugyanazt jelentik.
Németországban például a dortmundi egyetemen is foglalkoznak ezzel, illetve Cambridge-ben is található ilyen intézet, Belgium és Hollandia kutatói pedig közösen létrehoztak egy ugyanilyen nevű egyesületet, aminek pontosan az a célja, hogy két, viszonylag kis ország együtt támogassa a terület művelőit.
Önök is keresik ilyen intézményekkel a kapcsolatot?
A terveink között szerepel, először azonban saját magunkat kell felépíteni. Tavaly augusztusban jött létre hivatalosan az Egyesület, november elején tartottunk egy konferenciát, most pedig szeretnénk különböző munkacsoportokat létrehozni, amelyek, ha jól működnek, akkor a következő lépés lehetne, hogy elkezdünk külföldi kapcsolatokat keresni.
Biztos, hogy az elsők között lesz a már említett belga-holland egyesület, már csak azért is, mert azt reméljük, hogy az idén őszre tervezett újabb konferencián több külföldi előadóra is számíthatunk.
Kik foglalkoznak hazánkban már most jelentős mértékben e tudományággal?
A HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpontban található például a Komputációs Tudományok Osztálya, de az ELTE Társadalomtudományi Karán is alakult egy ugyanilyen nevű intézet, angol nevén Research Center for Computational Social Science.
A HUN-REN Közgazdaság- és Regionális Tudományi Kutatóközpontban pedig nagyon régóta foglalkoznak társadalmi hálókkal, amik – főleg, ha nagy, akár több ezer pontból álló hálózatokról van szó – szintén ebbe a témakörbe esnek, hiszen egy ekkora háló kezelése, elemzése algoritmus-ismeretet, technikai tudást, és szemléletmódot igényel.
De ilyen a járványterjedés statisztikai adatok és szimuláció alapján történő vizsgálata is. El lehet képzelni, hogy ilyen esetben milyen sok megfertőzhető embert, állatot kell szimulálni, aminek során kialakul egy összkép, és akkor egy megfelelő modellt kapunk a terjedésre. Beszélhetnénk még az agykutatásról is, az osztályunkon két kutatócsoport is működik, akik nagy és bonyolult számításokat alkalmaznak az agyműködés vizsgálatára. Magyarország már most is rendelkezik négy-öt, kisebb-nagyobb szuperszámítógéppel, a legnagyobbat például éppen pár hónapja adták át Debrecenben. Ezekhez az egyetemi oktatók, hallgatók, illetve a kutatók férnek hozzá. A HUN-REN Wigner FK-ban és a HUN-REN SZTAKI-ban két úgynevezett klaszter található, vagyis egy-egy felhő, amely több nagy szerver összeköttetéséből áll. A HUN-REN Wigner FK adatközpontjában ma már egy elég jelentős grafikai processzor-park is létrejött. Ezt itt helyben a kollégáim nagyon intenzíven használják.
Önök pedig ezek elérhetőségében is segítséget nyújtanak?
Mivel az Egyesületnek saját számítógép-kapacitásai nincsenek, tapasztalattal rendelkező tagjai viszont igen, ezért hozunk létre egy, az erőforrások hozzáférését támogató munkacsoportot. Lesznek szemináriumaink ilyenfajta eszközök használatáról, és nem titok, nagyon erősen a fiatalokra szeretnénk koncentrálni, tehát számukra ilyen „szolgáltatásokat” biztosítani.
Vagyis tulajdonképpen ezzel javítani a tudományos kutatásaik eredményességén?
Természetesen, hiszen jelenleg a tudományban is éles verseny van. Aki ezeket a módszereket és hardvereszközöket jól kiaknázza, az előnybe kerül. Ez ma már fontos tényező a tudományos kutatásban.
A biológiától az időjárás előrejelzésig mindenütt használható
Léteznek olyan módszerek, amelyek különböző tudományterületek között is átjárhatók, tehát alkalmazhatóak merőben eltérő diszciplínákban is?
Ha az őspéldát vesszük, akkor a matematika ilyen. Ma a szaktudományok matematikai alapokon, de számítógépek segítségével dolgoznak. De említhetnénk például a hálózatelméletet is, amelyet használunk a biológiában, a járványterjedés vizsgálatakor, vagy a szociológiában; de a parciális differenciál-egyenletek megoldását is ugyanúgy alkalmazzuk a fizikában, vagy az időjárás elemzésében. Tehát igen, közös módszerek léteznek. Fontos cél tehát, hogy a kutatók meglássák, hogy a más területen alkalmazott módszerek nekik is hasznosak lehetnek.
Milyen szerep hárul majd ebből a mostanában eléggé felfutott mesterséges intelligenciára? Meg lehet esetleg tanítani ezekre a módszerekre, és akár hatékonyabbá tenni az eredményre jutást?
Ez ma már működik, hiszen a mesterséges intelligencia – a Microsoft és más vállalatok által kifejlesztett eszközök – segítik a programozást. Tehát ha valaki megfelelő módon leírja a feladatot, a mesterséges intelligencia előállítja a programkódot.
Nem egy cikk szól már arról, hogy néhány éven belül a kódírás el fog tűnni az emberi tevékenységek közül. Maga a feladatkitűzés viszont elég bonyolult ahhoz, hogy megmaradjon, és egyelőre nem látszik, hogy mikor válik majd automatizálhatóvá.
Például képzeljük el, hogy írunk egy kis programocskát, amivel valamit kipróbálunk. A következő feladat, hogy nagy mennyiségű adaton is alkalmazzuk, költözzünk fel vele mondjuk egy szuperszámítógépre. Ezt a kódfordítást az MI problémamentesen megvalósítja.
Segítség a diákoknak
Hazánkban is folynak MI-kutatások?
Az ELTE Alkalmazott és Numerikus Matematika Tanszékén, valamint a HUN-REN SZTAKI több osztályán fejlesztenek ilyeneket. De meg kell említenünk a Mesterséges Intelligencia Nemzeti Labort is, aminek hét konzorciális partnere és legalább 20-30 együttműködő kutatócsoportja foglalkozik ezzel. Tehát az MI-kutatás széles körben zajlik itthon.
Mik a további terveik?
Szeretnénk egy oktatási munkacsoportot létrehozni, akikkel például ilyen eszközökhöz való alaphozzáférésről szerveznénk szemináriumot, tréninget, valamint összegyűjtenénk a diákoknak, PhD-hallgatóknak témakiírásokat e területen. Tehát a cél, hogy ha valaki bármilyen számítások-típusú téma iránt érdeklődik, akkor nálunk az összes különböző intézménynél vagy szervezetnél elérhető lehetőséget egy helyen megtalálja. Szeretnénk egy eszközhozzáférést támogató munkacsoportot is létrehozni olyan fiatalok számára, akik TDK vagy szakdolgozatíráshoz használnának nagyobb számításokat. Valamint egy szakirodalmi munkacsoportot is létrehozunk, azzal a céllal, hogy összeszedjük azokat a folyóiratokat és konferenciákat, ahol jellemzően ilyen jellegű munkákat publikálnak.
Ön szerint mikorra valósulhat meg, hogy önálló tudományterületként fogadják el a tudományos számításokat?
A tudóstársadalom egyrészt állandóan megújul, kíváncsi és fogékony az új iránt, ugyanakkor bizonyos tekintetben maradi. Mindez hogyan fog változni? Azt nehéz megjósolni, de azt gondolom, hogy a mai világban sok minden felgyorsul, bízunk benne, hogy ez a folyamat is lendületet kap.
