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버러바시 얼베르트 라슬로

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목차

1. 개요

버러바시 얼베르트 라슬로는 헝가리계 루마니아인으로, 네트워크 과학, 네트워크 의학 분야의 선구적인 연구를 수행한 과학자이다. 1967년 루마니아에서 태어나 헝가리, 루마니아, 미국의 삼중 국적을 가지며, 부쿠레슈티 대학교에서 물리학을 전공하고, 외트뵈시 로란드 대학교에서 석사 학위를, 보스턴 대학교에서 박사 학위를 받았다. IBM 연구원, 노트르담 대학교 교수, 하버드 대학교 객원 교수를 거쳐 노스이스턴 대학교에서 교수로 재직하며, 하버드 의과대학 겸임 교수를 맡고 있다. 그는 스케일 없는 네트워크, 네트워크 강건성 및 복원력, 네트워크 의학, 인간 동역학, 인간 이동성, 네트워크 제어 등 다양한 분야에서 혁신적인 연구를 수행했으며, 2024년 예테보리 리제 마이트너 상, 2023년 미국 물리학회 릴리엔펠드 상 등을 수상했다.

2. 생애 및 학력

버러바시 얼베르트 라슬로는 헝가리계 루마니아인으로, 카르차에서 태어났다. 마르톤 아론 국립 고등학교를 졸업하고, 부쿠레슈티 대학교에서 물리학과 공학을 공부했다. 1989년 헝가리로 이민하여 외트뵈시 로란드 대학교에서 석사 학위를, 보스턴 대학교에서 H. 유진 스탠리 지도 아래 박사 학위를 받았다. 박사 학위 논문은 ''Fractal Concepts in Surface Growth''라는 제목으로 캠브리지 대학교 출판사에서 출판되었다.[5][6]

2. 1. 출생 및 성장 배경

헝가리계 루마니아인 가정에서 카르차에서 태어났다. 그의 아버지 버러바시 라슬로는 역사학자이자 박물관 관장이자 작가였으며, 어머니 케레스테스 카탈린은 문학을 가르쳤고 나중에 어린이 극장의 감독이 되었다.[3]

2. 2. 학력

마르톤 아론 국립 고등학교에서 과학과 수학을 전공했으며, 10학년 때 지역 물리 올림피아드에서 우승했다.[3] 1986년부터 1989년까지 부쿠레슈티 대학교에서 물리학과 공학을 공부하며 혼돈 이론을 연구했다.[3] 1989년 헝가리로 이민하여, 1991년 부다페스트의 외트뵈시 로란드 대학교에서 비체크 타마시 교수의 지도 아래 프랙탈 이론으로 석사 학위를 받았다. 1994년 보스턴 대학교에서 H. 유진 스탠리 교수의 지도 아래 "표면 성장의 프랙탈 개념(Fractal Concepts in Surface Growth)" 논문으로 물리학 박사 학위를 받았다.[4]

2. 3. 경력

1994년 IBM 토머스 J. 왓슨 연구 센터에서 1년간 박사후 연구원으로 근무했다.[7][8][9] 1995년 노트르담 대학교 물리학과 교수로 임용되었으며, 2000년 32세의 나이로 최연소 에밀 T. 호프만 물리학과 교수가 되었다. 2004년 노트르담 대학교에 복잡 네트워크 연구 센터(Center for Complex Network Research)를 설립했다.

2005년부터 2006년까지 하버드 대학교 객원 교수를 지냈다. 2007년 노스이스턴 대학교 네트워크 과학 센터 석좌 교수 겸 센터장으로 부임했으며, 하버드 의과대학 의학과 겸임 교수를 맡고 있다.

2008년 현재 헝가리, 루마니아, 미국 시민권을 보유하고 있다.[7][8][9]

3. 주요 연구 업적

버러바시 얼베르트 라슬로는 네트워크 과학과 네트워크 의학 분야에 기여하며 복잡계 연구를 근본적으로 변화시켰다. 주요 연구 업적은 다음과 같다.

