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Improving the robustness of networks through deepening the theory of multilayer networks

Research Project

Project/Area Number 19K11917
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60060:Information network-related
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

Tsugawa Sho  筑波大学, システム情報系, 助教 (40632732)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords多層ネットワーク / ロバスト性 / 中心性 / 影響最大化 / ソーシャルネットワーク / リンク付加
Outline of Research at the Start

将来社会ではインターネットと交通網や電力網など他のネットワークが相互に連携することで、様々な社会システムの高度化を実現することが期待されている。一方で、複数のネットワーク同士が相互に依存し合うような多層構造を有するネットワークは、一部のノードの故障がネットワーク全体での大規模な故障の連鎖を引き起す脆弱性を抱えていることが指摘されている。本研究は、将来社会におけるインターネットのような多層構造を有するネットワークの故障に対するロバスト性を向上させるための手法の確立を目指している。

Outline of Final Research Achievements

This project aims to establish promising methods for improving the robustness of multilayer networks, which include the future Internet. In this project, we found effective link addition strategies for improving the robustness of multilayer networks against targeted attacks. Moreover, we clarified the effectiveness of several seed node selection methods and link deletion strategies for improving the robustness of multilayer networks against the spread of virus and unwanted information.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

将来社会ではインターネットと交通網や電力網など他のネットワークが相互に連携することで、様々な社会アプリケーションを実現することが期待されている。一方で、複数のネットワークが互いに依存し合うような多層構造を有するネットワークは、悪意あるユーザからの攻撃や、災害などに起因するノードの故障に対して脆弱であることが指摘されていた。本研究成果は、多層構造を有する将来ネットワークの頑健性を向上させ、安定的な社会基盤を構築するための技術に貢献する。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Benefits of Bias in Crawl-Based Network Sampling for Identifying Key Node Set2020

    • Author(s)
      Tsugawa Sho、Ohsaki Hiroyuki
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 8 Pages: 75370-75380

    • DOI

      10.1109/access.2020.2988910

    • NAID

      120007150365

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effectiveness of link-addition strategies for improving the robustness of both multiplex and interdependent networks2020

    • Author(s)
      Kazawa Yui、Tsugawa Sho
    • Journal Title

      Physica A: Statistical Mechanics and its Applications

      Volume: 545 Pages: 123586-123586

    • DOI

      10.1016/j.physa.2019.123586

    • NAID

      120007132724

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Robustness of network attack strategies against node sampling and link errors2019

    • Author(s)
      Otsuka Momoko、Tsugawa Sho
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 14 Issue: 9 Pages: e0221885-e0221885

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0221885

    • NAID

      120007132759

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ネットワーク科学に基づくソーシャルネットワーク上の情報拡散のモデル化と制御2022

    • Author(s)
      津川 翔
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Limitations of link deletion for suppressing real information diffusion on social media2021

    • Author(s)
      S. Furukawa, and S. Tsugawa
    • Organizer
      2021 IEEE/ACM International Conference on Advances in Social Networks Analysis and Mining
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effectiveness of a data-based influence maximization algorithm using information diffusion cascades2021

    • Author(s)
      T. Nagase, and S. Tsugawa
    • Organizer
      The 45th Annual IEEE International Computers, Software, and Applications Conference
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 未知のネットワーク上の影響最大化における幅優先探索の有効性2021

    • Author(s)
      脇坂 悠生, 松尾 涼太郎, 津川 翔, 大崎 博之
    • Organizer
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 影響最大化問題における幅優先探索によるノードサンプリングの有効性に関する一検討2021

    • Author(s)
      脇坂 悠生, 松尾 涼太郎, 津川 翔, 大崎 博之
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] データに基づく影響最大化アルゴリズムの評価2021

    • Author(s)
      永瀬 拓也, 津川 翔
    • Organizer
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ソーシャルネットワークに対するリンク削除が Twitter 上の情報拡散に与える影響に関する一考察2021

    • Author(s)
      古川 栞, 津川 翔
    • Organizer
      電子情報通信学会 コミュニケーションクオリティ研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 多層ネットワークにおける訂正情報の拡散による誤情報拡散抑制効果の検証2021

    • Author(s)
      藤田 結海,津川 翔
    • Organizer
      電子情報通信学会 通信行動工学研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] On the effectiveness of random node sampling in influence maximization on unknown graph2020

    • Author(s)
      Y. Wakisaka, K. Yamashita, S. Tsugawa, and H. Ohsaki
    • Organizer
      The 44th Annual IEEE International Computers, Software, and Applications Conference (COMPSAC 2020)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An introduction of social network analysis techniques for socially aware networking2020

    • Author(s)
      S. Tsugawa
    • Organizer
      2020 International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC 2020)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 未知のグラフ上の影響最大化問題における最適サンプルノード数に関する一検討2020

    • Author(s)
      脇坂 悠生, 山下 量之, 津川 翔, 大崎 博之
    • Organizer
      電子情報通信学会 ソサイエティ大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ノードサンプリングおよびリンク誤りがネットワーク攻撃戦略の有効性に与える影響の評価2020

    • Author(s)
      津川 翔, 大塚 桃子
    • Organizer
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Analysis of the evolution of the influence of central nodes in a Twitter social network2019

    • Author(s)
      M. Uehara, and S. Tsugawa
    • Organizer
      The 43rd Annual IEEE International Computers, Software, and Applications Conference
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Study on the Effectiveness of Random Node Sampling in Influence Maximization on Complex Networks2019

    • Author(s)
      Y. Wakisaka, K. Yamashita, S. Tsugawa, and H. Ohsaki
    • Organizer
      The 14th International Conference on Future Internet Technologies
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 攻撃戦略の予測がリンク付加によるネットワークのロバスト性向上に与える効果の分析2019

    • Author(s)
      尾上 洋一, 津川 翔
    • Organizer
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] データに基づく影響最大化アルゴリズムのTwitterデータを用いた評価2019

    • Author(s)
      永瀬 拓也, 津川 翔
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] グラフ上の影響伝搬におけるランダムサンプリングの効率性に関する一検討2019

    • Author(s)
      脇坂 悠生, 山下 量之, 津川 翔, 大崎 博之
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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