Federico Battiston, el físico italiano que ganó el premio más codiciado en ciencia de redes

Todo es red. Redes sociales, pero no sólo. Las redes existen en el cerebro , en las aldeas de cazadores-recolectores de Filipinas, en los sistemas económicos globales y en las habitaciones cerradas de las salas de escape. Redes invisibles que determinan quiénes somos y qué elegimos. Y hay una ciencia que los estudia. Se llama ciencia de redes , o ciencia de redes, y trata de comprender cómo las relaciones entre personas, neuronas e instituciones influyen en el comportamiento colectivo .

«Lo que importa en estos sistemas, formados por componentes muy diferentes, son sus interacciones ». Es en estas arquitecturas sutiles donde trabaja Federico Battiston . Se ocupa de la física estadística, «es decir, de la física de muchos objetos», afirma un profesor italiano que acaba de recibir el premio Erd?s–Rényi, el reconocimiento más prestigioso en este campo, que debe su nombre a dos matemáticos húngaros que inventaron los primeros modelos de redes a finales de los años 50. Una especie de pequeña Medalla Fields para la ciencia de redes.

Battiston dio un fuerte impulso a la teoría de redes, donde las conexiones están limitadas entre pares de individuos, como por ejemplo en las redes sociales. Más bien, necesitamos mirar grupos, interacciones colectivas, momentos en los que las influencias no son de uno solo, sino de muchos.

Battiston, de treinta y seis años, profesor asociado en la Universidad Centroeuropea de Viena, dirige el programa de doctorado en ciencias de redes , único de su tipo en Europa. Coordina un grupo de investigación de ocho personas, entre estudiantes de doctorado y posdoctorados, de todo el mundo: indios, chinos, brasileños, sudafricanos y, por supuesto, italianos.

La ciencia de redes es un campo interdisciplinario que se ocupa del estudio de todos aquellos sistemas que podemos representar como redes .

« No sólo las redes sociales, sino también los sistemas ecológicos y biológicos como el cerebro, los sistemas de transporte, los intercambios económicos o las alianzas políticas. Todos ellos pueden representarse como redes, es decir, una colección de elementos, los llamados nodos , y enlaces que describen sus interacciones. Aunque son diferentes entre sí (las personas, por ejemplo, se diferencian de elementos como las neuronas o las naciones), estos sistemas también tienen numerosas propiedades comunes relacionadas precisamente con su estructura de interacción. Y es precisamente el estudio de su arquitectura lo que nos permite comprender comportamientos emergentes complejos, como en el caso de la propagación de epidemias en una población, o de un ataque epiléptico, que se produce cuando nuestro cerebro se sincroniza demasiado».

Romano , bachillerato clásico, licenciado en física teórica por la Sapienza. Dos exámenes con Giorgio Parisi, Premio Nobel de Física en el campo de los sistemas complejos en 2021. Luego se va: a Londres para un doctorado en matemáticas con Vito Latora, uno de los pioneros de la ciencia de redes. Luego pasó a la neurociencia en París , a la antropología en Zurich , y durante tres años a Budapest .

«La movilidad es una condición casi necesaria para hacer carrera en el ámbito académico. Creo que pude lograr buenos resultados porque tuve la oportunidad de trabajar en varios laboratorios. Pero mudarse es una decisión difícil, que exige compromisos, incluso fuertes, a nivel personal. Battiston lleva en Viena desde 2020.

La ciencia de redes está muy presente en la vida cotidiana. Y muchos conceptos de esta disciplina han entrado ya en el lenguaje común. ¿Cuántas veces has oído hablar de "mundo pequeño" , de los famosos seis apretones de manos que conectan a cualquiera, de los seis grados de separación o de los superpropagadores que propagan un virus más rápido que otros?

«Todos estos son conceptos que provienen de la teoría de redes. Hoy en día , los algoritmos que nos aconsejan qué leer o a quién seguir en las redes sociales se basan en la teoría de redes. Sin embargo, un uso inadecuado de estos algoritmos puede llevar a consecuencias negativas como la formación de cámaras de eco , entornos online donde interactuamos casi sólo con personas que piensan como nosotros y terminamos reforzando y polarizando nuestros prejuicios».