연구 분야내용
스케일 없는 네트워크1999년 월드 와이드 웹(WWW)의 지도를 만든 후, 네트워크의 차수 분포가 푸아송 분포가 아닌 멱함수를 따르는 스케일 없는 네트워크를 발견했다. 레카 앨버트와 함께 바라바시-앨버트 모델을 제안하여, 성장과 선호적 부착이 이러한 현상의 원인임을 제시했다.
네트워크 강건성 및 복원력2001년 레카 앨버트, 정하웅과 함께 네트워크가 무작위 오류에는 강하지만, 허브를 대상으로 한 공격에는 취약하다는 아킬레스건 특성을 발견했다. 2016년에는 네트워크 구조가 시스템의 복원력을 결정한다는 개념을 제시했다.
네트워크 의학네트워크 의학의 창시자 중 한 명으로, 질병체 또는 질병 네트워크의 개념을 도입하여 질병들이 공유 유전자를 통해 연결되어 있음을 보여주었다.
인간 역학2005년 인간 활동 패턴에서 상호작용 시간 간격의 꼬리가 두꺼운(fat-tailed) 특성을 발견하고, 대기열 모델을 통해 인간 활동의 폭발적인 특성을 설명했다.
인간 이동성익명화된 휴대전화 데이터를 활용하여 인간의 움직임이 높은 수준의 규칙성을 보이며, 예측 가능하다는 것을 발견했다.
네트워크 제어제어 이론의 도구를 네트워크 과학에 도입하여 복잡한 네트워크를 제어할 수 있는 노드를 식별하는 방법을 제안했다.


3. 1. 스케일 없는 네트워크 (Scale-Free Networks)

버러바시 얼베르트 라슬로는 1999년 월드 와이드 웹(WWW)의 지도를 만든 후, 스케일 없는 네트워크를 발견하여 가장 잘 알려져 있다.[10] 그는 네트워크의 차수 분포가 무작위 네트워크에서 예상되는 푸아송 분포를 따르지 않고, 멱함수를 따른다는 것을 알아냈다. 같은 해, 레카 앨버트와 함께 ''사이언스''에 논문을 발표하여, 바라바시-앨버트 모델을 제안하고 성장과 선호적 부착이 실제 네트워크에서 스케일 없는 속성이 나타나는 데 중요한 역할을 한다고 예측했다. 이듬해 그는 멱함수 차수 분포가 WWW뿐만 아니라 대사 네트워크[11] 및 단백질-단백질 상호작용[12] 네트워크에서도 나타난다는 것을 밝혀내 스케일 없는 속성의 보편성을 입증했다. ''사이언스''는 2009년 복잡계와 네트워크에 특별호를 할애하여 버러바시의 1999년 스케일 없는 네트워크 발견 10주년을 기념했다. 이 논문은 역대 ''사이언스'' 논문 중 가장 많이 인용된 논문 중 하나이다.[13][14]

3. 2. 네트워크 강건성 및 복원력 (Network Robustness and Resilience)

2000년 레카 앨버트, 정하웅과 함께 네트워크가 무작위 오류에는 강하지만, 허브(Hub) 노드를 대상으로 한 공격에는 취약하다는 아킬레스건 특성을 발견했다.[15] 네트워크는 수많은 노드의 무작위 오류에도 쉽게 생존할 수 있지만, 가장 큰 허브를 제거하는 공격에는 빠르게 붕괴된다. 네트워크 붕괴 임계값은[16] 차수 분포의 두 번째 모멘트와 연결되며, 대규모 네트워크에서 0으로 수렴하여 이질적인 네트워크가 노드의 상당한 오류에도 생존할 수 있는 이유를 설명한다. 2016년에는 네트워크 구조가 시스템의 복원력을 결정하며, 기능 손실 없이 작동 방식을 변경하여 내부 및 외부 오류에 적응하는 능력이 복원력임을 제시했다.[17] 강건성은 일부 노드와 링크가 누락되어도 시스템이 기본적인 기능을 수행하는 능력을 의미하지만, 복원력은 시스템의 핵심 활동 변화를 필요로 하는 동적 속성이다.

3. 3. 네트워크 의학 (Network Medicine)

버러바시 얼베르트 라슬로는 네트워크 의학의 창시자 중 한 명으로,[18] 2007년 뉴 잉글랜드 의학 저널에 발표된 "네트워크 의학 - 비만에서 '질병체'" 논문에서 이 용어를 처음 제시했다.[19] 그의 연구는 질병체 또는 질병 네트워크의 개념을 도입하여,[20] 질병들이 공유 유전자를 통해 연결되어 공통 유전적 근원을 갖는다는 것을 보여주었다. 이후 대규모 환자 데이터를 사용하여 질병 동반 이환(Comorbidity)의 근원을 분자 네트워크에 연결하는 연구를 선도했다.[21]

네트워크 의학의 핵심 개념은 동일한 질병과 관련된 유전자가 동일한 네트워크 인접 영역에 위치한다는 버러바시의 발견이다.[22] 이는 2012년 TEDMED 강연에서 설명된 바와 같이, 현재 신약 개발, 약물 설계 및 생체 지표(Biomarker) 개발을 돕는 데 사용되는 질병 모듈(Disease Module) 개념으로 이어졌다.[23]

