2017 Fiscal Year Research-status Report
ロバストなネットワーク構築のための影響最大化に基づくアプローチ
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16K20931
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
津川 翔 筑波大学, システム情報系, 助教 (40632732)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ロバスト性 / 影響最大化 / ノード保護 / リンク追加 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、社会ネットワーク分析の分野で開発されてきたネットワークにおける影響力の強いノードを特定する影響最大化アルゴリズムを応用し、ノードの故障やウィルス拡散に対する将来インターネットの頑健性を向上させる技術を開発することを目的としている。
平成 29 年度は、前年度から引き続き、影響最大化アルゴリズムの基本的な特性の評価を行った。シミュレーション実験により、ノード間の関係にノイズが含まれる場合には、従来の影響最大化の近似アルゴリズムは性能を劣化させる可能性が高いこと、局所的な情報のみに基づく発見的アルゴリズムはノイズに対する耐性が高いことを明らかにした。ノード間の接続関係が正確に得られない場合には、影響最大化の発見的アルゴリズムが、大規模な将来インターネットにおける保護ノード決定手法として利用できる可能性が高いことを確認した。
さらに、将来インターネットにおけるノードの故障ならびに攻撃に対するロバスト性を向上させるための多層ネットワークに対するリンク追加アルゴリズムを開発し、その評価を行った。ノードの影響力を考慮したリンク追加によって、効率的にネットワークのロバスト性を向上させることができることを示した。
さらに、ネットワーク中の少数のノードを保護することでウィルス拡散に対してネットワークのロバスト性を向上させる手法を検討した。モデルで生成したネットワーク上で、ウィルス拡散のシミュレーション実験を行った。その結果、各ノードの局所的な情報のみから推定したノードの影響力に基づきノードを保護することで、ウィルス拡散の被害を抑制し、ネットワークのロバスト性を向上させられることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画では、3年間で以下の4つの項目を実現することを目的としていた。(A) ネットワーク規模に対してスケーラブルな保護ノード決定アルゴリズムの開発、(B) トポロジ変化に対して頑健なアルゴリズムの開発、(C) 異種のノードおよびリンクで構成されるネットワークにおけるアルゴリズムの評価と拡張、(D) リアクティブ型アルゴリズムの開発。
研究期間の2年目の平成29年度までに、項目 (A)、および (B) について、影響最大化アルゴリズムに基づくノード保護手法の設計と評価を実施した。項目 (C) については多層ネットワークに対するリンク追加手法の設計と評価を実施した。項目 (D) については最終年度である平成30年度に取り組む予定である。4つの目的のうち3つについては既に達成しているため、おおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成 29 年度までは、事前にノードの保護やリンクの追加をすることで、ネットワークのロバスト性を向上させる手法を検討してきた。平成30年度には、ウイルスの拡散や攻撃の被害を受けた後にその被害を最小化するリアクティブ型のアルゴリズムを開発する。
さらには、これまでに開発した手法も含めて、より現実的な条件での評価を行う。具体的にはリンクの容量やノードの性能のばらつき、リンクの遅延ならびに不完全性を考慮した実験により、本研究で開発したロバスト性向上手法の有効性を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
実験用計算機を購入予定であったが、既有の計算機のみで十分であったため購入を見送った。一方で、想定よりも多くの国際会議論文が採択されたため、旅費は予定より多く使用した。結果として、7万円程度の残金が発生した。残金は、次年度における実験用計算機購入資金の一部として使用する。
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