En los sistemas financieros, el concepto de demasiado grande para quebrar ha sido reemplazado por el de demasiado interconectado para quebrar : «La exposición total de una empresa o institución financiera no es un parámetro suficiente para capturar el riesgo de una crisis sistémica, pero es necesario considerar las intrincadas relaciones financieras entre diferentes instituciones para entender cómo la quiebra de un banco puede conducir a una serie de 'fallas en cascada'».

Pensando en el Covid , la ciencia de redes ha hecho contribuciones fundamentales a la epidemiología. «Utilizando datos reales sobre contactos sociales y movilidad, es posible obtener predicciones mucho más precisas sobre el progreso de las epidemias en comparación con los enfoques tradicionales basados ​​en ecuaciones matemáticas, que suponen erróneamente que todos los individuos están igualmente expuestos al riesgo de contagio, sin considerar sus interacciones específicas. “Por último, los algoritmos de inteligencia artificial producen medicamentos cada vez más eficaces al identificar nuevas combinaciones de principios activos”.

Pero la ciencia de redes a veces también comienza en una sala de escape .

«Recopilamos datos sobre las interacciones entre las personas durante el juego y luego observamos quién ganó y por qué. Quién tomó las decisiones, quién fue central en la red social, quién contribuyó realmente a la solución. «Una forma útil de entender qué hace que un equipo sea efectivo es qué estructuras de interacción permiten el surgimiento de una mejor cooperación y rendimiento».

La red también aparece en el pueblos de cazadores-recolectores en Filipinas o el Congo. Donde no hay nada. No hay televisión, teléfono ni Internet. «En estas poblaciones , los conocimientos, como el uso de ciertas plantas con fines medicinales, se transmiten de familia en familia. Incluso nuestro microbioma depende de nuestras interacciones sociales. En un estudio reciente en Science , al relacionar la difusión de rasgos culturales y la distancia genética entre diferentes poblaciones alrededor del mundo, demostramos cómo los chimpancés también muestran signos de acumulación cultural que se deben al paso de conocimientos entre diferentes generaciones, una característica que hasta hace poco se consideraba una prerrogativa de nuestra especie. Los chimpancés nunca construirán una computadora, pero tal vez los humanos no seamos tan especiales después de todo..."

La ciencia de redes también es aplicable al cambio climático . «Por ejemplo, podríamos crear conciencia sobre el cambio climático a través de acciones colectivas promovidas por interacciones sociales adecuadas».

Hay un joven ingeniero que estudia las imágenes de tomografías computarizadas para enseñar a las máquinas a leerlas mejor. Tiene sólo 25 años, es experta en modelos matemáticos y está convencida de que hay mucho más valor clínico en esos datos del que hoy somos capaces de explotar. Su nombre es Angélica Iacovelli y su trabajo va más allá de los proyectos de investigación. Desarrolló algoritmos con un objetivo específico: automatizar el análisis de tomografías computarizadas en oncología, un proceso que todavía hoy se hace manualmente en muchos hospitales y del que dependen decisiones fundamentales. Lo primero: el tipo de atención.

Estudió en el Politécnico de Milán, investigó en Stanford, fundó una startup en Estados Unidos y hoy trabaja entre Milán y San Francisco. Colabora con el oncólogo Michele Ghidini del Policlínico de Milán y tiene un sueño: «Que la investigación no se quede cerrada en los papeles, sino que se convierta en una auténtica herramienta en manos de los médicos».

Oírla hablar es una maravilla.

«Hemos desarrollado un software que automatiza el análisis de imágenes de TC para extraer métricas clave que hoy en día no se utilizan. Entre estas métricas, por ejemplo, extraemos la masa muscular esquelética. Es precisamente a partir de esta métrica que determinamos si un paciente oncológico es sarcopénico. Explica con precisión que la sarcopenia es una enfermedad en la que se pierden músculos y fuerza y ​​que, según los últimos estudios científicos, se correlaciona con un empeoramiento de los resultados de las terapias y una mayor tasa de mortalidad. «Hoy en día, estos análisis se realizan manualmente o con herramientas diseñadas para la investigación y no son utilizables en la práctica clínica (tienen un margen de error muy alto). Nadie ha introducido aún un software clínicamente operativo para identificar la sarcopenia directamente a partir de imágenes de TC. Nuestro objetivo es precisamente este: llevar esta tecnología a la clínica, con resultados disponibles en menos de dos segundos y sin necesidad de la intervención de un experto externo, como un nutricionista».