버러바시의 연구는 하버드 의과대학에 네트워크 의학 채닝 부서와 이 분야 발전에 전념하는 전 세계 33개 대학 및 기관을 대표하는 네트워크 의학 연구소 설립으로 이어졌다. 그의 연구는 여러 실험적으로 반증 가능한 예측으로 이어졌으며, 천식에서 실험적으로 검증된 새로운 경로를 식별하고,[24] 로즈마린산의 새로운 작용 기전을 예측하고,[25] 기존 약물의 새로운 치료 기능(약물 재활용)을 예측하는 데 도움이 되었다.[26] 네트워크 의학의 결과는 임상에 도달하여 의사가 류마티스 관절염 환자가 항-TNF 치료에 반응하는지 결정하는 데 도움을 주고 있다.[27][28]

COVID-19 팬데믹 기간 동안 버러바시는 하버드 대학교, 보스턴 대학교 및 브로드 연구소의 연구원들이 참여하여 승인된 6,000개의 약물이 코로나19 환자에게 효과가 있는지 예측하고 실험적으로 테스트하는 대규모 협업을 주도했다.[29][30]

3. 4. 인간 동역학 (Human Dynamics)

2005년 버러바시는 인간 활동 패턴에서 상호작용 시간 간격의 꼬리가 두꺼운(fat-tailed) 특성을 발견했다. 이 패턴은 인간의 활동이 폭발적(bursty)이라는 것을 나타냈는데, 즉 짧은 기간의 집중적인 활동 뒤에 감지 가능한 활동이 없는 긴 기간이 이어진다는 것이다. 폭발적 패턴은 웹 브라우징에서 이메일 통신, 유전자 발현 패턴에 이르기까지 광범위한 과정에서 이후 발견되었다. 그는 이러한 현상을 설명하기 위해 인간 역학에 대한 버러바시 모델을 제시했으며, 대기열 모델이 인간 활동의 폭발적인 특성을 설명할 수 있음을 입증했다. 이 주제는 그의 저서 『버스트: 우리가 하는 모든 것 뒤에 숨겨진 패턴』에서 다루고 있다.

3. 5. 인간 이동성 (Human Mobility)

버러바시는 개인의 이동 패턴을 이해하는 데 기초적인 연구를 수행한 일련의 영향력 있는 논문들을 발표했다. 2008년 네이처(Nature)에 발표한 논문[33]에서 익명화된 휴대전화 데이터를 활용하여 인간의 이동성을 분석했다. 그 결과, 인간의 움직임이 시간과 공간에서 높은 수준의 규칙성을 보이며, 개인은 일관된 이동 거리와 자주 방문하는 위치로 돌아가는 경향을 보인다는 것을 발견했다. 이후 2010년 사이언스(Science)에 발표한 논문[34]에서는 휴대전화 사용자 궤적을 분석하여 인간 역학의 예측 가능성을 탐구했다. 예상과 달리, 그는 모든 사용자에게서 인간 이동의 93% 예측 가능성을 발견했다. 그는 인간 궤적을 지배하는 두 가지 원리를 소개했으며, 이는 개인 이동성에 대한 널리 사용되는 모델 개발로 이어졌다.[35] 버러바시는 이러한 모델링 프레임워크를 사용하여 코로나19 팬데믹이 발생하기 10년 전에 직접적인 접촉을 통해 전파되는 바이러스의 확산 패턴을 예측했다.[36]

3. 6. 네트워크 제어 (Network Control)

제어 이론의 도구를 네트워크 과학에 처음으로 도입하여, 맥스웰 이후 물리학 및 공학 분야에서 널리 연구되어 온 복잡한 네트워크를 제어할 수 있는 노드를 식별하는 방법을 제안했으며, 이는 통계 역학과 제어 이론을 융합한 것이다.[37] 그는 네트워크 제어를 사용하여 예쁜꼬마선충 커넥톰에서 개별 뉴런의 기능을 예측했으며, 보행에 관여하는 새로운 뉴런을 발견함으로써 네트워크 제어 원리를 실험적으로 확인했다.[38]

4. 수상 내역

연도수상 내역
2024년예테보리 리제 마이트너 상[39]
2023년미국 물리학회 율리우스 에드거 릴리엔펠드 상[52]
2021년유럽 물리학회 EPS 통계 및 비선형 물리학상
2019년헝가리 과학 아카데미 볼야이 상
2017년복잡계 학회 시니어 과학상
2014년Prima Primissima díj|프리마 프리미시마상hu
2011년라그랑주 상, Hargita Megyéért Díj|하르기타 현민상hu
2008년일본 C&C 상
2006년미국 국립 과학 아카데미 코차렐리 상,[50] Neumann-plakett és -oklevél|폰 노이만 표창 훈장hu[51]
2005년FEBS 기념상


5. 학회 회원

6. 명예 박사 학위

버러바시 얼베르트 라슬로는 다음 대학에서 명예 박사 학위를 받았다.

