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Building the framework of controlling a pandemic based on mathematical epidemiology and evolutionary game theory

Research Project

Project/Area Number 22KF0303
Project/Area Number (Other) 22F31374 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section外国
Review Section Basic Section 62010:Life, health and medical informatics-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

谷本 潤 (2023)  九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (60227238)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) SHEN CHEN  九州大学, 総合理工学研究院, 外国人特別研究員
Host Researcher 谷本 潤 (2022)  九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (60227238)
Foreign Research Fellow SHEN CHEN  九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Keywords進化ゲーム理論 / 数理疫学 / マルチエージェントシミュレーション
Outline of Research at the Start

COVID-19が猛威を振るっている.水害や地震と同様,災害に対処するには多様なレイヤーでの方策を立体的にデザインすることが鍵となる,向後,別株/新型のコロナやインフルエンザ等の新興感染症の襲来に対して社会システムのレジリエンスを担保するには,緊急時の公的ワクチン接種,定在化した際の自発的ワクチン接種の勧奨,マスク装着,Social-distance確保など様々な対策の感染抑制効果を,それらに対する人々の受容行動動態を含めて定量的に予測する枠組み構築が急務となる.本提案では,数理疫学と進化ゲーム理論とをマージさせたIntervention Gameの理論的枠組みを構築する.

Outline of Annual Research Achievements

パンデミック制御の基盤となるVaccination Game(VG)の基礎理論としてネットワーク互恵の素過程解明が進化ゲーム理論,非線形力学系理論,統計物理学分野を包含する社会物理学で進んでいる.本研究プロジェクトでは,向後のヴァーチャルネットワーク上でのAIプレーヤーのコミットメントにより,エージェント間のゲームダイナミクスを外生的に制御できる可能性に着目し,従来の空間型2×2ゲームでzealot playerとよばれていたプレーヤー,あるいはVGではstubborn vaccineeとよばれていたプレーヤーを採り得る手を協調に限定せず拡張したbotとして再定義し,このbotプレーヤーの最適配置により,協調(VGであれば自主的にワクチン接種を行う行動)を強化できることを見出し,マルチエージェントシミュレーション(MAS)による人工社会システム実験に基づき検証した.また,有償加罰(costly punishment),Game Exitオプションを意味するLonerなどの第3戦略を許すことが,空間互恵のダイナミクスおよび均衡点の力学構造に如何なる影響を付与するかを平均場近似(Masn Field Approximation)を用いた理論アプローチおよびMASにより明らかにした.さらに社会構造上,異なるゲームが課されるヘテロなpopulationを許容し,このことがゲームの帰趨に如何なる影響を及ぼすかについてMASアプローチにより明らかにした.
以上の研究成果は米国物理学会論文誌など一流誌で査読付き論文として公表済であり,極めて突出した2年任期中の論文発表業績パフォーマンスを挙げた.

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 3 results)

  • [Journal Article] Granting leaders priority exit options promotes and jeopardizes cooperation in social dilemmas2024

    • Author(s)
      Li, S., He, Z., Jia, D., Shen, C., Shi, L., Tanimoto, J.
    • Journal Title

      Neurocomputing

      Volume: 583 Pages: 127566-127566

    • DOI

      10.1016/j.neucom.2024.127566

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Prosocial punishment bots breed social punishment in human players2024

    • Author(s)
      Shen, C., He, Z., Shi, L., Wang, Z., Tanimoto, J.
    • Journal Title

      Journal of the Royal Society Interface

      Volume: 21 Issue: 212 Pages: 240019-240019

    • DOI

      10.1098/rsif.2024.0019

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Engineering Optimal Cooperation Levels with Prosocial Autonomous Agents in Hybrid Human-Agent Populations: An Agent-Based Modeling Approach2024

    • Author(s)
      Guo, T., He, Z., Shen, C., Tanimoto, J.
    • Journal Title

      Computational Economics

      Volume: 2024 Issue: 6 Pages: 1-1

    • DOI

      10.1007/s10614-024-10559-8

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Impact of committed minorities: Unveiling critical mass of cooperation in the iterated prisoner's dilemma game2024

    • Author(s)
      He, Z., Shen, C., Shi, L., Tanimoto, J.
    • Journal Title

      hysical Review Research

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 013062-013062

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.6.013062

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Small bots, big impact: solving the conundrum of cooperation in optional Prisoner's Dilemma game through simple strategies2023

    • Author(s)
      Sharma, G., Guo, H., Shen, C., Tanimoto, J.
    • Journal Title

      Journal of the Royal Society Interface

      Volume: 20 Issue: 204 Pages: 20230301-20230301

    • DOI

      10.1098/rsif.2023.0301

    • Related Report
      2023 Annual Research Report 2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] How committed individuals shape social dynamics: A survey on coordination games and social dilemma games2023

    • Author(s)
      Shen, C., Guo, H., Hu, S., Shi, L, Wang, Z., Tanimoto, J.
    • Journal Title

      EPL

      Volume: 144 Issue: 1 Pages: 11002-11002

    • DOI

      10.1209/0295-5075/acfb34

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Speculative defectors as unexpected insulators of super cooperators in structured populations2023

    • Author(s)
      Si, Z., He, Z., Shen, C., Tanimoto, J.
    • Journal Title

      Chaos, Solitons & Fractals

      Volume: 170 Pages: 113391-113391

    • DOI

      10.1016/j.chaos.2023.113391

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed

URL: 

Published: 2022-07-28   Modified: 2024-12-25  

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