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過負荷故障カスケードに対する複雑ネットワークの頑強性

Research Project

Project/Area Number 14J01323
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Mathematical physics/Fundamental condensed matter physics
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

水高 将吾  北海道大学, 工学研究院, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥1,020,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2015: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2014: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Keywords複雑ネットワーク / パーコレーション / 安定性 / ランダムウォーク / 過負荷故障
Outline of Annual Research Achievements

平成26年度から電力網やインターネット、企業間取引ネットワークなど複雑ネットワーク上の何らかの流れによって、それらネットワークの機能が発現する機能性ネットワークの頑健性・安定性に関する研究を遂行してきた。27年度始めには、前年度に行った研究である「負荷揺らぎを考慮した過負荷故障カスケードに対する複雑ネットワークの頑健性」に関して論文を執筆した。本論文は査読付き欧文誌Physical Review Eへ掲載されている。
上記の発展研究として、過負荷故障によるネットワークの崩壊ダイナミクスと成長に伴うノード数増大ダイナミクスの複合ダイナミクスを取り入れたネットワーク・モデルを提案することで、ネットワーク構造が自発的に臨界状態へと近づきフラクタル構造を発現することを数値シミュレーションによって示した。これは海岸線や山並み、河川など実空間(ユークリッド空間)に埋め込まれたフラクタル構造の発現メカニズムであると従来考えられてきた自己組織化臨界性によって非ユークリッド空間のフラクタル構造が発現することを示した世界で初めての研究である。この成果は査読付き欧文誌Journal of The Physical Society of Japanに掲載されている。
これらの一連の研究に関しては学会・研究会において複数回発表を行っている。
当初予定していた過負荷故障に頑健な機能性ネットワークの提案に先駆け、機能性ネットワークのサイズとその安定性の間の関係を明らかにした。この研究成果については、論文の投稿準備中である。過負荷故障に頑健な機能性ネットワークの提案に関しては、ネットワークを構成するノードの耐性分配の問題としてアプローチした。現在のところ論文を執筆する段階には至っていないが、さらに詳細な研究を行い論文を執筆する予定である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Fractal and Small-World Networks Formed by Self-Organized Critical Dynamics2015

    • Author(s)
      A. Watanabe, S. Mizutaka and K. Yakubo
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 84 Issue: 11 Pages: 114003-114003

    • DOI

      10.7566/jpsj.84.114003

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Robustness of scale-free networks to cascading failures induced by fluctuating loads2015

    • Author(s)
      S. Mizutaka and K. Yakubo
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 92 Issue: 1

    • DOI

      10.1103/physreve.92.012814

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Network fragility to overload failures: influence of the scale-free property2014

    • Author(s)
      Shogo Mizutaka, Kousuke Yakubo
    • Journal Title

      Journal of Complex Networks

      Volume: 2 Issue: 4 Pages: 413-418

    • DOI

      10.1093/comnet/cnu018

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Cascading Failures by Fluctuating Loads in Scale-free Networks2016

    • Author(s)
      K. Yakubo and S. Mizutaka
    • Organizer
      NetSci 2016
    • Place of Presentation
      Seoul(Korea)
    • Year and Date
      2016-05-30
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Exact Calculation of Robustness Properties of Correlated Bimodal Networks2016

    • Author(s)
      T. Tanizawa and S. Mizutaka
    • Organizer
      NetSci 2016
    • Place of Presentation
      Seoul(Korea)
    • Year and Date
      2016-05-30
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 複雑ネットワークにおける隣接ノード次数間のスピアマン相関係数2016

    • Author(s)
      矢久保考介, 藤木結香, 水高将吾
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      東北学院大学(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 隣接次数相関を有するBimodal Networkの構造的性質2016

    • Author(s)
      水高将吾、谷澤俊弘
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      東北学院大学(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 総負荷揺らぎを伴う過負荷故障の確率と局所負荷揺らぎのスケーリング則2015

    • Author(s)
      水高将吾、矢久保考介
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府・吹田市)
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 負荷揺らぎに基づく故障カスケードとネットワークの頑強性2015

    • Author(s)
      水高将吾、 矢久保考介
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ネットワーク上のパーコレーションと過負荷故障2015

    • Author(s)
      水高将吾
    • Organizer
      複雑ネットワーク・ウィンターセッション2015
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2015-02-19 – 2015-02-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 自己組織化臨界性に基づく複雑ネットワークの構造形成2014

    • Author(s)
      渡邊章友、水高将吾、矢久保考介
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      中部大学(愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 複雑ネットワークのサイズと構造安定性:過負荷故障モデルからのアプローチ2014

    • Author(s)
      水高将吾、渡邊章友、矢久保考介
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      中部大学(愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 負荷揺らぎに起因したカスケード故障の定式化とネットワークの頑強性2014

    • Author(s)
      水高将吾
    • Organizer
      複雑ネットワーク・サマースクール2014
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2014-08-18 – 2014-08-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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