연도대학교
2023년오부다 대학교
2011년마드리드 공과대학교
2018년위트레흐트 대학교
2020년티미쇼아라 서부 대학교


7. 저서

제목출판 연도기타
The Formula: The Universal Laws of Success2018년 11월 6일하드커버
Network science2018년Cambridge University Press 출판
Bursts: The Hidden Pattern Behind Everything We Do2010년 4월 29일하드커버
연결: 네트워크의 새로운 과학(Linked: The New Science of Networks)2002년
Emergence of scaling in random networks영어1999년 10월 15일레카 알버트 공저, Science 게재
Network Biology영어2004년졸탄 올트바이 공저, 네이처 리뷰 유전학(Nature Reviews Genetics) 게재
The Structure and Dynamics of Networks2006년마크 뉴먼, 덩컨 J. 와츠 공저
Network Medicine영어2011년나탈리 굴바흐체, 조셉 로스칼조 공저, 네이처 리뷰 유전학(Nature Reviews Genetics) 게재
The Diameter of the WWW영어1999년레카 알버트, 하웅 정 공저, Nature 게재
Controllability of complex networks영어2011년Y.-Y. Liu, J.-J. Slotine 공저, Nature 게재
Observability of complex systems영어2013년Y.-Y. Liu, J.-J. Slotine 공저, Proceedings of the National Academy of Sciences 게재
Universality in Network Dynamics영어2013년바루크 바르젤 공저, Nature Physics 게재
Network link prediction by global silencing of indirect correlations영어2013년바루크 바르젤 공저, Nature Biotechnology 게재
Constructing minimal models for complex system dynamics영어2015년B. 바르젤 Y.-Y. Liu 공저, Nature Communications 게재
Universal resilience patterns in complex networks영어2016년J. 가오, B. 바르젤 공저, Nature 게재
『신 네트워크 사고』2002년아오키 카오루 역, NHK 출판 출판
『버스트! 인간 행동을 지배하는 패턴』2012년시오바라 미치오 역, NHK 출판 출판
『네트워크 과학 - 사람・사물・사건의 관계성을 데이터로 풀어내는 새로운 접근법』2019년이케다 히로카즈・이노우에 히로야스・타니자와 토시히로 감수, 교토 대학 네트워크 사회 연구회 역, 쿄리츠 출판 출판
『더 포뮬러 - 과학이 밝혀낸 "성공의 보편적 법칙"』2019년에구치 야스코 역, 코분샤 출판


8. 한국과의 관계

Albert-László Barabási영어의 연구는 한국의 네트워크 과학 연구에도 큰 영향을 미쳤다. 정하웅 KAIST 물리학과 교수는 버러바시의 제자이자 동료 연구자로, 네트워크 과학 분야에서 활발하게 활동하고 있다. 버러바시의 저서들은 한국어로 번역되어 출간되었으며, 네트워크 과학에 대한 대중의 이해를 높이는 데 기여했다. 2019년 한국에서 개최된 '카오스 썸머스쿨'에 강연자로 참여하여 한국의 젊은 과학자들과 교류했다.

9. 기타

헝가리어 애칭은 라치(Laci|ˈlɒt͡sihu)이다. 여동생으로 미클로시 리비아(Miklós Lívia|ˈmikloːʃˌliːviɒhu)와 버러바시 줄리안나(Barabási Julianna|ˈbɒrabɑ̈ːʃiˌjuliɒnnɒhu)가 있다.

