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Spreading phenomena and burstiness: theoretical investigation and application to wide range of spreading phenomena

Research Project

Project/Area Number 19K14618
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Onaga Tomokatsu  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (90823922)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords伝播現象 / ネットワーク科学 / ゲーム理論 / 物理学 / 経済学 / ネットワーク / カスケードモデル / 数理モデリング / 複雑ネットワーク / 相転移 / 感染症
Outline of Research at the Start

伝播現象とは、感染症、意見や情報、金融市場における取引など、イベントが次のイベントの発生を引き起こす現象の総称である。これらの現象は、ネットワークを通して社会または金融市場に伝播していく。これまでの研究で、ネットワーク構造が伝播現象に与える効果が明らかにされてきた。しかしながら、伝播現象はネットワーク構造だけでなく、接触や取引のタイミングにも依存する。タイミングとして最も重要な概念はバースト性である。本研究では、バースト性が伝播現象に与える効果を理論的に解明する。

Outline of Final Research Achievements

The spread of ideas, information, infectious diseases, and purchasing behavior are called as spreading phenomena. In these phenomena, an event cause an additional event. Infectious diseases are classified as simple contagion, while the social diffusion of ideas, information and new technologies are classified as complex contagion. In this study, we analyzed social diffusion using mehtods based on network science and game theory. We verify assumptions in our theory using Twitter data. We apply the theory to compare policy intervention plans for infectious diseases.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

2010年前後のSNSの登場とともに、大規模なデータを得ることができるようになり、研究が急速に進展している。近年、社会的な伝播現象について、TwitterなどのSNSのデータを用いて分析する研究が活発になされてきた。一方で、社会的な伝播現象を数理的に扱えるフレームワークの研究は発展の途上である。数理的なフレームワークを構築すると、広い範囲の社会的伝播現象を統一的に研究することが可能になる。また特定の現象について得られた知見を他の現象に応用できるといった利点が得られる。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Int'l Joint Research] University College London(英国)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] リムリック大学(アイルランド)

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] 南カリフォルニア大学(米国)

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] University College London(英国)

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Journal Article] Unstable diffusion in social networks2023

    • Author(s)
      Kobayashi Teruyoshi, Ogisu Yoshitaka, Onaga Tomokatsu
    • Journal Title

      JOURNAL OF ECONOMIC DYNAMICS AND CONTROL

      Volume: 146 Pages: 104561-104561

    • DOI

      10.1016/j.jedc.2022.104561

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Dynamics of diffusion on monoplex and multiplex networks: a message-passing approach2022

    • Author(s)
      Kobayashi Teruyoshi, Onaga Tomokatsu
    • Journal Title

      ECONOMIC THEORY

      Volume: - Issue: 1 Pages: 251-287

    • DOI

      10.1007/s00199-022-01457-x

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Analytical estimation of maximum fraction of infected individuals with one-shot non-pharmaceutical intervention in a hybrid epidemic model2022

    • Author(s)
      Naoya Fujiwara, Tomokatsu Onaga, Takayuki Wada, Shouhei Takeuchi, Junji Seto, Tomoki Nakaya, Kazuyuki Aihara
    • Journal Title

      BMC Infectious Diseases

      Volume: - Issue: 1 Pages: 512-512

    • DOI

      10.1186/s12879-022-07403-5

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Branching process descriptions of information cascades on Twitter2020

    • Author(s)
      Gleeson James P、Onaga Tomokatsu、Fennell Peter、Cotter James、Burke Raymond、O’Sullivan David J P
    • Journal Title

      Journal of Complex Networks

      Volume: 8 Issue: 6

    • DOI

      10.1093/comnet/cnab002

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Network game and Watts thereshold model: An application to the spread of competing goods2022

    • Author(s)
      翁長 朝功
    • Organizer
      Conference on Complex Systems 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 迅速な情報伝播のための最適ネットワーク・モジュラリティ2022

    • Author(s)
      翁長 朝功
    • Organizer
      日本物理学会2022年秋季大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 連続状態の複雑伝染過程:投売り連鎖の分析2022

    • Author(s)
      翁長 朝功
    • Organizer
      ネットワーク科学研究会2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Linking the Watts threshold model and network game: An application to the spread of competing goods2022

    • Author(s)
      翁長 朝功
    • Organizer
      CompleNet 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ネットワーク上の伝播現象と 調整ゲーム2022

    • Author(s)
      小林 照義,荻巣 嘉高,翁長 朝功
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Branching process 理論によるリツイート活動の予測2021

    • Author(s)
      楊 氷潔,藤原直哉,翁長 朝功
    • Organizer
      ネットワーク科学研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 社会ネットワーク上の伝播現象へのゲーム理論によるアプローチ2021

    • Author(s)
      小林 照義,荻巣 嘉高,翁長 朝功
    • Organizer
      ネットワーク科学研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Diffusion dynamics on monoplex and multiplex networks2021

    • Author(s)
      小林照義,翁長 朝功
    • Organizer
      日本経済学会秋季大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 多状態のワッツ閾値モデル2021

    • Author(s)
      翁長朝功、小林照義
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Twitter の情報カスケードの branching process による描写2020

    • Author(s)
      翁長朝功
    • Organizer
      ネットワーク科学セミナー2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Modelling fire sales as heterostate dynamical processes on bipartite networks2020

    • Author(s)
      Tomokatsu Onaga, Fabio Caccioli, Teruyoshi Kobayashi
    • Organizer
      NetSci-X 2020
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fire sales as multistate contagion on bipartite networks2019

    • Author(s)
      Tomokatsu Onaga, Fabio Caccioli, Teruyoshi Kobayashi
    • Organizer
      Complex Networks 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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