¿Alguien había pensado en esto antes? «En el ámbito médico la innovación se produce muy lentamente. Chocamos con regulaciones, políticas y plazos largos . Es difícil, por eso muchas veces quienes lo intentan se dan por vencidos. Pero alguien tiene que hacerlo. Y si nadie lo hace, lo haré yo."

Angélica trabaja con modelos matemáticos y algoritmos de inteligencia artificial aplicados al análisis de imágenes médicas. «Utilizo, entre otras cosas, redes neuronales y técnicas de segmentación basadas en Unidades Hounsfield (valores de densidad contenidos en tomografías computarizadas), para distinguir automáticamente diferentes tejidos corporales, como músculos, grasa visceral y subcutánea, y derivar métricas clínicamente relevantes».

Su historia comienza en Bari. Creció entre Grumo Appula y Palo del Colle, dos localidades del interior de Bari. Hijo único, origen humilde. «Mi padre era conserje, mi madre se encargaba de la casa. “Nunca tuvimos muchos recursos, hicimos grandes sacrificios para estudiar”.

Después de la secundaria, eligió Ingeniería Civil en el Politécnico de Milán. No es un camino lineal: «En un momento dado me encontré estudiando concreto y entendí que no era lo que quería hacer». Se detiene, reflexiona, cambia. Se matriculó en Ingeniería Matemática: «Me gustó la idea de adquirir herramientas sólidas, para luego aplicarlas en diferentes campos: biomedicina, finanzas, estadística». Durante sus años universitarios ganó varias becas, estuvo en el extranjero, un año en España, otro en la India. Luego se gradúa y llega la oportunidad que lo cambia todo: investigar en Stanford. «Ya en ese momento tuve que buscar fondos para poder mudarme. “Empecé a hablar con todo el mundo, a escribir por todas partes, solicité todas las becas posibles, incluso aquellas para las que no calificaba”.

Finalmente, fue seleccionada para la Beca del Fundador Ermenegildo Zegna, que la financió durante un periodo de investigación en Stanford. Allí trabaja en modelos computacionales para simular el sistema cardiovascular, basándose en grafos e inteligencia artificial. Y gana el premio BHI. «Hemos desarrollado un gemelo digital del flujo sanguíneo en el sistema cardiovascular : un modelo de IA capaz de simular el comportamiento del sistema cardiovascular de forma personalizada para cada paciente. Combiné redes neuronales de memoria a largo plazo (LSTM) con redes neuronales de grafos, logrando mejoras sobre los métodos anteriores. Pero lo más impresionante es la velocidad: los métodos tradicionales pueden requerir horas de cálculos en supercomputadoras para simular incluso un solo latido, nuestro modelo puede hacerlo en unos pocos segundos".

Una experiencia que le hace comprender muchas cosas. «Me di cuenta de que podíamos construir herramientas muy potentes. Pero quería que realmente se utilizaran y tuvieran un impacto." Entonces Iacovelli comienza a buscar contactos, a hablar con quienes trabajan en el mundo startup y recibe otra beca de Des Traynor, cofundador de Intercom, un unicornio en Silicon Valley.

Luego se une a Lead the Future , una red de talentos italianos en el mundo STEM, diseñada para conectar mentores y aprendices, y conoce al oncólogo Ghidini. «Pasó horas contándome los problemas concretos que los médicos encuentran cada día en la sala. Me abrió un mundo completamente nuevo. Me puse en contacto con cientos de otros oncólogos, en Italia y en el extranjero, para verificar si era un problema compartido. Y me enteré que lo era."

En el verano de 2024, Angélica fundó Nucleo Research en Silicon Valley . Comienza la fase de validación.

Los próximos pasos en su trabajo son cruciales. «Queremos llevar a la práctica clínica un software que permita automatizar la medición de lesiones tumorales y su clasificación en diana y no diana, benignas o malignas. En casi todos los hospitales la medición todavía se realiza de forma manual”.