참조

[1] 웹사이트 People at Center for Network Science https://cns.ceu.edu/[...] 2016-01-10
[2] 웹사이트 NetSci – the Network Science Society http://netscisociety[...]
[3] 뉴스 Looking for the Next Big Thing https://magazine.nd.[...] 2008-11-24
[4] 웹사이트 H. Eugene Stanley: Ph.D. Theses Supervised http://polymer.bu.ed[...] 2016-01-11
[5] 간행물 MathGenealogy
[6] 서적 Fractal Concepts in Surface Growth Cambridge University Press
[7] 웹사이트 Albert-László Barabási CV http://www.barabasi.[...] 2016-01-10
[8] 웹사이트 ETSI de Telecomunicación: ALBERT LASZLÓ BARABÁSI https://www.etsit.up[...] 2020-11-15
[9] 웹사이트 Albert-László Barabási – Khoury College of Computer Sciences https://www.khoury.n[...] 2020-11-15
[10] 논문 Diameter of the World-Wide Web 1999-09
[11] 논문 The large-scale organization of metabolic networks 2000-10
[12] 논문 Lethality and centrality in protein networks 2001-05
[13] 논문 Scale-Free Networks: A Decade and Beyond 2009-07-24
[14] 논문 Connections 2009-07-24
[15] 서적 Network science 2016
[16] 논문 Resilience of the Internet to Random Breakdowns 2000
[17] 논문 Universal resilience patterns in complex networks https://www.nature.c[...] 2016
[18] 웹사이트 History of Network Medicine https://www.network-[...] 2024-12-19
[19] 논문 Network Medicine — From Obesity to the 'Diseasome' 2007-07-26
[20] 논문 The human disease network 2007
[21] 논문 Network medicine: a network-based approach to human disease 2011-01
[22] 논문 Uncovering disease-disease relationships through the incomplete interactome 2015-02-20
[23] Youtube Do your proteins have their own social network? https://www.youtube.[...] 2022-11-01
[24] 논문 A disease module in the interactome explains disease heterogeneity, drug response and captures novel pathways and genes in asthma 2015-06
[25] 논문 Network medicine framework shows that proximity of polyphenol targets and disease proteins predicts therapeutic effects of polyphenols https://research.vu.[...] 2021-03-19
[26] 논문 Network-based approach to prediction and population-based validation of in silico drug repurposing 2018-07-12
[27] 논문 A Molecular Signature Response Classifier to Predict Inadequate Response to Tumor Necrosis Factor-α Inhibitors: The NETWORK-004 Prospective Observational Study 2021-09
[28] 논문 Network-based response module comprised of gene expression biomarkers predicts response to infliximab at treatment initiation in ulcerative colitis 2022-08
[29] 논문 Network medicine framework for identifying drug-repurposing opportunities for COVID-19 2021-05-11
[30] 논문 Identification of potent inhibitors of SARS-CoV-2 infection by combined pharmacological evaluation and cellular network prioritization 2022-09
[31] 논문 The origin of bursts and heavy tails in human dynamics
[32] 서적 Bursts : the hidden pattern behind everything we do Dutton 2010
[33] 논문 Understanding individual human mobility patterns 2008-06
[34] 논문 Limits of Predictability in Human Mobility 2010-02-19
[35] 논문 Modelling the scaling properties of human mobility 2010-10
[36] 논문 Understanding the Spreading Patterns of Mobile Phone Viruses 2009-05-22
[37] 논문 Controllability of complex networks 2011
[38] 논문 Network control principles predict neuron function in the Caenorhabditis elegans connectome 2017-10
[39] 웹사이트 Gothenburg Lise Meitner Award https://www.chalmers[...] 2023-01-30
[40] 웹사이트 2023 Julius Edgar Lilienfeld Prize Recipient https://www.aps.org/[...] APS
[41] 웹사이트 Northeastern network science professor Albert-László Barabási elected to National Academy of Sciences https://news.northea[...] 0505
[42] 뉴스 Northeastern Physicist Albert-László Barabási Receives Prestigious Honor for Exemplary Contributions to Interdisciplinary Science http://www.research.[...]
[43] 웹사이트 Comunicat de presă - Academia Română – AGERPRES https://www1.agerpre[...]
[44] 웹사이트 APS Fellow Archive https://www.aps.org/[...] APS 2020-09-15
[45] 웹사이트 http://www.etsit.upm[...]
[46] 웹사이트 Honorary doctorate for Prof. Albert-László Barabási https://www.uu.nl/en[...] 2018-03-27
[47] 웹사이트 Scientiarum of God Prof. Dr. ALBERT – LÁSZLÒ BARABÁSI https://www.uvt.ro/e[...] 2020-09-30
[48] 웹사이트 CSS Awards https://cssociety.or[...] 2019-04-17
[49] 웹사이트 NEC C&C Foundation http://www.candc.or.[...] 2016-01-11
[50] 웹사이트 PNAS announces 2008 Cozzarelli Prize recipients http://www.eurekaler[...] 2016-01-11
[51] 웹사이트 Barabasi co edits new book and is awarded computing medal http://www.nd.edu/~l[...] 2016-01-11
[52] 웹사이트 Research.com - Leading Academic Research Portal https://research.com[...] 2022-03-30


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