Mientras tanto, Angélica está preparando la primera ronda de recaudación de fondos con inversores internacionales. «Estoy evaluando algunas oportunidades de apoyo de entidades internacionales interesadas en el proyecto».

También es una cuestión personal la que la impulsa. «Crecí en un contexto donde la enfermedad estaba presente y nunca tuve control sobre nada. Mi madre murió hace unos años por un tumor agresivo. Mi padre sufre de distrofia muscular, hoy está inconsciente. Si no puedo cambiar el curso de las cosas, he decidido al menos intentar cambiar el modo en que se afrontan”.

Angélica también dirige las comunicaciones de iTAL Foundation , una organización sin fines de lucro que construye puentes entre el talento italiano y Silicon Valley.

Su visión científica es clara. «Los modelos de detección actuales ya son extremadamente avanzados. Creo que el cuello de botella ya no está en la tecnología. El problema es todo lo que viene después: barreras regulatorias, protección de datos, largos plazos de entrega, integración en los procesos clínicos. El médico debe poder confiar en herramientas disruptivas. Nuestro objetivo no es reemplazarlo, sino darle una herramienta adicional. "Y hazlo confiable."

¿Qué ha marcado realmente la diferencia en tu vida?

«El deseo de hacer algo propio. A menudo, en el mundo de la investigación o en las grandes empresas, uno forma parte de un engranaje. Quiero tener un impacto directo y real, ver una idea transformarse en algo que funcione. Estoy casi obsesionado con mi proyecto. Es lo primero en mi vida. Y si quiero aumentar mis posibilidades de triunfar, necesito estar en Silicon Valley. Cuando estás en San Francisco y vas a un evento, nadie te pregunta: ¿Cómo estás? La primera pregunta que escuchas es: ¿qué estás construyendo? Además, en Italia siempre te sientes como una chica "demasiado joven" y no te dan credibilidad. Si dices: quiero curar el cáncer, te responden con ironía o con: “¿Qué estás diciendo?”. Si digo la misma frase en California, la respuesta es: "¡Genial! ¿Cómo piensas hacerlo? ¿Puedo ayudarte?".

Nosotros los jóvenes podemos inspirarte. Podemos cambiar el mundo, podemos hacerlo incluso sin seguir los caminos tradicionales. Necesitamos confianza. Por eso les digo a mis compañeros que no se dejen desanimar por el pesimismo. Lo cual no es más que una actitud defensiva, un escudo protector, una forma de evitar riesgos. Pero el futuro no se construye manteniéndose seguro”.

Battiston ha trabajado en muchos lugares a lo largo de su carrera. Pero nunca en Estados Unidos. «Pasé varios meses en la escuela secundaria en los EE. UU. y viajé mucho después. Pero no soy un gran fan del sistema de investigación americano, que se basa más en la competencia , en el sentido darwiniano de la supervivencia del más apto, que en la cooperación. En Europa tenemos menos recursos, pero en nuestra artesanía sabemos hacer bien con lo poco que tenemos. El Premio Erdos-Renyi casi siempre lo ganan investigadores estadounidenses o que viven en Estados Unidos. Y hoy considero este premio como un reconocimiento a nuestra comunidad europea, que ha hecho contribuciones fundamentales a la ciencia de redes. Y sobre las universidades italianas añade: «Los mismos problemas críticos que en Italia destacan los periódicos se encuentran a menudo también en el extranjero, edulcorados por una mayor financiación. "El dinero del PNRR ha ayudado a relanzar nuestro país, pero ahora necesitamos fondos estructurales para consolidar lo que se ha logrado".

¿Volverías a Italia?

«Si llegaran propuestas interesantes las escucharía atentamente. Actualmente mis relaciones con el italiano son en el ámbito deportivo. Formo parte del equipo nacional de másteres mayores de 33 años de Ultimate Frisbee, un deporte maravilloso que recomiendo a cualquiera que quiera probar algo diferente. Y añade: «Cada uno debería encontrar un área que le apasione. Y pasar tiempo con expertos, supervisores y mentores. Porque, como enseña la ciencia de redes, la difusión del conocimiento requiere interacción ».